回流閥流量試驗臺設(shè)計
介紹了回流閥試驗臺的結(jié)構(gòu)、工作原理及功能特點，驗證了試驗臺滿足回流閥試驗要求。
1、概述
回流閥是一種安裝在泵出口的特殊閥門，具有止回、流量感知及旁通流量控制功能，用于離心泵最小流量保護(hù)�；亓鏖y試驗不僅要測量CV值等常規(guī)閥門參數(shù)，還需獲取閥門流量性能曲線。因此，真空技術(shù)網(wǎng)(http://genius-power.com/)認(rèn)為回流閥試驗臺與傳統(tǒng)閥門流量試驗臺不同。
2、試驗要求
回流閥( 圖1) 能動態(tài)感知主路流量變化，隨主路流量調(diào)整旁通流量。當(dāng)主閥完全關(guān)閉、旁通處于完全打開位置時，泵處于最小需求流量工況，可有效保護(hù)泵不發(fā)生汽蝕。隨著主路止回閥逐漸開啟，旁通逐漸關(guān)閉，工藝流量和再循環(huán)流量之和大于泵的最小需求流量。隨著工藝流量增加，當(dāng)主閥處于全開位置時，旁通完全關(guān)閉�；亓鏖y試驗需要模擬主路工藝流量變化，以測試回流閥對主路流量變化的響應(yīng)，確�；亓鏖y能夠按照設(shè)計要求隨主路流量變化進(jìn)行旁通流量調(diào)整，保證工藝流量和再循環(huán)流量之和大于泵的最小需求流量。
回流閥試驗臺應(yīng)具有主路流量可調(diào)節(jié)功能，以模擬主路工藝流量變化，還應(yīng)能夠準(zhǔn)確測量主路流量、旁路流量、主路壓降和旁路壓降等體現(xiàn)閥門性能的關(guān)鍵參數(shù)，并滿足主路口徑為1.5 ～ 20 in. (40 ～500mm) 閥門試驗需求。
圖1 回流閥
3、試驗臺
回流閥試驗臺相比于傳統(tǒng)閥門液流試驗臺的最大區(qū)別是增加了旁路管線( 圖2) ，可以測量旁路管線流量和壓強(qiáng)。
3.1、管路系統(tǒng)
試驗臺有2 個固定主路，分別對應(yīng)1 號工位和2 號工位，兩個工位適用于1.5 ～ 20 in. 回流閥試驗。試驗臺還有口徑為10 in. ( 250 mm ) 、6 in.(150mm) 、4 in. (100mm) 以及1.5 in. 可拆卸旁路，可以配合主路工位實現(xiàn)不同口徑主旁路組合，實現(xiàn)不同型號回流閥試驗。同時主路和旁路都配備有相應(yīng)口徑的電磁流量計，用于分別測量主旁路流量。管路上壓力表測壓點依照GB/T 17213.9 - 2005 相關(guān)要求排布，保證壓力測量值準(zhǔn)確可靠。
圖2 試驗臺管路系統(tǒng)
3.2、動力系統(tǒng)
閥門液流試驗臺動力系統(tǒng)主要分為擠壓式和泵壓式。擠壓式動力系統(tǒng)的試驗介質(zhì)儲存在壓力容器中，通過高壓氣源保證壓力容器內(nèi)的壓強(qiáng)，按試驗需求壓強(qiáng)實現(xiàn)壓力容器內(nèi)的介質(zhì)定壓排放。擠壓式動力系統(tǒng)受氣源和壓力容器限制，試驗持續(xù)時間較短，同時能夠提供的流量通常也較小。其優(yōu)點是能夠方便的提供較大的壓強(qiáng)，用于閥門試驗。泵壓式動力系統(tǒng)通過離心泵提供能量給試驗介質(zhì)，試驗壓強(qiáng)受離心泵能力限制，其優(yōu)點是能夠?qū)崿F(xiàn)長時間大流量的試驗介質(zhì)供給，但其最大試驗?zāi)芰κ鼙媚芰ο拗疲ǔ２荒軐崿F(xiàn)提供較大壓強(qiáng)。
回流閥流量試驗持續(xù)時間長，需求流量大，且并不要求較大壓強(qiáng)，故試驗臺的動力系統(tǒng)采用離心泵系統(tǒng)。系統(tǒng)由2 臺高壓泵和2 臺低壓泵組成，可滿足不同工況回流閥的試驗。在需求大流量工況下，還可采用2 泵并聯(lián)方式加大流量輸出，滿足試驗需求。
3.3、電控系統(tǒng)
為方便試驗，試驗臺配備了電控系統(tǒng)用于控制主路電動調(diào)節(jié)閥(圖3) 。每個閥門配有開、關(guān)功能的兩組控制按鈕，可編程控制器根據(jù)用戶的操作，輸出信號控制對應(yīng)的閥門控制器，控制對應(yīng)閥門開關(guān)以實現(xiàn)主路流量的電控調(diào)節(jié)。
試驗臺的電控系統(tǒng)與電測系統(tǒng)相互獨(dú)立，采用開環(huán)控制。試驗點是否符合要求由人工判讀，確定試驗點滿足要求后，操作軟件進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)采集記錄。采用開環(huán)控制方案是因為試驗臺采用的電磁流量計測量相應(yīng)時間較長，電動閥相應(yīng)可編程控制器的控制信號也需要較長時間，這使得實際測量過程中測量值與電動閥動作之間的滯后嚴(yán)重。如直接采用閉環(huán)控制存在試驗點調(diào)整困難，試驗點間調(diào)整速度慢的問題。而采用開環(huán)控制可以使試驗點調(diào)整更加方便，試驗點選取也更靈活，有利于提高試驗效率。
圖3 電控系統(tǒng)
3.4、電測系統(tǒng)
回流閥試驗需記錄的數(shù)據(jù)為主路流量、旁路流量、入口壓強(qiáng)、主路出口壓強(qiáng)和旁路出口壓強(qiáng)，為保證數(shù)據(jù)采集的同步性和精度，采用電測系統(tǒng)實現(xiàn)試驗臺數(shù)據(jù)的采集和記錄功能(圖4) 。
圖4 電測系統(tǒng)
試驗臺采用的壓力表和流量計帶有4 - 20mA信號輸出，能夠?qū)y量值轉(zhuǎn)化為相應(yīng)電信號值反饋到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。相關(guān)數(shù)據(jù)以電信號形式輸入到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件部分，與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相聯(lián)的計算機(jī)，通過專用軟件可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)濾波、數(shù)據(jù)記錄，并在已有數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)報表輸出和試驗曲線生成等相關(guān)后續(xù)處理功能。整套電測系統(tǒng)可以實現(xiàn)8 通道數(shù)據(jù)同步采集，同時每個通道可單獨(dú)配置采集量，可以滿足試驗臺的使用要求。
4、測試
將4 in. 回流閥在試驗臺上進(jìn)行測試，其流量性能曲線( 圖5) 反映出回流閥在主旁路切換過程中動作順暢，進(jìn)程和回程動作性能一致，運(yùn)動過程無卡塞。所試驗閥門的主旁路切換點在試驗最大流量的50%左右，滿足設(shè)計要求。
圖5 回流閥試驗流量性能曲線
5、結(jié)語
試驗臺在實際應(yīng)用過程中滿足回流閥試驗需求，通過試驗?zāi)軌蛘莆栈亓鏖y工作特性，保證出廠產(chǎn)品符合設(shè)計要求，有利于提高回流閥產(chǎn)品質(zhì)量。
