一种球阀动态特性参数的测试方法

　　今天为大家介绍一项国家发明授权专利——一种球阀动态特性参数的测试方法。该专利由苏州工业园区思达德阀门有限公司申请，并于2016年11月9日获得授权公告。

内容说明

本发明涉及阀门装配测试技术领域，尤其是涉及一种球阀动态特性参数的测试方法。

发明背景

阀门作为执行机构的一种，是石油、化工、电站、长输管线、造船、核工业、各种低温工程、宇航以及海洋采油等各个领域不可或缺的控制设备。而其中，球阀作为一种主要的阀类，在国内外各行业中的使用量正在不断的上升。

球阀是指用阀杆带动圆形通孔的球体作启闭件，并绕球阀轴线做旋转运动的阀门，主要用于开启和关闭管道和设备介质，亦可用于流体的调节与控制。球阀的性能检测主要有强度性能检测、密封性能检测、流阻检测、动作性能检测以及使用寿命检测等。

对于调节阀，在我国把调节阀归仪器仪表行业进行管理，在通用阀门行业没有涉及。按GB4213《气动调节阀通用技术条件》和GB10869《电站调节阀技术条件》的要求，针对维修现场的情况，调节阀的主要试验与检测项目包括：回差；死区；泄漏量；额定行程偏差和壳体耐压试验等。而对于通用阀门中的球阀，生产厂家的常规测试中并未涉及到流量、开度、压力和温度特性测试以及死区测试等内容。

而当前的球阀在实际应用的场合中除了需符合常规的强度、密封性以及流阻等基本要求，越来越多的工作动态性能被纳入了考核球阀品质的指标中。

现有国内的生产厂家在球阀的性能检测时，常规的测试方法和测试设备只能满足强度、密封性、流阻、动作性能以及使用寿命的检测，而无法提供一种基于计算机自动控制和数据采集分析的测试方法和平台。

发明内容

针对以上技术问题，本发明的目的在于突破现有球阀动态特性参数测试方法的不足，提供了一种设计合理，可集成测试介质自动切换、测试介质压力和流量自动调节、球阀开度自动调节、压力和流量实时监测、介质温度实时监测、数据预处理、球阀动态特性参数自动分析和保存以及特性参数曲线显示等功能的球阀动态特性参数的测试方法，可有效地提高工作效率，并能满足多种规格球阀的测试需求，对于球阀动态特性的标准化测试的推广以及提高我国球阀行业的整体工艺水平具有实际意义。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种球阀动态特性参数的测试系统，所述的测试系统主要包括硬件控制系统和软件控制系统，其中,所述的硬件控制系统作为虚拟仪器软件的载体和执行部件，完成测试介质自动切换、测试介质压力和流量自动调节、伺服电机驱动球阀开度自动调节动作；所述的软件控制系统实现压力数据采集和数据预处理、流量数据采集和数据预处理、测试介质的温度数据采集和数据预处理、球阀动态特性参数自动分析和保存，特性参数曲线实时显示功能；通过硬件控制系统和软件控制系统协同工作，实现球阀对开度、压力、流量和温度特性以及死区特性动态特性参数的自动测试和分析。
 
进一步，所述的硬件控制系统主要包括多介质容器，水箱，油箱，风箱，加热器，制冷器，水泵、油泵和风机驱动单元，水泵，油泵，风机，测试介质切换阀门，流量调节器，压力调节器，伺服电机，伺服驱动器，阀杆驱动机构，工控机，触摸式显示器，运动控制卡，数据采集卡，阀前压力传感器，阀后压力传感器，流量传感器，温度传感器，旋转编码器和待测试球阀；其中，多介质容器包括水箱、油箱和风箱，可提供水、油、气共三种测试介质，并通过连接的水泵、油泵或风机驱动单元自动切换测试介质，同时为使用的测试介质通过测试介质切换阀门关闭循环管路；多介质容器内安装有用于改变介质的温度的热器和制冷器；用于调节测试介质的流量和压力大小的流量调节器和压力调节器安装在测试回路中；工控机通过视频线和USB线与触摸显示器连接，采用PCI总线方式与运动控制卡和数据采集卡连接；触摸显示器可实现人机交互功能，用户可在触摸式显示器上输入设定参数和读出测试数据。

压力传感器分为阀前压力传感器和阀后压力传感器，分别置于待测试球阀前后的管路中，用于测量阀前、阀后的压力数据；流量传感器和温度传感器置于测试球阀前面的管路中，分别用于测量流经球阀的流量和测试介质的温度，压力、流量和温度传感器通过屏蔽电缆与数据采集卡连接，将测试数据传送到工控机一端；运动控制卡的脉冲输出口连接伺服驱动器的脉冲信号驱动端口，可控制伺服电机的启动和停止；运动控制卡的数字量输出口连接伺服驱动器的方向控制端口，可控制伺服电机的转动方向；伺服驱动器连接伺服电机，实现对电机的运行驱动，而伺服电机与阀杆驱动机构连接，驱动球阀开启或闭合；旋转编码器安装在阀杆驱动结构的同步轴上，通过屏蔽数据线连接到运动控制卡，用于测量球阀的开度值。

作为优选，所述的功能模块实现球阀动态特性参数自动分析和保存，通过软件控制系统将测试得到的压力、流量、开度和温度数据以及死区特性这两种动态特性参数分别进行动态特性分析和自动记录，并将分析后得到的压力、流量、开度和温度特性曲线及死区特性曲线保存在工控机中。

并且，功能模块实现特性参数曲线实时显示时，通过软件控制系统将测试得到的压力、流量、开度和温度特性曲线及死区特性曲线实时显示在触摸式显示器上。

作为以上测试系统的应用，本申请还提出一种球阀动态特性参数的测试方法，利用上述测试系统对球阀进行开度、压力、流量和温度特性的自动测试和分析，以及死区特性动态特性参数的自动测试和分析，实现对球阀动态特性参数的测试

本发明的有益效果在于，把基于虚拟仪器的自动控制和测试技术应用于球阀动态特性参数的测试，解决了球阀行业中对产品动态特性参数测试方法的缺陷，并克服了行业中目前只能采用人工手动调节参数和记录数据的模式，采用了基于计算机的硬件体系和基于虚拟仪器的软件工程框架，实现完备的自动测试控制和数据采集，并提供了球阀动态特性参数的自动保存和分析，同时为机床厂家进一步提高球阀的设计水平提供有价值的参考信息以及有效的分析手段。