直埋管砂箱试验装置的控制系统设计

王颖1，夏凤鸣2，王一宁1，刘英2，杨雨图2

(1．江苏省特种设备安全监督检验研究院，江苏 南京210099）

(2．南京林业大学 机械电子工程学院，江苏 南京210037)

    应用机电一体化技术，根据直埋管砂箱试验装置的工作原理，完成了该装置控制系统的设计。控制系统采用两级控制方案，由下位机和上位机组成。上位机采用PC机配以监控组态软件组态王，下位机主体采用西门子S7-200系列的 PLC。系统通过上下位机的通讯来实现对试验关键参数的实时采集以及对各功能模块的实时监控。

    在工业生产和人民生活中使用着大量的蒸汽、热水及其他各种热媒，而这些热媒大多数都是采用直埋夹套管敷设的管线输送至用户［1-3］。砂箱试验（总体抗压强度与轴向滑动试验）装置是保证直埋夹套管安全使用的关键，提高其自动化、智能化水平对于保证试验质量、提高试验效率有着重要的现实意义［4-5］。

1直埋管砂箱试验装置

    试验装置的总体方案为：以吸砂机配合砂箱平车，分工位完成试验与装砂卸砂。试验装置包括砂箱平车、推拉力试验机、液压加载装置、吸砂系统以及工作梯，总体结构如图1所示。

图1试验装置的总体结构

2试验装置工作原理

a.空载试验。

    空载试验时，首先将砂箱平车移至换管工位，安装好试验管后，再将砂箱平车移至试验工位，调节推拉力试验机的伸出杆至试验管的中心高度，连接推拉力试验机的伸出杆与试验管内管，开始试验，试验结束后，解除推拉力试验机伸出杆与试验管内管的连接，如图2所示。

图2空载试验原理示意图

b.加载试验。

    加载试验时，首先将砂箱平车移至装卸砂工位，打开储砂罐阀门，砂子可凭借重力自动流入砂箱，装砂量满足试验要求后，关闭储砂罐阀门，再将砂箱平车移至试验工位，液压加载装置给砂箱加载，调节推拉力试验机的伸出杆至试验管的中心高度，连接推拉力试验机的伸出杆与试验管内管，开始试验，试验结束后，解除推拉力试验机伸出杆与试验管内管的连接，液压加载装置卸载返回，将砂箱平车移至装卸砂工位，工作人员开启吸砂机吸砂，如图3所示。

3试验装置控制系统设计

    本试验装置控制系统的设计，主要是在机械系.......

作者简介：王颖（1965—），男，江苏南京人，江苏省特种设备安全监督检验研究院高级工程师，硕士，主要研究方向为管道设备安全。

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