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摘 要：为了保证汽车天然气气瓶的安全使用，提高汽车行使的安全可靠性，在这里本文主要从以下方面针对汽车用压缩天然气金属内胆纤维缠绕气瓶外测法水压试验进行具体分析。
关键词：汽车 压缩天然气金属内胆纤维缠绕气瓶外测法 水压试验
随着大量气瓶的生产，气瓶水压试验作为确保其安全使用的一项重要手段，在实际应用就变得更加重要。因此，通过对汽车用压缩天然气金属内胆纤维缠绕气瓶外测法水压试验数据分析，优化天然气金属内胆纤维缠绕气瓶构造，保证汽车天然气瓶的安全可靠。
一、研究背景
汽车用压缩天然气金属内胆纤维缠绕气瓶外测法水压试验是按照CGA C╞1《压缩气体气瓶的水压试验方法》、GB/T9251-1997《气瓶水压试验方法》和美国DOT标准的相关要求研制而成，主要适应于适用于各种高压气瓶做外测法水压试验，适应的工作压力值为16-25MPa，公称容积为30-200L，应用时，主要采用工控机进行整套操作进行试验，如注水、称重、排气、水压试验等一系列的操作，并且通过试验，还可以对气瓶容积残余变形率精确测量，能够测验不同规格、不同类型钢质内衬环向缠绕气瓶，通过定期的测验，最大限度地满足天然气气瓶的安全使用。
二、试验原理
根据以上可以知道，气瓶外测法水压测试主要用于对受试气瓶进行耐压试验同时获得受试瓶的容积残余变形率。测试系统装置在计算机系统的操作下完成，通过计算机控制各项水压试验，主要由水量采集控制柜、控制柜、称重电子秤、气瓶吊装设备等部分组成，其工作原理如下：
特制一个水套，将受试瓶放置于水套内，然后启动高压瓶对受试瓶进行增压处理，当达到预先设定的压力值时，系统装置自动进入保压状态，通过这个阶段的试验，试验受试瓶的耐压性能，与此同时，在试验压力的作用下，气瓶体积膨胀，这时，需要将水套内一部分水挤压到量杯中，挤压出来的水就是受试瓶的容积变形量，然后通过水量采集系统，将水传送到工控机中，进行卸压处理，待弹性变形消失，将挤压到量杯中的水再返回到水套中，而未返回的水量则为容积残余变形量，同样，通过水量采集系统，将水传送到工控机中，通过将残余变形量与全变形量的对比分析就可以得到容积残余变形率。
三、水压试验
在进行水壓试验时，有关规定要求采用外测法进行试验时，若是试验时间大于2小时，那么则必须要对校验装置进行重新设定。在水压试验模块启动后，则要根据参数设定值，选择气瓶产品的批号，待屏幕显示出已经称重的检验号即可，选定好气瓶检验号后，检验相关的参数，其中，变形率、膨胀量都会自动分析，要求在试验时，每秒采样的次数以1-3次为准，卸压过程控制在10-15秒。
四、试验指标
1.容积残余变形率
外测法试验的运用，在完成水压试验的同时，还可以测量容积残余变形率，具体的测验时运用气液进行增压，接液部分的材质为不锈钢，加上不同型号的水套，有效地满足不同规格的试验，同时，系统采用labview软件，可以有效地将相应的残余变形量、试验压力等测量出来，从而完成整个压力试验。
另外，在整个试验过程中，系统中的工控机可以对最高压力、最高水位、试验水位以及结束水位等相关的数据进行采集，并且通过上位机的计算，有效地得到气瓶的全变形量、残余变形量、残余变形值，与此同时，工控机中装有传感器，为此，使得测出的残余变形量数据更加精确。
2.自动控制
试验时，设定好工控机的相关参数后，气瓶自动增压，待增压至设定压力时，通过保压试漏来进行进一步的试验，同时，无泄漏增压泵自动增压，到达试验压力自动保压，保压完毕自动卸荷并自动计算显示残余变形量、变形率，自动存储试验结果、并可任意打印试验报表。
3.实时查询
系统自动保存水压试验时间段中所有压力、变形量数据以及变形-时间曲线、压力-时间曲线、变形-压力曲线。所有试验中的历史数据均可回查。
压力试验台上设有手动操作按钮，计算机控制出现故障，可以手动测试。设备出现紧急停机，能够手动泄除试样及设备内部压。
4.试验精度
试验装置设计最高工作压力为48Mpa，实际试验压力控制精度不低于10Psig，设备主要测试其气瓶在耐压下的残变与形变，是检测机构必备的检测设备。
五、结果分析
在以上的汽车用压缩天然气金属内胆纤维缠绕气瓶外测法水压试验中，按照国际标准的水压试验方法，进行外测法水压试验，且经过长期的生产实践，发现气瓶残余变形率极少有超过3%的，具体的残余变形分布汇总情况如图1所示，该试验对400个钢瓶进行水压试验，得到以下残余变形率的统计结果，其中，横坐标为残余变形率，纵坐标为各个残余变形率所占400个气瓶总数的百比。
图 1
六、相关建议
一般而言，气瓶水压试验完成水压试验由上位机操作部分和下位机控制部分完成，在实际应用中，需要注意以下方面：
1.装置启动
在启动时，要仔细检查控制柜的电缆连接、电源，称重电子称通讯电缆的完好，通常在没有进行水压试验时读数稳定不变，若是读数不稳定，则要对水路的密封情况进行仔细检查，同时，检查系统的供气气源的压力以及水路的连通情况。
另外，要仔细检查系统数的设置，对一批试验瓶一般只需要设置一次即可，试压时，二个水套要轮流使用，打压过程中要正确设定水套的阀门。
2.监测软件的应用
在系统测试中，监控软件主要是由VB语言、CVI C++语言混合编程，包括系统参数设置、手动水压测试、PLC参数设置，主要运行于WSindows XP下的网络环境。其中，PLC部分则主要通过PLC语言编制控制，一旦监控软件无法安装于计算机上，那么与控制模块相关的试验则就无法进行。因此，为了确保监控软件在计算机和网络节点上的运行，要求计算机在设置是设置为有访问控制权限。另外，在运行过程中，对于不同的计算机环境，可能在每一次运用时，需要修改相应的参数。
3.参数设置模块
当进行手动试压时，要在计算机是设定相应的保压时间和试验压力参数，主要用于量杯水位的测试和系统压力值，在设置该模块前，一定要仔细检查装置的工作方式，确保其在手动方式上，设定好相关的参数后，启动按钮开始试压，待达到保压时间，则试压过程完成。
七、结语
总而言之，汽车用压缩天然气金属内胆纤维缠绕气瓶外测法水压试验有效地保证天然气气瓶的正常使用，提高气瓶使用的安全性和可靠性，具有较高安全使用价值和社会效益，值得推广与应用。另外，随着现代科学技术的发展，需要将计算机技术融入到水压试验中，大大提高试验装置系统的自动化程度，从而保证试验过程和数据的客观性。
参考文献
[1]张永明. 车用纤维环向缠绕复合材料气瓶碰撞试验损伤容限研究[D].华东理工大学，2012（10）
[2]周海成，阮海东. 纤维缠绕复合材料气瓶的发展及其标准情况[J]. 压力容器，2004（09）
[3]张永清，吉毅松，梁永生，王占英，张永卫. 焊接金属内胆环向缠绕气瓶的发展概况和性能实验研究[J]. 河北建筑工程学院学报，2004（04）
[4]徐君臣，银建中. 纤维缠绕复合材料气瓶研究进展[J]. 应用科技，2012（04）
[5]戚基艳. 车用压缩天然气气瓶发展与检验[J]. 辽宁高职学报，2013（05）
[6]别海燕. 铝内胆纤维全缠绕高压氢气瓶耐火及抗疲劳性能研究[D].浙江大学，2011.
关键词：汽车 压缩天然气金属内胆纤维缠绕气瓶外测法 水压试验
随着大量气瓶的生产，气瓶水压试验作为确保其安全使用的一项重要手段，在实际应用就变得更加重要。因此，通过对汽车用压缩天然气金属内胆纤维缠绕气瓶外测法水压试验数据分析，优化天然气金属内胆纤维缠绕气瓶构造，保证汽车天然气瓶的安全可靠。
一、研究背景
汽车用压缩天然气金属内胆纤维缠绕气瓶外测法水压试验是按照CGA C╞1《压缩气体气瓶的水压试验方法》、GB/T9251-1997《气瓶水压试验方法》和美国DOT标准的相关要求研制而成，主要适应于适用于各种高压气瓶做外测法水压试验，适应的工作压力值为16-25MPa，公称容积为30-200L，应用时，主要采用工控机进行整套操作进行试验，如注水、称重、排气、水压试验等一系列的操作，并且通过试验，还可以对气瓶容积残余变形率精确测量，能够测验不同规格、不同类型钢质内衬环向缠绕气瓶，通过定期的测验，最大限度地满足天然气气瓶的安全使用。
二、试验原理
根据以上可以知道，气瓶外测法水压测试主要用于对受试气瓶进行耐压试验同时获得受试瓶的容积残余变形率。测试系统装置在计算机系统的操作下完成，通过计算机控制各项水压试验，主要由水量采集控制柜、控制柜、称重电子秤、气瓶吊装设备等部分组成，其工作原理如下：
特制一个水套，将受试瓶放置于水套内，然后启动高压瓶对受试瓶进行增压处理，当达到预先设定的压力值时，系统装置自动进入保压状态，通过这个阶段的试验，试验受试瓶的耐压性能，与此同时，在试验压力的作用下，气瓶体积膨胀，这时，需要将水套内一部分水挤压到量杯中，挤压出来的水就是受试瓶的容积变形量，然后通过水量采集系统，将水传送到工控机中，进行卸压处理，待弹性变形消失，将挤压到量杯中的水再返回到水套中，而未返回的水量则为容积残余变形量，同样，通过水量采集系统，将水传送到工控机中，通过将残余变形量与全变形量的对比分析就可以得到容积残余变形率。
三、水压试验
在进行水壓试验时，有关规定要求采用外测法进行试验时，若是试验时间大于2小时，那么则必须要对校验装置进行重新设定。在水压试验模块启动后，则要根据参数设定值，选择气瓶产品的批号，待屏幕显示出已经称重的检验号即可，选定好气瓶检验号后，检验相关的参数，其中，变形率、膨胀量都会自动分析，要求在试验时，每秒采样的次数以1-3次为准，卸压过程控制在10-15秒。
四、试验指标
1.容积残余变形率
外测法试验的运用，在完成水压试验的同时，还可以测量容积残余变形率，具体的测验时运用气液进行增压，接液部分的材质为不锈钢，加上不同型号的水套，有效地满足不同规格的试验，同时，系统采用labview软件，可以有效地将相应的残余变形量、试验压力等测量出来，从而完成整个压力试验。
另外，在整个试验过程中，系统中的工控机可以对最高压力、最高水位、试验水位以及结束水位等相关的数据进行采集，并且通过上位机的计算，有效地得到气瓶的全变形量、残余变形量、残余变形值，与此同时，工控机中装有传感器，为此，使得测出的残余变形量数据更加精确。
2.自动控制
试验时，设定好工控机的相关参数后，气瓶自动增压，待增压至设定压力时，通过保压试漏来进行进一步的试验，同时，无泄漏增压泵自动增压，到达试验压力自动保压，保压完毕自动卸荷并自动计算显示残余变形量、变形率，自动存储试验结果、并可任意打印试验报表。
3.实时查询
系统自动保存水压试验时间段中所有压力、变形量数据以及变形-时间曲线、压力-时间曲线、变形-压力曲线。所有试验中的历史数据均可回查。
压力试验台上设有手动操作按钮，计算机控制出现故障，可以手动测试。设备出现紧急停机，能够手动泄除试样及设备内部压。
4.试验精度
试验装置设计最高工作压力为48Mpa，实际试验压力控制精度不低于10Psig，设备主要测试其气瓶在耐压下的残变与形变，是检测机构必备的检测设备。
五、结果分析
在以上的汽车用压缩天然气金属内胆纤维缠绕气瓶外测法水压试验中，按照国际标准的水压试验方法，进行外测法水压试验，且经过长期的生产实践，发现气瓶残余变形率极少有超过3%的，具体的残余变形分布汇总情况如图1所示，该试验对400个钢瓶进行水压试验，得到以下残余变形率的统计结果，其中，横坐标为残余变形率，纵坐标为各个残余变形率所占400个气瓶总数的百比。
图 1
六、相关建议
一般而言，气瓶水压试验完成水压试验由上位机操作部分和下位机控制部分完成，在实际应用中，需要注意以下方面：
1.装置启动
在启动时，要仔细检查控制柜的电缆连接、电源，称重电子称通讯电缆的完好，通常在没有进行水压试验时读数稳定不变，若是读数不稳定，则要对水路的密封情况进行仔细检查，同时，检查系统的供气气源的压力以及水路的连通情况。
另外，要仔细检查系统数的设置，对一批试验瓶一般只需要设置一次即可，试压时，二个水套要轮流使用，打压过程中要正确设定水套的阀门。
2.监测软件的应用
在系统测试中，监控软件主要是由VB语言、CVI C++语言混合编程，包括系统参数设置、手动水压测试、PLC参数设置，主要运行于WSindows XP下的网络环境。其中，PLC部分则主要通过PLC语言编制控制，一旦监控软件无法安装于计算机上，那么与控制模块相关的试验则就无法进行。因此，为了确保监控软件在计算机和网络节点上的运行，要求计算机在设置是设置为有访问控制权限。另外，在运行过程中，对于不同的计算机环境，可能在每一次运用时，需要修改相应的参数。
3.参数设置模块
当进行手动试压时，要在计算机是设定相应的保压时间和试验压力参数，主要用于量杯水位的测试和系统压力值，在设置该模块前，一定要仔细检查装置的工作方式，确保其在手动方式上，设定好相关的参数后，启动按钮开始试压，待达到保压时间，则试压过程完成。
七、结语
总而言之，汽车用压缩天然气金属内胆纤维缠绕气瓶外测法水压试验有效地保证天然气气瓶的正常使用，提高气瓶使用的安全性和可靠性，具有较高安全使用价值和社会效益，值得推广与应用。另外，随着现代科学技术的发展，需要将计算机技术融入到水压试验中，大大提高试验装置系统的自动化程度，从而保证试验过程和数据的客观性。
参考文献
[1]张永明. 车用纤维环向缠绕复合材料气瓶碰撞试验损伤容限研究[D].华东理工大学，2012（10）
[2]周海成，阮海东. 纤维缠绕复合材料气瓶的发展及其标准情况[J]. 压力容器，2004（09）
[3]张永清，吉毅松，梁永生，王占英，张永卫. 焊接金属内胆环向缠绕气瓶的发展概况和性能实验研究[J]. 河北建筑工程学院学报，2004（04）
[4]徐君臣，银建中. 纤维缠绕复合材料气瓶研究进展[J]. 应用科技，2012（04）
[5]戚基艳. 车用压缩天然气气瓶发展与检验[J]. 辽宁高职学报，2013（05）
[6]别海燕. 铝内胆纤维全缠绕高压氢气瓶耐火及抗疲劳性能研究[D].浙江大学，2011.