一种溢流阀阀盘上流体力的测量装置和测试方法制造方法及图纸

一种溢流阀阀盘上流体力的测量装置和测试方法，用于测量不同压力、不同阀门开度下阀盘所受的流体力。试验台主要由供油系统、控制系统、阀盘流体力测试系统和数据采集系统四部分组成。供油系统所采用的的是变频电机，提出一种比例

【技术实现步骤摘要】
一种溢流阀阀盘上流体力的测量装置和测试方法


[0001]本专利技术属于阀门测试
，涉及一种溢流阀阀盘上流体力的测量装置和测试方法。

技术介绍

[0002]阀门是一种常见的工业设备，用于控制液体、气体、蒸汽等流体介质的流动。其存在可以追溯到古代文明时期，人们利用石头或木材等简单的材料制作阀门用于灌溉、引水和运输等活动。随着科技的进步和工业的发展，阀门也逐渐经历了从手工制作到机械化生产的历程，不断地被优化和改进，并应用于更多的领域，如石油化工、电力、采矿等。现代阀门主要分为截止阀、调节阀、安全阀、止回阀、排污阀等不同类型，根据其实际应用场合可以选用不同的材质、结构和驱动方式，以满足特定工况的需求。溢流阀是一种典型的工业阀门，其在液压系统中占据着重要的地位，溢流阀的主要功能是控制液压系统中的压力，确保系统在安全范围内运行。然而，在液压系统运行时，溢流阀在启闭的过程中可能会发生“颤振”和“频跳”现象，上述现象可能会造成密封面的磨损、介质泄漏等严重的后果，如果处理不当，将会造成设备和人员的安全风险。经大量的文献表明，阀盘上的流体力是导致阀门产生“颤振”和“频跳”现象的关键因素之一。在文献《永磁弹簧先导式溢流阀导阀设计与性能分析》中，其测量装置无法准确测量阀盘所受的流体力；也不能实时观察阀盘所受流体力的内部变化。因此，对溢流阀的阀盘流体力的研究具有十分重要的意义，亟需专利技术一种用于测试溢流阀阀盘流体力的装置及方法，本文所示的专利技术装置和专利技术方法很好的解决了上述问题。

技术实现思路

[0003]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种结构简单、精度高的流体力测量装置及测试方法，用于对溢流阀阀盘上的流体力进行精确测量。在测试装置方面，首先，设计了结合千分尺功能和齿轮
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齿条直线运动机构的阀盘开度调节系统，并搭配激光位移传感器实现阀盘开度的精确调节。其次，将阀芯引出溢流阀阀体，通过与S型传感器相连测量流体力。最后，将阀盘开度调节系统和溢流阀整体组合，实现了阀盘流体力的精确测量。在测试方法方面，本专利技术提出了PID控制，将PID控制方法应用在变频电机上，通过监测阀前压力传感器的压力值实时调节变频电机转速，实现对阀前入口压力的稳定控制。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0005]一种用于溢流阀阀盘上流体力的测量装置，用于测量不同压力、不同阀门开度下阀盘所受的流体力。所述的测量装置包括供油系统、控制系统、阀盘流体力测试系统和数据采集系统四部分。
[0006]所述的供油系统包括变频电机1、油箱3、压力表A4、压力表B4、控制柜5、输油管6、回油管A17、回油管B18、输油管路固定基座7、蓄能器19。所述的变频电机1通过固定螺栓垂直安装在油箱3上方，变频电机1一端伸出一根电缆与控制柜5相连，控制柜5与PC机相连，变
频电机1主要接收控制柜5发出的控制指令。所述的油箱3侧面固定一个蓄能器19，蓄能器19含有大量的空气和一定的液体，此处的空气相当于弹簧，可以储蓄一定的能量。所述的油箱3的始端伸出输油管6和回油管A17两根管路。所述输油管6上设有用于监测出口压力的压力表B4，经变频电机1端控制输出后，输油管6末端与溢流阀入口相连，同时，在输油管6传输路径上，设有八个管路压力传感器8。所述的回油管上设有压力表A4，在经过转接器后分为两路，第一路回油管B18为不经过溢流阀的回路，第二路回油管A17为经过溢流阀后的回路，具体的：所述第一路为输油管6经过输油管路固定基座7、溢流阀阀门入口处直接流回油箱的所经过管路称为回油管B18；所述第二路回油管A17为输油管6径过输油管路固定基座7、作用于溢流阀阀盘后从溢流阀出口处流回油箱所经过管路称为回油管A17。通过调节变频电机1的转速获得不同的供油量，通过监测阀前压力传感器9的压力值实时调节变频电机1转速，实现对阀前入口压力的稳定控制。
[0007]所述的控制系统由控制柜5控制装置组成，控制系统通过电缆与变频电机1相连进行控制信号的传输。
[0008]所述的阀盘流体力测试系统包括阀前压力传感器9、阀后压力传感器11、阀芯12、被测的透明阀体10、铁片13、S型测力传感器14、激光位移传感器15、显示器16、球阀油路块21、阀座22、阀盘23、出口管24、主阀体25、阀门开度调整机构31、阀门开度调整旋钮32。所述的流体力测试系统(图2b)前端与输油管6相连，后端与回油管A17相接。溢流阀部件整体通过螺栓固定在输油管路固定基座7右侧，阀体整个竖直放置，以下对该系统自下而上进行叙述：被测阀门前后分别安装一个基恩士压力传感器9、11，目的是对阀门入口和出口的压力进行监控，用于为数值模拟提供准确的边界条件。具体的：所述阀前压力传感器9安装在输油管6后，与溢流阀输入端口相接，用于监测阀门入口的压力。所述的阀后压力传感器11安装阀门出口处，用于监测阀门出口的压力。所述的透明阀体10下端与输油管管路通过螺纹连接，阀体出口与回油管A17相连。所述的主阀体25嵌套在透明阀体10上，在透明阀体10中，球阀油路块21、阀座22、阀盘23、主阀体25、复位弹簧26、弹簧座27、止动件28、锁紧螺母29、阀芯12依次自下而上相互嵌套安装，最后通过锁紧螺母将这些零部件固定在透明阀体10中。所述的球阀油路块21固定在阀座22下面，起到控制液流的方向、压力和流量的作用。阀座22位于阀盘23下方，系统未启动时两者贴合在一起，系统开启时会顶起阀盘23，阀盘23上端与阀芯12通过螺纹连接。所述的铁片13和阀芯12由螺栓串联在一起，并随着阀盘23升高而升高。所述的复位弹簧26为了更直观、准确的测量流体力在本专利技术装置中被去掉，将阀盘23和阀芯12物理连接为一体，如图2a至2b。所述的S型传感器14下端通过螺纹连接在阀芯12上，上端通过螺栓与可移动部件32拧紧固定，S型传感器随着阀盘23升高而发生形变，从而得到阀座23所受流体力的大小。所述的激光位移传感器15通过连接件与透明阀体10固定在一起，位于铁片13正上方，显示器16的示数会随着铁片13升高而改变。所述的显示器16将激光位移传感器15和S型测力传感器14的传输数据集成在一起，可同时显示。所述的阀门开度调整机构31由千分尺和齿轮
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齿条直线运动机构构成，位于S型测力传感器14正后方，其上端通过固定螺栓34和S型测力传感器14连接在一起，下端通过连接件30与透明阀体由螺栓连接在一起；阀门开度调整机构31上设有可移动部件32、阀门开度调整旋钮33；在使用过程中通过阀门开度调整旋钮33驱使可移动部件32沿着轴线实现直线运动，实现不同阀门开度的调节。
[0009]所述的数据采集系统是通过LabVIEW平台的DAQ系统搭建的，该平台由工业控制机和数据采集卡组成，为了整个部件的整齐，将其集成在控制柜中。
[0010]进一步的，所述的变频电机1转速的调节采用比例
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积分
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微分(PID)的控制方法来实现，供油系统的最大供油流量可达75L/min。
[0011]进一步的，所述的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种溢流阀阀盘上流体力的测量装置，用于测量不同压力、不同阀门开度下阀盘所受的流体力，其特征在于，所述的测量装置包括供油系统、控制系统、阀盘流体力测试系统和数据采集系统四部分；所述的供油系统包括变频电机(1)、油箱(3)、压力表A(2)、压力表B(4)、控制柜(5)、输油管(6)、回油管A((17))、回油管B((18))、输油管路固定基座(7)、蓄能器((19))；所述的变频电机(1)垂直安装在油箱(3)上方，变频电机(1)一端伸出一根电缆与控制柜(5)相连，控制柜(5)与PC机相连；所述的油箱(3)侧面固定蓄能器((19))；所述的油箱(3)的始端伸出输油管(6)和回油管A((17))两根管路；所述输油管(6)上设有用于监测出口压力的压力表B(4)，经变频电机(1)控制输出后，输油管(6)末端与溢流阀入口相连，同时，在输油管(6)传输路径上，设有八个管路压力传感器(8)；所述的回油管上设有压力表A(2)，在经过转接器后分为两路，第一路回油管B((18))为不经过溢流阀的回路，第二路回油管A((17))为经过溢流阀后的回路；通过调节变频电机(1)的转速获得不同的供油量，通过监测阀前压力传感器(9)的压力值实时调节变频电机(1)转速，实现对阀前入口压力的稳定控制；所述的控制系统包括控制柜(5)，通过电缆与变频电机(1)相连进行控制信号的传输；所述的阀盘流体力测试系统包括阀前压力传感器(9)、阀后压力传感器(11)、阀芯(12)、被测的透明阀体(10)、铁片(13)、S型测力传感器(14)、激光位移传感器(15)、显示器(16)、球阀油路块(21)、阀座(22)、阀盘(23)、出口管(24)、主阀体25、阀门开度调整机构31、阀门开度调整旋钮32；所述的流体力测试系统前端与输油管(6)相连，后端与回油管A((17))相接；溢流阀部件整体固定在输油管路固定基座(7)右侧，阀体整个竖直放置，以下对阀盘流体力测试系统自下而上进行叙述：被测阀门前后分别安装一个压力传感器(9)、(11)，目的是对阀门入口和出口的压力进行监控，用于为数值模拟提供准确的边界条件；所述的透明阀体(10)下端与输油管管路连接，阀体出口与回油管A((17))相连；所述的主阀体25嵌套在透明阀体(10)上，在透明阀体(10)中，球阀油路块(21)、阀座(22)、阀盘(23)、主阀体25、阀芯(12)依次自下而上相互嵌套安装，最后通过锁紧螺母将各零部件固定在透明阀体(10)中；所述的铁片(13)和阀芯(12)串联在一起，并随着阀盘(23)升高而升高，阀盘(23)和阀芯(12)物理连接为一体；所述的S型传感器(14)下端通过螺纹连接在阀芯(12)上，上端通过螺栓与可移动部件32拧紧固定，S型传感器随着阀盘(23)升高而发生形变，从而得到阀座(23)所受流体力的大小；所述的激光位移传感器(15)通过连接件与透明阀体(10)固定在一起，位于铁片(13)正上方，显示器(16)的示数会随着铁片(13)升高而改变；所述的显示器(16)将激光位移传感器(15)和S型测力传感器(14)的传输数据集成在一起，可同时显示；所述的阀门开度调整机构31位于S型测力传感器(14)正后方，其上端通过固定螺栓34和S型测力传感器(14)连接在一起，下端通过连接件30与透明阀体由螺栓连接在一起；阀门开度调整机构3...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋学官，李旭阳，李清野，肖箭，姜松志，刘富文，
申请(专利权)人：大连大高阀门股份有限公司，
类型：发明
国别省市：