控制阀性能评估和故障诊断的研究

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1、杭州电子科技大学硕士学位论文执行器性能评估和故障诊断的研究研究生:李佳蒋指导老师:葛泉波/尚群立教授2015年3月DissertationSubmittedtoHangzhouDianziUniversityfortheDegreeofMasterResearchonperformanceevaluationandfaultdiagnosisofActuatorCandidate:LiJiajiangSupervisor:Prof.GeQuanboProf.ShangQunliMarch，2015杭州电子科技大学硕士学位论文摘要设备可靠性

2、管理理念已广泛应用于国外的设备管理中，并为其带来了显著的经济效益。以最为典型的核电行业为例，核电阀作为核电项目中使用最为广泛的设备，对其性能的可靠性评估就显得十分必要。AP1000/CAP1400三代核电技术已经将此项作为核级阀门产品质量见证和维修的必需内容。为此，本文研究了执行器性能评估和故障诊断，设计开发了一套执行器的性能评估系统，通过一个案例对系统测试的结果进行了剖析，对控制阀的故障诊断技术进行更深入的研究。首先，介绍了执行器（也称控制阀）的构造和其主要的附件，通过对比国标明确了阀门的主要性能指标的设计标准。接着提出了开发控制阀的性

3、能评估和故障诊断系统的构想。通过系统框架的设计、试验平台的搭建、测量参数的确定、器件的选型和系统的软件开发，设计了一个控制阀的性能评估系统。其次，分析了EPRI和ISA的文献中对控制阀性能评估方案。通过对截止阀在运作中的各个状态和控制阀性能评估系统的测试案例进行分析，从测试数据中获取控制阀的力学载荷性能指标，并对数据曲线中的奇异点进行了深入分析。最后，针对控制性能测试中重点研究的填料函摩擦力做了进一步的研究，提出了以填料函摩擦力为故障诊断的指标，进行控制阀故障诊断的研究。通过对一个阀杆受损的阀门的静态摩擦力测试相关参数的对比分析，证明在控

4、制阀执行器动作时，阀杆与套筒之间产生的静态摩擦力能够直观的反应阀门执行器部件的性能状态和故障情况。本文的主要工作为：（1）基于阀门的相关国际和国内标准，设计了一个执行器性能评估试验平台的搭建方案，并开发了一套控制阀性能评估系统；（2）以一个截止阀为实例，完成了性能测试评估，以及对测试结果做了深入的分析；（3）通过理论论证了利用静态摩擦力来测试控制阀性能和故障的理论可行性，接着通过实验验证此理论，并通过故障阀的检测验证了此法方的实际应用价值。本文是在大量文献和理论指导的基础上，尤其通过实验室开发和企业生产车间近1000小时的大量实验研究完成

5、的，研究成果已成功应用于核电控制阀生产企业中，并取得了企业的肯定。关键词：执行器，控制阀，性能评估，故障诊断，阀杆摩擦力I杭州电子科技大学硕士学位论文ABSTRACTEquipmentreliabilitymanagementconcepthasbeenwidelyusedinforeignequipmentmanagement,andhasachievedsignificanteconomicbenefits.Takingthenuclearpowerindustryasanexample,itisquitenecessarytoeva

6、luatethereliabilityofnuclearpowervalve,themostwidelyusedequipmentinnuclearpowerproject,andithasbeenemphasizedalotinthethirdgenerationnucleartechnologyAP1000/CAP1400asthequalificationevaluationandmaintenancerequirement.Therefore,thisdissertationstudiestheperformanceevaluat

7、ionandfaultdiagnosisusedontheactuator.Asetofcontrolvalveperformanceevaluationsystemhasbeendesignedanddeveloped,andtheresultswereanalyzedthroughanactualcasetodofurtherresearchonthevalvefaultdiagnosistechnology.Firstofall,thestructureanditsmainaccessoriesofactuators(alsokno

8、wnascontrolvalve)areintroducedbycomparingthenationalstandardofthemainperformanceindexofthevalve.