计算机与单片机在铁路呼吸式安全阀试验台上的混合应用

[关键词]计算机;单片机;安全阀

安全阀是为了防止压力设备和容器或易引起压力升高或容器内部压力超过限度而发生爆裂的安全装置。安全阀是保证压力系统的安全运行的设备。当容器压力超过设计规定时,安全阀自动开启,排出气体降低容器内的过高压;当容器压力低于设计规定时,吸入空气避免容器内部因产生真空而破损。

铁路罐车为防止罐体内部过压或产生真空采用呼吸式安全阀,根据铁路货车厂修规程和段修规程的规定:油罐车(轻油、黏油、食油罐车等)在施行厂修或段修时必须对安全阀进行呼吸技术性能试验,其要求轻油罐车定压为150±20kPa;黏油、食油罐车定压为100±20kPa。当压力达到上述规定时,必须起放泄作用,当负压力在1～2kPa时必须起吸入作用,以确保运输安全。

为了提高铁路罐车安全阀在检测过程中自动程度和减轻安全阀在检修过程中的劳动强度, 结合计算机与单片机自行开发,成功研制开发出适应铁路罐车安全阀在检测和检修方面使用的呼吸式安全阀试验台,经有关部门共同试验,达到了设计要求,满足了检测和检修的需要。

试验台采用控制机构和执行机构组成。控制机构包括计算机控制系统,单片机控制系统,数据采样处理系统。执行机构由夹紧机构、机械旋转机构、电控和气控部分组成。具有自动夹紧,自动拆卸、组装,自动检测,试验失败报警,自动打印各种报表功能。大大提高工作效率,检测过程符合工艺要求。

基于“系统、规范、科学、实用”的基本思想,计算机软件采用目前最先进的C#编程语言,C#作为Microsoft的下一代面向对象的编程语言,能够让开发人员在平台上快速地建立大量的应用程序。她是一种源自于C和C++的,简单的、现代的、面向对象的和类型安全的程序设计语言。C#为程序员提供了开发飞速发展的应用程序所需要的强大而灵活的功能。界面友好,简单实用。数据处理采用SQL2000数据库,SQL2000是中型的数据库,可以适合大容量数据的应用,在处理海量数据的效率,后台开发的灵活性,可扩展性等方面强大。通过数据管理,随时查阅打印各时段、各罐体、各操作者试验数据。采用51系列单片机及控制电路作为计算机与执行机构沟通的纽带,51系列单片机以其体积小、价格廉、面向控制等独特优点,在各种工业控制、仪器仪表、设备、产品的自动化、智能化方面获得了广泛的应用。它从内部的硬件到软件有一套完整的按位操作系统。

结合计算机C#语言、单片机、数据库,计算机通过COM口与单片机通讯下发指令,通过单片机控制部件响应操作过程,并通过数据采集系统时时采集传感器传回数据,采用算法分析出放卸点和吸引点,将试验结果保存到数据库。

采集数据处理系统软件通过数据采集系统在较短的时间间隔内采集数据点,获得的平面离散点集 ,再经过分段线性插值的方法绘出平面参数曲线 ,如何快速确定这些离散点集中的拐点是要考虑的重要问题之一,本软件确定离散数据的拐点的方法是借助数值微分法和去除采集波动法相结合 ,这样求离散点集拐点的方法结构简单、计算误差和计算量都较小的特点 ,而且可以快速确定平面参数曲线的拐点。

拐点查找如下图:

放泄点找到后与铁道部规定值比较,如实验前设定为轻油罐车安全阀,则判断拐点值是否在150±20kPa范围内,在说明安全阀有放泄作用并保存数据,不在范围内报警并保存数据表示安全阀没有放泄作用。

吸引点找到后与铁道部规定的负压力1～2kPa比较,如在此范围内,说安全阀有吸引作用并保存数据,不再范围内报警并保存数据表示安全阀没有吸引作用。

综上所述,通过计算机、单片机、传感器、采集卡、机械、电控、气动综合运用,在计算机与单片机的控制下能够快速、准确扑捉到拐点值,并根据给定范围判断呼吸式安全阀是否起放泄和吸引作用,并保存测得数据和打印测量结果,提高工作效率和检测的准确性。