一种具有液力感知功能的阀门执行机构及其方法技术

本发明专利技术公开了一种具有液力感知功能的阀门执行机构及其方法。该阀门执行机构包括丝杆、传动杆、限位杆、连接器座以及激光传感装置。所述激光传感装置包括激光位移传感器、装置基座。通过激光位移传感器获取阀杆在受到液力作用时的振动信号，通过对振动信号进行处理，可实现液力感知的功能。本发明专利技术为阀门执行机构的液力感知功能设计提供了有力的参考。机构的液力感知功能设计提供了有力的参考。机构的液力感知功能设计提供了有力的参考。

【技术实现步骤摘要】
一种具有液力感知功能的阀门执行机构及其方法


[0001]本专利技术属于阀门执行机构领域，特别涉及一种具有液力感知功能的阀门执行机构及其方法。

技术介绍

[0002]大流量对阀杆的冲击是阀杆产生倾覆卡滞、振动、阀位不稳等问题的其中一个原因。获取阀门内流体对阀杆的液力，反馈至阀门执行机构的控制元件，可以调整执行机构的输出力矩，以更加稳定地控制阀位并减少卡滞等问题出现。工业管路中的实际流量数据多是通过在管道上加装流量计进行测量，然而阀门内部的空间有限，难以加装流量传感器，且流量对阀杆产生的冲击力数据无法直接获取。
[0003]因此，如何在阀门中实现阀杆的液力感知功能，是目前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于弥补现有技术中的缺陷，并提供一种具有液力感知功能的阀门执行机构及其方法。本专利技术通过激光传感装置对阀杆振动的识别，进一步推算阀杆所受到的液力。
[0005]为实现上述目的，本专利技术具体采用如下技术方案：
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种具有液力感知功能的阀门执行机构，其包括直线驱动机构、传动杆、激光传感装置、连接器座、丝杆以及限位杆；
[0007]所述传动杆的顶端与直线驱动机构相连，底端通过连接器座与丝杆的顶端相连，丝杆的底端用于连接并驱动阀门内的阀芯；
[0008]所述激光传感装置包含激光位移传感器和装置基座；装置基座安装于连接器座上且内部设有检测腔，检测腔向上开口安装或者向下开口安装，向上开口安装时检测腔包围在传动杆的外部并以传动杆为目标检测杆，向下开口安装时检测腔包围在丝杆的外部并以丝杆为目标检测杆；
[0009]所述检测腔中安装有至少两对激光位移传感器；每一对激光位移传感器分别从两个正对的方向发射激光来测量各自与目标检测杆之间的距离；所有激光位移传感器的激光路线等角度均匀分布于目标检测杆的同一个横截面上，且一对激光位移传感器所发射的激光路线均经过该横截面的同一条直径；
[0010]所述限位杆至少有两条，分布于所述激光传感装置的两侧，且其杆体相对固定不动；所述装置基座两侧分别与两条限位杆卡合，构成限制装置基座不能水平位移但允许沿目标检测杆轴向移动的限位导向机构。
[0011]作为上述第一方面的优选，所述激光位移传感器通过贴合装置基座顶面的平面固定件进行安装，平面固定件通过开设的条形孔以及拧入条形孔中的螺丝固定于装置基座上，通过改变螺丝在条形孔中的位置调整能够激光位移传感器与所述目标检测杆的间距。
[0012]作为上述第一方面的优选，所述装置基座上设置有两对激光位移传感器，两对激
光位移传感器的激光路线相互垂直。
[0013]作为上述第一方面的优选，所述连接器座的座体由圆筒连接段中部套设圆盘连接板而成，且圆筒连接段内攻螺纹，传动杆的底端和丝杆的顶端分别与圆筒连接段的两端螺纹固定。
[0014]作为上述第一方面的优选，所述装置基座通过中心开孔套在所述圆筒连接段外部，且装置基座的底面贴合圆盘连接板；装置基座与所述圆筒连接段通过键连接，与所述圆盘连接板之间通过螺栓螺母连接。
[0015]作为上述第一方面的优选，所述激光传感装置中还包括数据处理模块；其中数据处理模块用于接收所有激光位移传感器的实时测量数据，并换算为目标检测杆相对于静止状态的实时偏移方向和偏移幅度，从而根据实时偏移方向和偏移幅度的时序数据确定目标检测杆的振动特征值，所述振动特征值为振动幅度或者振动频率，最后调用预先存储的映射关系将振动特征值转换为丝杆所受的液力。
[0016]作为上述第一方面的优选，所述激光传感装置中还包括数据显示面板，用于显示数据处理模块计算得到的实时偏移方向、偏移幅度或者液力。
[0017]作为上述第一方面的优选，所述限位杆有两条，所述装置基座两侧分别设有圆弧形槽；两条限位杆的顶部均固定在直线驱动机构的底座上，两条限位杆的底部均连接于一个能固定安装在阀门顶部的法兰上，两条限位杆的中部分别紧贴装置基座两侧的圆弧形槽。
[0018]第二方面，本专利技术提供一种利用如上述第一方面任一方案所述阀门执行机构实现工况管线上阀门内阀杆液力感知功能的方法，其步骤如下：
[0019]S1、将阀门执行机构与工况管线上的目标阀门进行配合安装，丝杆的底端连接并能够驱动目标阀门内的阀芯；
[0020]S2、在整个目标阀门未工作，目标检测杆静止的初始状态下，通过微调激光传感装置的位置，使每一对激光位移传感器到达目标检测杆表面的距离相等；将微调完毕后所有激光位移传感器的距离检测值去皮置零；
[0021]S3、在工况管线上的目标阀门关闭，内部没有流体经过的状态下，记录激光传感装置中所有激光位移传感器的第一测量数据序列；基于第一测量数据序列，计算序列中每个时刻目标检测杆相对于初始状态的偏移方向和偏移幅度，从而根据偏移方向和偏移幅度的时序数据进一步确定目标检测杆的第一振动特征值，所述第一振动特征值的振动特征类型为振动幅度或者振动频率；
[0022]S4、在工况管线上的目标阀门开启，内部有流体经过的状态下，记录激光传感装置中所有激光位移传感器的第二测量数据序列；基于第二测量数据序列，计算序列中每个时刻目标检测杆相对于初始状态的偏移方向和偏移幅度，从而根据偏移方向和偏移幅度的时序数据进一步确定目标检测杆的第二振动特征值，所述第二振动特征值与第一振动特征值的振动特征类型相同；
[0023]S5、将所述第二振动特征值减掉第一振动特征值，得到滤波去除工况管线基础振动后的第三振动特征值，调用预先存储的映射关系将第三振动特征值转换为工况管线上丝杆所受的液力。
[0024]作为上述第一方面的优选，所述映射关系预先通过试验和理论计算进行确定；先
将流体的流速范围等分为多个子区间，并通过理论计算得到每个流速子区间各自对应的丝杆所受的液力范围，同时针对每个流速子区间进行试验，试验过程中通过实测数据计算目标检测杆的振动幅度和振动频率的波动范围，从而建立不同液力范围与振动幅度波动范围之间的映射关系，以及不同液力范围与振动频率波动范围之间的映射关系。
[0025]本专利技术弥补了液力感知方面的技术空白，具有以下效果：
[0026]1)本专利技术利用激光位移传感器获取阀杆的振动信号，进一步推算阀杆所受到的液力，将计算数据反馈至阀门执行机构的控制元件，调整电机输出力矩，以更加稳定地控制阀位并减少卡滞等问题出现。
[0027]2)本专利技术采用滤波的信号处理方式，过滤掉实际工况的基础振动，提高信号测量精度，减小液力计算数据的偏差。
附图说明
[0028]为使本专利技术的内容更容易被理解，下面结合附图和实施案例对本专利技术作进一步详细说明，其中：
[0029]图1为本专利技术的阀门执行机构的整体结构示意图。
[0030]图2为本专利技术的阀门执行机构中激光传感装置和连接器位置的放大示意图。
[0031]图3为本专利技术激光传感装置结构示意图。
[0032]图4为本专利技术连接器座结构示意本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有液力感知功能的阀门执行机构，其特征在于，包括直线驱动机构、传动杆(1)、激光传感装置(2)、连接器座(3)、丝杆(4)以及限位杆(5)；所述传动杆(1)的顶端与直线驱动机构相连，底端通过连接器座(3)与丝杆(4)的顶端相连，丝杆(4)的底端用于连接并驱动阀门内的阀芯；所述激光传感装置(2)包含激光位移传感器(205)和装置基座(206)；装置基座(206)安装于连接器座(3)上且内部设有检测腔，检测腔向上开口安装或者向下开口安装，向上开口安装时检测腔包围在传动杆(1)的外部并以传动杆(1)为目标检测杆，向下开口安装时检测腔包围在丝杆(4)的外部并以丝杆(4)为目标检测杆；所述检测腔中安装有至少两对激光位移传感器(205)；每一对激光位移传感器(205)分别从两个正对的方向发射激光来测量各自与目标检测杆之间的距离；所有激光位移传感器(205)的激光路线等角度均匀分布于目标检测杆的同一个横截面上，且一对激光位移传感器(205)所发射的激光路线均经过该横截面的同一条直径；所述限位杆(5)至少有两条，分布于所述激光传感装置(2)的两侧，且其杆体相对固定不动；所述装置基座(206)两侧分别与两条限位杆(5)卡合，构成限制装置基座(206)不能水平位移但允许沿目标检测杆轴向移动的限位导向机构。2.如权利要求1所述的具有液力感知功能的阀门执行机构，其特征在于，所述激光位移传感器(205)通过贴合装置基座(206)顶面的平面固定件进行安装，平面固定件通过开设的条形孔以及拧入条形孔中的螺丝固定于装置基座(206)上，通过改变螺丝在条形孔中的位置调整能够激光位移传感器(205)与所述目标检测杆的间距。3.如权利要求1所述的具有液力感知功能的阀门执行机构，其特征在于，所述装置基座(206)上设置有两对激光位移传感器(205)，两对激光位移传感器(205)的激光路线相互垂直。4.如权利要求1所述的具有液力感知功能的阀门执行机构，其特征在于，所述连接器座(3)的座体由圆筒连接段中部套设圆盘连接板而成，且圆筒连接段内攻螺纹，传动杆(1)的底端和丝杆(4)的顶端分别与圆筒连接段的两端螺纹固定。5.如权利要求4所述的具有液力感知功能的阀门执行机构，其特征在于，所述装置基座(206)通过中心开孔套在所述圆筒连接段外部，且装置基座(206)的底面贴合圆盘连接板；装置基座(206)与所述圆筒连接段通过键连接，与所述圆盘连接板之间通过螺栓螺母连接。6.如权利要求1所述的具有液力感知功能的阀门执行机构，其特征在于，所述激光传感装置(2)中还包括数据处理模块(202)；其中数据处理模块(202)用于接收所有激光位移传感器(205)的实时测量数据，并换算为目标检测杆相对于静止状态的实时偏移方向和偏移幅度，从而根据实时偏移方向和偏移幅度的时序数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：董小倩，钱铭，徐岩，张丽清，林振浩，李文庆，钱锦远，
申请(专利权)人：阀源智能科技杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：