一种阀门耦合振动测试装置及测试方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种阀门耦合振动测试装置及测试方法。测试装置由贮存罐、动力机械、缓冲罐、流量计、上游控制阀、上游压力表、待测试阀门、下游压力表和下游控制阀依次通过金属管路与耐压软管相连组成流体流动回路，由振动台提供外激振动激励。待测试阀门上布置有振动加速度传感器与应变片分别用于测量振动加速度与动应变，并安装了重心调节机构代替执行机构。本发明专利技术能够分别考察不同工作介质，不同结构形式及不同工作条件的阀门外激振动，流激振动及二者共同作用时的耦合振动，并通过测试不同组装形式的阀门区别出由零部件碰撞导致的振动。

A valve coupling vibration test device and test method

【技术实现步骤摘要】
一种阀门耦合振动测试装置及测试方法
本专利技术涉及阀门振动测试，尤其是涉及一种用于考察阀门外激振动与流激振动，整体振动与由零件碰撞引起的耦合振动的振动测试系统。
技术介绍
阀门通过改变流通面积的大小从而实现对流体管路压力，流量等工艺参数的控制。由于强烈的节流作用，阀门是流体管路中的振动源之一。阀门的振动会对设备与操作人员产生危害。当下，伴随着各类严酷工况的不断出现，阀门振动问题愈发凸显。因此，对阀门振动问题进行调查研究具有实际而重要的意义。阀门的振动根据来源可分为外激振动与流激振动。外激振动是指阀门所在系统或系统中其他部件处于振动状态时，振动通过管线等连接件传递至阀门，从而引发阀门的振动。流激振动指的是由阀内流体流动引发的调节阀振动。在阀门的实际工作中，这两种形式的振动经常同时发生，对阀门产生耦合振动作用。但当下对阀门的振动研究中，往往只针对流激振动或自激振动，而没有将二者统合考虑，更没有探究二者的区别，使得最终的研究结果不够全面。同时，虽然当下对管道流激振动与外激振动耦合作用已有一定研究，也出现了一些可行的测试装置。但阀门作为一个装配体与管道有显著的不同，这使得适用于管道的耦合振动测试装置不适用于测试阀门耦合振动。管道是一个单独的部件，发生振动时表现为整体振动。而阀门是多个零部件的装配体，除了与连接管道一起产生整体振动外，还会出现由零部件碰撞导致的振动。当下对阀门的振动研究中，往往不区分这两种振动形式，而仅考虑二者的合效果，使得最终的研究结果不够细致，不具有针对性。另外，阀门实际运行时往往装配有用于调节阀门开度的执行机构。执行机构的质量会显著改变阀门的振动响应，因此研究阀门振动时必须考虑执行机构的影响。然而不同的阀门有不同的执行机构，甚至相同的阀门在不同的应用场合中也有不同的执行机构。仅仅为了对阀门进行振动测试而购买不同类型的执行机构，显然会造成巨大的浪费。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种阀门耦合振动测试装置及测试方法，能够分别考察阀门外激振动，流激振动及二者共同作用时的耦合振动，同时能够在振动测试中区分阀门整体振动与由零部件碰撞导致的振动，从而满足对阀门振动机理的研究需求。另外，在装置中设置一种重心调节装置用于等效代替不同的执行机构，从而降低测试成本。本专利技术采用的技术方案是：一种阀门耦合振动测试装置，该测试装置中由贮存罐、动力机械、缓冲罐、流量计、上游控制阀、上游压力表、待测试阀门、下游压力表和下游控制阀依次通过金属管路与耐压软管相连组成流体流动回路；贮存罐用于储存流体，缓冲罐用于平稳压力；流量计用于测量回路中的流量，上游压力表和下游压力表分别用于测量待测试阀门上、下游的压力；在待测试阀门与上游压力表以及待测试阀门与下游压力表之间，各设置了一台振动台；两台振动台通过卡箍分别与待测试阀门上、下游的金属管路连接，卡箍夹持在金属管路外侧；在两台振动台与上游压力表、下游压力表之间的流体流动回路上分别设置有一段耐压软管，用于隔绝动力机械振动对待测试阀的影响，流体流动回路中其余管路均采用金属管路，耐压软管与金属管路之间利用过渡接头相连；在待测试阀门上布置有应变片与振动加速度传感器，应变片用于测量待测试阀门在测试过程中的动应变，振动加速度传感器用于测量待测试阀门在测试过程中的振动加速度；在流体流动回路之外，设有一台数据采集和控制装置；数据采集和控制装置通过数据线分别与流量计、上游压力表、下游压力表、两台振动台、应变片和振动加速度传感器连接；流量计、上游压力表、下游压力表、应变片和振动加速度传感器测量的数据记录在数据采集和控制装置中，同时通过数据采集和控制装置控制两台振动台输出不同组合形式的振动激励；在待测试阀门上安装有重心调节机构，用于模拟执行机构对阀门的作用。优选的，所述动力机械为水泵或压缩机，用于提供流体流动的动力。优选的，所述待测试阀门为闸阀、截止阀、止回阀、球阀、旋塞阀、蝶阀、隔膜阀、柱塞阀、安全阀、减压阀或调节阀。优选的，所述重心调节机构由支承架、立柱、配重球架、固定环和配重球组成；立柱焊接于支承架顶面中心，支承架底面与待测试阀门阀盖相连；配重球架由四根等长的金属杆沿径向焊接于金属套管外侧组成，四根金属杆呈十字交叉形状布置；配重球架通过金属套管套于立柱上，金属套管内径与立柱外径相同；在金属套管上下各有一个固定环套在立柱上，固定环内径与立柱外径相同；立柱与固定环之间通过螺纹相连，金属套管内侧不设螺纹，可以在立柱上自由活动；通过旋转两个固定环，可以调节并固定配重球架在立柱上的高度；配重球为若干带有通孔的金属球，配重球孔径与配重球架金属杆外径相同；配重球与配重球架金属杆之间通过螺纹相连，通过旋转配重球可以调节配重球在配重球架金属杆上的位置。优选的，所述配重球架的每条金属杆上均设有一个配重球。优选的，不同金属杆上的配重球质量相同或不同。优选的，所述的数据采集和控制装置为计算机。本专利技术的另一目的在于提供一种基于上述阀门耦合振动测试装置的阀门耦合振动测试方法，其实施步骤依次为：1)将待测试阀门以原始组装形式安装于阀门耦合振动测试装置中，利用螺钉将重心调节机构安装于阀盖上；利用手轮将阀门调节至目标开度；选取四个质量相同的配重球，同时使四个配重球、支承架、立柱、配重球架和固定环的合质量与用于调节待测试阀门开度的执行机构的质量相同；在三维建模软件中1:1建立重心调节机构模型，并输入各部件的材料密度，利用三维建模软件计算重心调节机构的重心；在三维建模软件中，通过改变配重球架在立柱上的高度参数值实现对其高度的调节，通过改变四个配重球在配重球架上的位置参数值实现对其位置的调节；在三维软件中，首先调节配重球架在立柱上的高度，直至重心调节机构重心高度与所述执行机构重心高度相同；接着在三维软件中调节四个配重球在配重球架上的位置，直至重心调节机构重心横向位置与所述执行机构重心横向位置相同；按照此时三维软件中配重球架在立柱上的高度与四个配重球在配重球架上的位置，调节实际的重心调节机构，从而使重心调节机构等效代替所述执行机构；2)打开动力机械，并通过调节上游控制阀和下游控制阀改变流体流动回路中的流量及待测试阀门上、下游的压力；3)待装置运行稳定，通过数据采集和控制装置记录装置中的流量，待测试阀门上、下游的压力，待测试阀门的振动加速度与动应变；由此获得待测试阀门在包含流激振动和由零部件碰撞导致的振动下的振动响应；4)打开两台振动台，利用数据采集和控制装置控制两台振动台输出不同组合形式的振动激励，模拟不同的外激振动；不同组合形式的振动激励包括两台振动台输出相同形式的振动激励、两台振动台输出不同形式的振动激励，以及一台振动台输出振动激励，另一台振动台不输出振动激励；待装置运行稳定后，通过数据采集和控制装置记录装置中的流量，待测试阀门上、下游的压力，待测试阀门的振动加速度与动应变；由此获得待测试阀门在包含外激振动、流激振动和由零部件碰撞导致的振动下的振动响应；5)关闭动力机械，保持两台振动台工作，待装置运行稳定，通过数据采集和控制装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阀门耦合振动测试装置，其特征在于：测试装置中由贮存罐(1)、动力机械(2)、缓冲罐(3)、流量计(4)、上游控制阀(5)、上游压力表(6)、待测试阀门(11)、下游压力表(15)和下游控制阀(16)依次通过金属管路(17)与耐压软管(13)相连组成流体流动回路；贮存罐(1)用于储存流体，缓冲罐(3)用于平稳压力；流量计(4)用于测量回路中的流量，上游压力表(6)和下游压力表(15)分别用于测量待测试阀门(11)上、下游的压力；在待测试阀门(11)与上游压力表(6)以及待测试阀门(11)与下游压力表(15)之间，各设置了一台振动台(8)；两台振动台(8)通过卡箍(12)分别与待测试阀门(11)上、下游的金属管路(17)连接，卡箍(12)夹持在金属管路(17)外侧；在两台振动台(8)与上游压力表(6)、下游压力表(15)之间的流体流动回路上分别设置有一段耐压软管(13)，用于隔绝动力机械(2)振动对待测试阀(11)的影响，流体流动回路中其余管路均采用金属管路(17)，耐压软管(13)与金属管路(17)之间利用过渡接头(7)相连；在待测试阀门(11)上布置有应变片(9)与振动加速度传感器(10)，应变片(9)用于测量待测试阀门在测试过程中的动应变，振动加速度传感器(10)用于测量待测试阀门在测试过程中的振动加速度；在流体流动回路之外，设有一台数据采集和控制装置；数据采集和控制装置通过数据线(14)分别与流量计(4)、上游压力表(6)、下游压力表(15)、两台振动台(8)、应变片(9)和振动加速度传感器(10)连接；流量计(4)、上游压力表(6)、下游压力表(15)、应变片(9)和振动加速度传感器(10)测量的数据记录在数据采集和控制装置中，同时通过数据采集和控制装置控制两台振动台(8)输出不同组合形式的振动激励；在待测试阀门上安装有重心调节机构，用于模拟执行机构对阀门的作用。/n...

【技术特征摘要】
1.一种阀门耦合振动测试装置，其特征在于：测试装置中由贮存罐(1)、动力机械(2)、缓冲罐(3)、流量计(4)、上游控制阀(5)、上游压力表(6)、待测试阀门(11)、下游压力表(15)和下游控制阀(16)依次通过金属管路(17)与耐压软管(13)相连组成流体流动回路；贮存罐(1)用于储存流体，缓冲罐(3)用于平稳压力；流量计(4)用于测量回路中的流量，上游压力表(6)和下游压力表(15)分别用于测量待测试阀门(11)上、下游的压力；在待测试阀门(11)与上游压力表(6)以及待测试阀门(11)与下游压力表(15)之间，各设置了一台振动台(8)；两台振动台(8)通过卡箍(12)分别与待测试阀门(11)上、下游的金属管路(17)连接，卡箍(12)夹持在金属管路(17)外侧；在两台振动台(8)与上游压力表(6)、下游压力表(15)之间的流体流动回路上分别设置有一段耐压软管(13)，用于隔绝动力机械(2)振动对待测试阀(11)的影响，流体流动回路中其余管路均采用金属管路(17)，耐压软管(13)与金属管路(17)之间利用过渡接头(7)相连；在待测试阀门(11)上布置有应变片(9)与振动加速度传感器(10)，应变片(9)用于测量待测试阀门在测试过程中的动应变，振动加速度传感器(10)用于测量待测试阀门在测试过程中的振动加速度；在流体流动回路之外，设有一台数据采集和控制装置；数据采集和控制装置通过数据线(14)分别与流量计(4)、上游压力表(6)、下游压力表(15)、两台振动台(8)、应变片(9)和振动加速度传感器(10)连接；流量计(4)、上游压力表(6)、下游压力表(15)、应变片(9)和振动加速度传感器(10)测量的数据记录在数据采集和控制装置中，同时通过数据采集和控制装置控制两台振动台(8)输出不同组合形式的振动激励；在待测试阀门上安装有重心调节机构，用于模拟执行机构对阀门的作用。


2.根据权利要求1所述的阀门耦合振动测试装置，其特征在于：所述动力机械(2)为水泵或压缩机，用于提供流体流动的动力。


3.根据权利要求1所述的阀门耦合振动测试装置，其特征在于：所述待测试阀门(11)为闸阀、截止阀、止回阀、球阀、旋塞阀、蝶阀、隔膜阀、柱塞阀、安全阀、减压阀或调节阀。


4.根据权利要求1所述的阀门耦合振动测试装置，其特征在于：所述重心调节机构由支承架(11-3)、立柱(11-4)、配重球架(11-6)、固定环(11-7)和配重球(11-5)组成；立柱(11-4)焊接于支承架(11-3)顶面中心，支承架(11-3)底面与待测试阀门阀盖(11-2)相连；配重球架(11-6)由四根等长的金属杆沿径向焊接于金属套管外侧组成，四根金属杆呈十字交叉形状布置；配重球架(11-6)通过金属套管套于立柱(11-4)上，金属套管内径与立柱(11-4)外径相同；在金属套管上下各有一个固定环(11-7)套在立柱(11-4)上，固定环(11-7)内径与立柱(11-4)外径相同；立柱(11-4)与固定环(11-7)之间通过螺纹相连，金属套管内侧不设螺纹，可以在立柱上自由活动；通过旋转两个固定环(11-7)，可以调节并固定配重球架(11-6)在立柱(11-4)上的高度；配重球(11-5)为若干带有通孔的金属球，配重球(11-5)孔径与配重球架(11-6)金属杆外径相同；配重球(11-5)与配重球架(11-6)金属杆之间通过螺纹相连，通过旋转配重球(11-5)可以调节配重球在配重球架(11-6)金属杆上的位置。


5.根据权利要求4所述的阀门耦合振动测试装置，其特征在于：所述配重球架(11-6)的每条金属杆上均设有一个配重球(11-5)。


6.根据权利要求4所述的阀门耦合振动测试装置，其特征在于：所述配重球(11-5)为一系列不同质量的金属球。


7.根据权利要求1所述的阀门耦合振动测试装置，其特征在于：所述的数据采集和控制装置为计算机(18)。


8.一种基于权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱锦远，吴嘉懿，侯聪伟，金志江，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33