便器用重力式?jīng)_水裝置綜合試驗機的改進與創(chuàng)新*

張　帆　談一兵　 陳媛媛

(1 中國建材檢驗認證集團(陜西)有限公司　西安　710116)(2 國家建筑衛(wèi)生陶瓷質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心　西安　710116)(3 許昌市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗測試中心　河南 許昌　461000)

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便器用重力式?jīng)_水裝置綜合試驗機的改進與創(chuàng)新*

張帆1,2談一兵3陳媛媛1

(1 中國建材檢驗認證集團(陜西)有限公司西安710116)(2 國家建筑衛(wèi)生陶瓷質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心西安710116)(3 許昌市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗測試中心河南 許昌461000)

摘要便器用重力式?jīng)_水裝置作為便器的核心部位，是最常見的自動控制水箱進排水的潔具配件，業(yè)內(nèi)稱之為“馬桶心臟”，主要包括進水閥、排水閥和沖洗水箱3類產(chǎn)品。筆者主要對重力式?jīng)_水裝置綜合試驗機的軟件進行了部分改進與創(chuàng)新，使得模擬量數(shù)據(jù)采集能夠進行實時監(jiān)控并自動記錄，大大提高了工作效率，實現(xiàn)了無紙化試驗。

關(guān)鍵詞重力式?jīng)_水裝置軟件創(chuàng)新實時監(jiān)控工作效率

前言

伴隨著改革開放深入的發(fā)展，我國衛(wèi)生潔具行業(yè)得以長足發(fā)展，并且形成了自有的技術(shù)特色，越來越多的生產(chǎn)企業(yè)提高了自己的競爭力。與此同時，衛(wèi)生潔具——坐便器產(chǎn)品的發(fā)展約占便器類產(chǎn)品的80%左右，每年的坐便器市場需求量在4 000萬件以上。水箱配件作為便器的核心部件，是最常見的自動控制水箱進排水的潔具配件。

自2007年以來，國家質(zhì)檢總局連續(xù)6年組織陶瓷坐便器產(chǎn)品質(zhì)量抽查，雖然整體質(zhì)量水平逐年穩(wěn)步提高，但是業(yè)內(nèi)稱之為“馬桶心臟”的水箱配件每年都存在或多或少的質(zhì)量問題。在這種情況下，提高我國水箱配件產(chǎn)品質(zhì)量就成了需要持續(xù)解決的問題。作為監(jiān)控與檢測水箱配件質(zhì)量的儀器設(shè)備——便器用重力式?jīng)_水裝置綜合試驗機自然就成為檢測產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段，成了企業(yè)占領(lǐng)市場的重要保證。

本文主要講述了SHWSCX-J-CTC便器用重力式?jīng)_水裝置綜合試驗機在軟件上的改進與創(chuàng)新研究，可最大化地滿足顧客的需求，提高了整體檢驗的工作效率。

1　設(shè)備簡述

SHWSCX-J-CTC便器用重力式?jīng)_水裝置綜合試驗機主要依據(jù)中國國家標準GB 26730-2011《衛(wèi)生潔具 便器用重力式?jīng)_水裝置及潔具機架》中的相關(guān)條款設(shè)計，同時還兼容了北美標準ASSE 1002-2008《坐便器重力式?jīng)_洗水箱防虹吸進水閥技術(shù)要求》、歐洲標準EN14142-2005《有溢流功能的沖洗水箱進水閥》和EN 14055-2011《沖洗水箱》，以及澳洲標準AS 1772.2-2014《用水量為6/3 L或等效水量的坐便器 第二部分：水箱》中的相關(guān)條款，大大擴展了設(shè)備的測試性能和設(shè)備兼容性。

試驗機根據(jù)上述標準中進水閥產(chǎn)品進水流量、靜壓力密封性、動壓力密封性、耐壓性、防虹吸功能、再開啟功能、水擊，排水閥產(chǎn)品自閉密封性、溢流能力、排水流量以及沖洗水箱產(chǎn)品安全水位、排水流量、額定沖水量、再開啟功能等技術(shù)要求的試驗方法及其規(guī)定的技術(shù)參數(shù)進行設(shè)計制造，檢測設(shè)備實現(xiàn)了對便器用重力式?jīng)_洗裝置上述技術(shù)指標的檢測與分析。

便器用重力式?jīng)_水裝置綜合試驗機系統(tǒng)采用模塊及柔性和人工智能化方面的設(shè)計，同時采用PLC和人機界面，并根據(jù)不同的工位及不同的試驗要求，對試驗形式等有關(guān)參數(shù)的設(shè)置、試驗方式等進行選擇，使系統(tǒng)具有智能化。采用先進的觸摸屏嵌入式系統(tǒng)及PLC控制系統(tǒng)技術(shù)，具有檢測產(chǎn)品多樣性、先進性，工作穩(wěn)定，運行可靠，操作方便等特點。

圖1　SHWSCX-J-CTC便器用重力式?jīng)_水裝置綜合試驗機

該試驗機主要由觸摸屏、PLC控制系統(tǒng)、水路、氣路(含真空)系統(tǒng)、執(zhí)行機構(gòu)、裝夾試驗測試臺等部分組成。

其中控制柜內(nèi)的壓力測試系統(tǒng)，便于操作。設(shè)備的主要元器件采用進口或國內(nèi)知名品牌廠家元器件，如壓力傳感變送元件、水泵的PID的變頻調(diào)節(jié)等。

SHWSCX-J-CTC便器用重力式?jīng)_水裝置綜合試驗機如圖1所示。

2　設(shè)備特點

1)滿足GB 26730-2011等標準有關(guān)強度、密封、水擊、虹吸等試驗。

圖2為本試驗機的執(zhí)行機構(gòu)。

圖3為本試驗機的虹吸工位。

圖4為本試驗機的耐壓流量工位、水擊工位。

1-過濾減壓閥(使壓力平穩(wěn)的輸出，保證壓力穩(wěn)定)2-精密減壓閥(調(diào)節(jié)介質(zhì)的流量)3-二位五通電磁閥(控制液壓流動方向，包含開、關(guān)、停)4-氣管(連接部件的通道，介質(zhì)的流通渠道)5-氣缸(導桿的伸縮運動，對按鈕進行按壓)

圖2執(zhí)行機構(gòu)

1-真空泵(產(chǎn)生真空裝置)2-真空罐(維持真空裝置)3-真空調(diào)節(jié)閥(對產(chǎn)生的負壓進行調(diào)節(jié))4-壓力表(顯示調(diào)節(jié)后負壓數(shù)值)5-壓力計(提供管道中負壓數(shù)值)6-球閥(打開和關(guān)閉負壓)7-氣水分離器(將液體和氣體分離的裝置)8-壓力表(觀察實驗過程中壓力值變化)9-透明管(觀察實驗過程中虹吸變化)10-球閥(排掉真空罐中水分和壓力)11-球閥(排掉管道壓力)12-球閥(排掉氣水分離器水分和壓力)

圖3虹吸工位

1-閥門(控制自來水進水的打開和關(guān)閉)2-水槽(儲存水源裝置)3-水泵(液體增壓并輸送液體)4-排水閥(排掉水槽中的水)5-流量計(檢測管道中流量的大小)6-球閥(控制管路中流量大小)7-銅管(標準要求)8、10-壓力表(觀察實驗過程中壓力值變化)9、11-球閥(打開或者關(guān)閉試驗)

圖4耐壓流量工位、水擊工位

2)可對系統(tǒng)的試驗形式、運動狀況等情況實時進行監(jiān)測。系統(tǒng)根據(jù)檢測值或給定值進行實時調(diào)節(jié)和控制。

3)在觸摸屏幕上可以生成系統(tǒng)工藝畫面、被控參數(shù)的實時數(shù)據(jù)、檢測工藝選擇畫面等。

4)系統(tǒng)運行穩(wěn)定、安全、可靠；系統(tǒng)具有可維修性，便于維護和保養(yǎng)。

3　設(shè)備的改進與創(chuàng)新

3.1人機界面

人機界面(Human Machine Interaction，簡稱HMI)，是人與計算機之間傳遞、交換信息的媒介和對話接口，是計算機系統(tǒng)的重要組成部分。是指人和機器在信息交換和功能上接觸或互相影響的領(lǐng)域或稱界面所說人機結(jié)合面，信息交換，功能接觸或互相影響，指人和機器的硬接觸和軟接觸，此結(jié)合面不僅包括點線面的直接接觸，還包括遠距離的信息傳遞與控制的作用空間。

整個試驗可以實時監(jiān)控，并且通過人機界面進行試驗參數(shù)的設(shè)定，并且實現(xiàn)對水泵、氣缸以及閥門等執(zhí)行機構(gòu)進行實時控制，因而可以實現(xiàn)對試驗參數(shù)的精確調(diào)節(jié)。

3.2高速采集系統(tǒng)

本試驗機采用高速數(shù)據(jù)采集板卡來實現(xiàn)對高速數(shù)據(jù)的采集、處理。通過對各個參數(shù)信號進行采集，形成信號曲線，可以實時進行連續(xù)高速的數(shù)據(jù)傳輸及Windows下更可靠的性能。在采樣時，可以自行完成對多路選通開關(guān)的控制。

在進行檢驗的過程中，采用了高速數(shù)據(jù)采集板卡，可以克服一般模擬量數(shù)據(jù)采集方式采樣頻率低，容易丟失采樣點的問題。高速數(shù)據(jù)采集板卡能夠?qū)υ囼炛械母鱾€參數(shù)進行實時監(jiān)控，采樣頻率高，保證了水擊等試驗中的高速采樣速度200 Hz的要求，能夠生成曲線圖，該數(shù)據(jù)曲線可以實現(xiàn)導出打印等功能。

該試驗機還具有氣缸自動按壓和按壓力自動測量功能，有效避免了人的因素引起的按壓力和時間對于試驗的影響。在采集數(shù)據(jù)過程中可以自動記錄，實時生成曲線圖，并且按照要求進行試驗的記錄和輸出打印。

3.3液位傳感器

基于標準水箱和隱藏式水箱的差異，因此對以往的設(shè)備進行改進，增加了一個投入式液位傳感器，其是一種測量液位的壓力傳感器，基于所測液體靜壓與該液體的高度成比例的原理，采用隔離型擴散硅敏感元件或陶瓷電容壓力敏感傳感器，將靜壓轉(zhuǎn)換為電信號，再經(jīng)過溫度補償和線性修正，轉(zhuǎn)化成標準電信號。它是基于所測液體靜壓與該液體的高度成比例的原理，采用國外先進的隔離型擴散硅敏感元件或陶瓷電容壓力敏感傳感器，將靜壓轉(zhuǎn)換為電信號，再經(jīng)過溫度補償和線性修正，轉(zhuǎn)化成標準電信號(一般為4～20 mA/1～5 VDC)。

本試驗機分別采用安裝在水箱底部的液位傳感器和投入式液位傳感器，能夠方便準確地實現(xiàn)水箱液位測試。其機械結(jié)構(gòu)對過載及腐蝕性介質(zhì)具有高抵抗性；高精度、長期穩(wěn)定的陶瓷電容和進口擴散硅測量單元；密封的電子模塊及雙濾波壓力補償系統(tǒng)可抵抗氣候現(xiàn)場變化的影響；電子模塊可輸出4～20 mA信號并同時帶有過壓保護的模塊。

3.4高精度稱重傳感器

稱重傳感器實際上是一種將質(zhì)量信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y量的電信號輸出的裝置。用傳感器應要考慮傳感器所處的實際工作環(huán)境，它關(guān)系到傳感器能否正常工作以及它的安全和使用壽命，乃至整個衡器的可靠性和安全性。

通常，在傳感器的線性范圍內(nèi)，希望靈敏度越高越好。因為只有靈敏度高時，與被測量對應的輸出信號值才比較大，有利于信號處理。但靈敏度高時，與被測量無關(guān)的外界噪聲也會被系統(tǒng)放大，影響測量精度。因此，本試驗機采用的高精度稱重傳感器具有較高的信噪比，可以盡量減少從外界引入的干擾信號。

并且在檢驗過程中，高精度稱量傳感器，能夠自動稱量補水量，計算出補水比例，并且能夠進行數(shù)據(jù)記錄和打印等功能。

3.5進水、排水流量

本試驗機采用國際知名品牌的電磁流量計，其所測得的體積流量，實際上不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導率變化的影響。為了測量排水閥的溢流速度，讓水箱水位保持穩(wěn)定，因此認為排水閥的溢流速度等于進水閥速度。

對于進水流量、排水流量能夠自動計算，對多次試驗數(shù)據(jù)進行自動記錄，避免了人工計算、記錄的工作，實現(xiàn)了無紙化試驗，能夠自動分析多次試驗中的最大值、最小值、平均值等，并且能夠?qū)崿F(xiàn)報表輸出。

3.6真空罐

基于以往的試驗，采用的是19 L的穩(wěn)壓罐，在虹吸試驗中，水有可能會逆流到真空泵中，使得真空泵受損，大大降低了其使用壽命，增加了其維修成本，耗時耗力。因此，本試驗機將原來的19 L的穩(wěn)壓罐改成了200 L的不銹鋼真空罐，又加裝了單向閥，這樣有效地避免了水抽進去會到達真空泵，增大了設(shè)備的耐久性。

4　結(jié)語

隨著我國改革開放的持續(xù)發(fā)展，衛(wèi)生潔具產(chǎn)品的需求逐步增加，為了控制產(chǎn)品質(zhì)量，生產(chǎn)企業(yè)、檢測機構(gòu)對于檢測設(shè)備的需求量也在不斷地增加，便器用重力式?jīng)_水裝置綜合試驗機的設(shè)計正在逐步向著自動化、多功能、高精度、高可靠性方面發(fā)展。然而，隨著檢測設(shè)備的廣泛應用，檢測設(shè)備在實際調(diào)試與設(shè)備運行中，發(fā)生故障的情況也會與日俱增。因此，應當完善檢測設(shè)備的系統(tǒng)設(shè)計，持續(xù)改進與創(chuàng)新，做好運行前后的各項工作，避免在運行過程中出現(xiàn)異常的現(xiàn)象，從而最大化地提高工作效率。

參考文獻

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2015年9～12月衛(wèi)浴領(lǐng)域節(jié)水認證(CQC)證書清單

序號證書編號產(chǎn)品名稱制造商發(fā)證日期證書截止時間240CQC13704097457坐便器東陶華東有限公司2015-11-302016-8-15241CQC13704097456坐便器東陶華東有限公司2015-11-302016-8-15242CQC13704097455坐便器東陶華東有限公司2015-11-302016-8-15243CQC13704094673坐便器東陶華東有限公司2015-11-302016-5-31244CQC13704097448坐便器東陶華東有限公司2015-11-302016-8-15245CQC13704097447坐便器東陶華東有限公司2015-11-302016-8-15246CQC13704094672坐便器東陶華東有限公司2015-11-302016-5-31247CQC13704090856坐便器東陶華東有限公司2015-11-302016-4-9248CQC13704090859坐便器東陶華東有限公司2015-11-302016-4-9249CQC13704090858坐便器東陶華東有限公司2015-11-302016-4-9250CQC13704090857坐便器東陶華東有限公司2015-11-302016-4-9251CQC15704136006坐便器東陶華東有限公司2015-11-302018-11-30252CQC13704097450坐便器東陶華東有限公司2015-11-302016-8-15253CQC13704097451坐便器東陶華東有限公司2015-11-302016-8-15254CQC13704097452坐便器東陶華東有限公司2015-11-302016-8-15255CQC15704130377坐便器東陶華東有限公司2015-11-302018-9-7256CQC13704097454坐便器東陶華東有限公司2015-11-302016-8-15257CQC13704095242坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23258CQC13704095233坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302016-8-26259CQC13704095231坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23260CQC13704095230坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23261CQC13704095223坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23262CQC13704095203坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23

263CQC14704106408坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302017-3-14264CQC14704106406坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302017-3-14265CQC14704106404坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302017-3-14266CQC14704106409坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302017-3-14267CQC14704106410坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302017-3-14268CQC14704106413坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302017-3-14269CQC14704108118坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302017-4-17270CQC14704108085坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302017-4-16271CQC14704106414坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302017-3-14272CQC14704106411坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302017-3-14273CQC14704117523坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302017-11-14274CQC15704127901坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302018-7-6275CQC15704123931坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302018-4-30276CQC15704123930坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302018-4-30277CQC15704123929坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302018-4-30278CQC15704123928坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302018-4-30279CQC13704095244坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23280CQC13704095246坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23281CQC13704095248坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23282CQC13704095247坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302016-8-2283CQC13704095249坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23284CQC13704095816坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23285CQC13704095817坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23286CQC13704095241坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23287CQC14704106405坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302017-3-14288CQC13704095240坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23289CQC13704095239坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23290CQC13704095238坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23291CQC13704095237坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23292CQC13704095236坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23293CQC13704095235坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23294CQC13704095234坐便器東陶機器(北京)有限公司2015-11-302016-7-23295CQC14704120441坐便器東陶(福建)有限公司2015-11-302017-12-23296CQC14704120312坐便器東陶(福建)有限公司2015-11-302017-12-22297CQC14704120339坐便器東陶(福建)有限公司2015-11-302017-12-22

(未完待續(xù))

認證問答

問：中國質(zhì)量認證中心在陶瓷行業(yè)開展的認證業(yè)務(wù)有哪些？

答：1)瓷質(zhì)磚國家強制性產(chǎn)品認證(CCC)；

2)陶瓷磚、陶瓷食品包裝容器環(huán)保產(chǎn)品認證；

3)便器、衛(wèi)浴產(chǎn)品節(jié)水認證；

4)建筑陶瓷磚(板)低碳產(chǎn)品認證；

5)環(huán)保產(chǎn)品(Ⅱ型)認證；

6)環(huán)境產(chǎn)品聲明(EPD)/環(huán)保產(chǎn)品(Ⅲ型)認證；

7)綠色建材評價；

8)水足跡/碳足跡評價。

問：什么是環(huán)保產(chǎn)品(Ⅱ型)認證？答：環(huán)保產(chǎn)品(Ⅱ型)認證也叫自我環(huán)境聲明，是建立在制造商和零售商自己聲稱的基礎(chǔ)之上。1998年9月由ISO TC 207/SC 3分技術(shù)委員會的第二工作小組負責制定的自我環(huán)境聲明ISO 14021草案出臺，經(jīng)多方面的協(xié)商和征求意見，于1999年9月15日頒布，1999年11月正式成為國際標準。環(huán)保產(chǎn)品(Ⅱ型)認證，是根據(jù)企業(yè)產(chǎn)品的特點，企業(yè)自己進行環(huán)境聲明，經(jīng)第三方驗證通過后，向消費者宣稱自己產(chǎn)品在設(shè)計、生產(chǎn)、使用、報廢等環(huán)節(jié)中對環(huán)境有益。環(huán)保產(chǎn)品(Ⅱ型)認證不受產(chǎn)品市場壽命和產(chǎn)品開發(fā)周期的限制，適用于所有的產(chǎn)品，尤其適用于具備消費者已經(jīng)或可能高度關(guān)注的環(huán)境影響的產(chǎn)品。

問：什么是環(huán)保產(chǎn)品(Ⅲ型)認證/環(huán)境產(chǎn)品聲明(EPD)？答：環(huán)保產(chǎn)品(Ⅲ型)認證也被稱為環(huán)境產(chǎn)品聲明(EPD)，是依據(jù)ISO 14025經(jīng)第三方認證機構(gòu)核實和驗證的產(chǎn)品質(zhì)量(或者服務(wù)質(zhì)量)與環(huán)境表現(xiàn)的數(shù)據(jù)表達。是生命周期評價LCA的一種表現(xiàn)形式/語言。EPD通過評價產(chǎn)品或服務(wù)整個生命周期階段(包括原材料開采、制造加工、使用階段、報廢階段、運輸階段)的環(huán)境影響，可以使每一種產(chǎn)品都有一組量化的環(huán)境影響數(shù)值。

問：中國質(zhì)量認證中心開展的環(huán)境產(chǎn)品聲明(EPD)業(yè)務(wù)范圍及流程？答：中國質(zhì)量認證中心目前開展的環(huán)境產(chǎn)品聲明評價業(yè)務(wù)主要包括：陶瓷磚、衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品、家具、建筑節(jié)能玻璃、建筑石膏、膠粘劑、砌體材料、砂漿、涂料、預拌混凝土、管材等產(chǎn)品。

環(huán)境產(chǎn)品聲明評價流程：企業(yè)提交申請、中國質(zhì)量認證中心受理、資料審核、檢查員現(xiàn)場核查、評價人員對文件資料和工廠核查結(jié)果進行綜合評價、證書批準及報告頒發(fā)。

*作者簡介：張帆(1984-)，本科，工程師；主要從事陶瓷水暖檢測及檢測儀器研發(fā)制造。

中圖分類號：TQ174.76

文獻標識碼：B

文章編號：1002-2872(2016)07-0046-05

Improvement and Innovation to Testing Machine of Gravity Water Flushing Devices

Zhang Fan1,2Tan Yibing3,Chen Yuanyuan1

(1 China Building Material Test&Certification Group (Shaanxi) Co.,Ltd.,Xi'an,710116)(2 National Quality Supervision Inspection Center of Building and Sanitary Ceramics,Xi'an,710116)(3 Xuchang Quality and Technical Supervision Inspection and Testing Center,Henan,Xuchang,461000)

Abstract:As core part of the gravity water flushing devices, automatic control is the most common water tank into the drainage of the sanitary ware accessories, the industry is called "the heart" toilet, mainly by the inlet valve, drain valve and the button. This article mainly discusses the gravity flush device integrated tester software on some of the improvement and innovation, enables the analog data acquisition to real-time monitoring and automatic recording, greatly improving the work efficiency, to achieve the paperless test.

Key words:Gravity water flushing devices; Software innovation; Real-time monitoring; Work efficiency.