閥門氣動(dòng)裝置啟閉轉(zhuǎn)矩連續(xù)測(cè)試裝置的試驗(yàn)與研究

　　介紹了閥門氣動(dòng)裝置啟閉轉(zhuǎn)矩連續(xù)測(cè)試裝置的性能特點(diǎn)、技術(shù)參數(shù)及其控制方法。給出了裝置通過扭矩傳感器測(cè)試閥門氣動(dòng)裝置的力矩變化并將模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)由計(jì)算機(jī)控制輸出的工作過程( 該裝置專利申請(qǐng)?zhí)? 201120019397. 0) 。

1、概述

　　閥門氣動(dòng)裝置在線使用過程中，需要隨時(shí)了解和掌握其綜合性能參數(shù)，以保證設(shè)備運(yùn)行的正�？煽�。根據(jù)國(guó)內(nèi)行業(yè)調(diào)查和科技查新表明，對(duì)于閥門氣動(dòng)裝置啟閉轉(zhuǎn)矩試驗(yàn)、測(cè)試與研究，國(guó)內(nèi)尚屬空白領(lǐng)域，既無顯示閥門氣動(dòng)裝置開度位置與轉(zhuǎn)矩值對(duì)應(yīng)關(guān)系的測(cè)試設(shè)備，也沒有在使用現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)閥門氣動(dòng)裝置動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩的設(shè)備。由于無法了解閥門氣動(dòng)裝置在實(shí)際工況下啟閉轉(zhuǎn)矩值與閥門開度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，給氣動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)、制造工藝及其使用帶來了盲目性，真空技術(shù)網(wǎng)(http://genius-power.com/)認(rèn)為這樣嚴(yán)重制約了氣動(dòng)裝置的技術(shù)進(jìn)步和質(zhì)量提升。同時(shí)，由于缺乏轉(zhuǎn)矩實(shí)際數(shù)據(jù)，導(dǎo)致在氣動(dòng)裝置選型配套方面也經(jīng)常出現(xiàn)問題，不是裝置轉(zhuǎn)矩選擇過剩造成浪費(fèi)，就是選擇不足。

2、性能特點(diǎn)

　　閥門氣動(dòng)裝置主要由機(jī)械驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和控制等部分組成( 圖1) 。

圖1 氣動(dòng)裝置啟閉扭矩連續(xù)測(cè)試裝置

　　機(jī)械部分由液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)( 即加載部件) 和連接( 裝夾) 機(jī)構(gòu)等組成( 圖2) 。

圖2 氣動(dòng)裝置試驗(yàn)臺(tái)液壓加載系統(tǒng)

　　選用液壓缸式裝置作為加載部件，其結(jié)構(gòu)可以與試驗(yàn)產(chǎn)品一致，有助于在整個(gè)行程范圍內(nèi)液壓壓力的平穩(wěn)和數(shù)據(jù)的測(cè)量精度。由于液體的不可壓縮性，有助于控制試驗(yàn)產(chǎn)品的啟閉速度，最大優(yōu)點(diǎn)是加載轉(zhuǎn)矩可自動(dòng)與試驗(yàn)產(chǎn)品的輸出最大轉(zhuǎn)矩一致。

　　數(shù)據(jù)采集由P8R8DIO 驅(qū)動(dòng)控制模塊、ISO -LD為AD 轉(zhuǎn)化模塊和ENCONER300 脈沖編碼器計(jì)數(shù)模塊3 種模塊組成。處理和控制部分由計(jì)算機(jī)和控制器組成( 圖3) 。被測(cè)閥門氣動(dòng)裝置在開啟( 或關(guān)閉) 過程中承受的轉(zhuǎn)矩，由轉(zhuǎn)矩傳感器采集，經(jīng)ISO-LD 模塊A /D 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)。同時(shí)，閥門氣動(dòng)裝置的開度即轉(zhuǎn)角由編碼器經(jīng)ENCODER300模塊計(jì)數(shù)，也轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，由軟件處理后，顯示和保存。整個(gè)過程通過P8R8DIO 控制模塊，由人機(jī)界面控制。

圖3 氣動(dòng)裝置試驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)

　　程序軟件由VISUAL BASIC 語言編寫，由工作過程控制模塊和輸出打印模塊組成。

　　采用工控機(jī)的I /O 接口控制繼電器，再進(jìn)一步控制被測(cè)氣動(dòng)裝置的進(jìn)出口氣動(dòng)換向閥，從而控制被測(cè)氣動(dòng)裝置的動(dòng)作，也可通過控制箱上的按鈕直接控制被測(cè)氣動(dòng)裝置的進(jìn)出口氣動(dòng)換向閥。系統(tǒng)的工作狀態(tài)可在控制箱面板上反映，也可在工控機(jī)的顯示屏上反映。

　　氣動(dòng)裝置啟閉扭矩連續(xù)測(cè)試裝置能夠應(yīng)用工控電腦控制試驗(yàn)臺(tái)的操作過程，并能對(duì)輸出扭矩、空氣壓力、運(yùn)行時(shí)間等參數(shù)自動(dòng)進(jìn)行連續(xù)采樣，存儲(chǔ)采樣信息，用曲線方式在屏幕上顯示或進(jìn)行打印。氣動(dòng)裝置啟閉扭矩連續(xù)測(cè)試裝置是測(cè)試氣動(dòng)裝置在各種氣壓條件下，各種啟閉速度時(shí)，在啟閉過程中各轉(zhuǎn)動(dòng)角度時(shí)的最大輸出扭矩。氣動(dòng)裝置啟閉扭矩連續(xù)測(cè)試裝置具有工作效率高及結(jié)果準(zhǔn)確等特點(diǎn)。

3、結(jié)構(gòu)分析

　　目前，國(guó)內(nèi)閥門氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)僅有部分回轉(zhuǎn)型閥門緩閉氣動(dòng)裝置和自動(dòng)復(fù)位閥門氣動(dòng)裝置，以及擺動(dòng)式螺旋槽雙活塞氣缸的閥門氣動(dòng)裝置等，尚無閥門氣動(dòng)裝置啟閉轉(zhuǎn)矩測(cè)試裝置。閥門檢測(cè)裝置大多數(shù)根據(jù)國(guó)內(nèi)外的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以壓力表顯示其試驗(yàn)強(qiáng)度和密封性能，這一簡(jiǎn)單的試驗(yàn)方法并不能完全反映出一種閥門在設(shè)計(jì)、加工和應(yīng)用中存在的諸多問題。為了力求降低閥門及其關(guān)閉力和關(guān)閉力矩，考核閥門綜合性能，只有對(duì)閥門啟閉全過程的扭矩檢測(cè)并得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)加以判斷，才能得出合理的結(jié)論，這對(duì)設(shè)計(jì)和制造閥門顯得尤為重要。

　　氣動(dòng)閥門轉(zhuǎn)矩連續(xù)測(cè)試裝置執(zhí)行Q /HLY004-2012 企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。各項(xiàng)性能指標(biāo)符合閥門氣動(dòng)裝置技術(shù)條件、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置、電氣控制設(shè)備、普通型閥門電動(dòng)裝置技術(shù)條件等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。其特點(diǎn)是人機(jī)界面，電腦控制，操作簡(jiǎn)單，測(cè)量精確，數(shù)據(jù)保存、顯示和打印。該裝置適用于氣動(dòng)閥門在各種氣壓條件下，開啟和關(guān)閉時(shí)的動(dòng)態(tài)扭矩測(cè)試。測(cè)試裝置各種啟閉速度時(shí)，在啟閉過程中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的輸出扭矩。也適用于類似閥門啟閉的其他設(shè)備的動(dòng)態(tài)扭矩測(cè)試，如風(fēng)門的調(diào)速扭矩的動(dòng)態(tài)測(cè)試。其精度值由計(jì)量檢測(cè)校準(zhǔn)。該裝置能顯控閥門扭矩測(cè)試過程中任一開度位置的扭矩值，并能輸出打印( 閥門開度位置與扭矩值對(duì)應(yīng)曲線圖) 。該裝置應(yīng)用工控電腦控制試驗(yàn)臺(tái)的操作過程，并能對(duì)輸出扭矩、運(yùn)行時(shí)間等參數(shù)自動(dòng)進(jìn)行連續(xù)采樣，存儲(chǔ)采樣信息，用曲線方式在屏幕上顯示或進(jìn)行打印。

4、結(jié)語

　　氣動(dòng)閥門轉(zhuǎn)矩連續(xù)測(cè)試裝置顯示啟閉轉(zhuǎn)矩及連續(xù)測(cè)試開啟至關(guān)閉過程中任意角度位置動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩值，反應(yīng)靈敏，測(cè)值準(zhǔn)確，適用范圍大，其工作過程運(yùn)行正常，使用效果受到用戶的滿意和認(rèn)可。該裝置不僅給企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，而且促進(jìn)了閥門制造行業(yè)及使用領(lǐng)域的質(zhì)量水平和技術(shù)進(jìn)步。