高压爆破综合实验装置研究

摘要

压力容器的高压爆破是一种极端的失效破坏形式，是压力容器教学的基本内容。高压爆破试验是一种重要的破坏性试验手段，在产品性能测试和专业教学培训中广泛应用。针对现有高压爆破实验装置实验功能单一、自动化程度低、实验效果差等不足，基于计算机自动测控技术和小流量增压技术，本文研究开发了一套新型高压爆破综合实验台。
　　第一，高压爆破综合实验台总体设计。实验台主体采用台架式结构，试件爆破区域采用钢化玻璃加有机玻璃罩双重防护装置，爆破过程可视化；标准无缝钢管试件，计算机自动测录、保存膨胀爆破曲线，并可测定分析试件膨胀率；独立液压系统自动加压，压力、流量可调，计算机自动控制；设置液压柱塞增压装置，可实现小流量、一次性的柱塞加载，获取平稳连续的膨胀、爆破曲线。
　　第二，实验台液压系统设计。分析了液压系统载荷，对执行元件和辅助元件进行了选型设计，并重点探讨了系统增压装置。增压装置大活塞腔选用市面上现成的油缸，而自行设计一小尺寸柱塞装置为小活塞腔。柱塞缸分别与高位油杯和爆破试件相通，柱塞往复运动时，在两个止回作用下，从油杯吸油，泵入试件，实现小流量增压。
　　第三，计算机控制系统开发。系统以通用PC为控制平台，以USB总线数据采集控制卡为I/O模块，接受试验压力模拟信号（AI）、柱塞行程止点数字信号（DI）等输入信号，按预设程序逻辑，产生数字量输出信号（DO），经继电器驱动板放大，直接驱动继电器回路，控制换向阀，实现油缸前进、后退等动作。软件系统基于VB6.0开发，采用模块化程序设计，主要实现自动数据采集与控制、实时数据曲线、格式数据保存、历史数据回放以及参数计算等功能。
　　第四，基于实验台对标准试件进行了实验试做。试件爆破压力52Mpa，和理论值接近；膨胀率1.12，试件爆破位置合理，测录的爆破曲线连续、典型。试做情况较好验证了实验台的主要功能，体现了系统设计的先进性和合理性。经适当改造，本实验台还可推广应用到实际的产品性能试验，具有较广阔的应用前景。

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