一种阀门驱动器扭矩试验台设计方案.pdf

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1、1464化工自动化及仪表第38卷一种阀门驱动器扭矩试验台设计方案杨大志8抽胡光忠4^柳忠彬4曲(四川理工学院a．机械工程学院；b．四川省高校过程装备与控制重点实验室，四川自贡643000)摘要提出了一种支持手动，单、双作用气动的0。一900回转阀门驱动器扭矩试验台设计方案。工控机上自主开发的系统软件可实现转角曲线及最大输出转矩的测量，完成液压状态监控和测试报表的自动生成。试验台扭矩测试范围10—200000N·nl，测量精度优于0．2％F．S。关键词阀门驱动器扭矩试验台JN338C旋转扭矩传感器频率测量中图分类号TH47文献标识码A文章编号．1000-3932(2011)12—1

2、464-03阀门驱动器亦称阀门执行器，是阀门工作的驱动执行部件，可分为手动、气动、液动、电动及气液、电液混合等多种驱动方式，以适应各种不同的工况。阀门驱动器在执行时，尽管驱动方式不尽相同，但其最终输出均为驱动阀门动作的扭矩。输出扭矩是阀门驱动器最基本、最核心的技术指标，为保障产品质量和生产检验需要，必须为阀门驱动器设计专用扭矩试验台。1总体设计方案1．1需求分析试验台针对某公司的手动、气动(含单作用、双作用)阀门驱动器产品。所测阀门驱动器输出轴可在0。一90。回转，在900时其输出扭矩最大，即最大输出扭矩r。虾。根据目前阀门驱动器产品输出扭矩范围确定试验台扭矩测试范围为10—20

3、0000N·m。1．2总体方案为满足被测手动、单作用气动和双作用气动阀门驱动器产品检验测试需求，试验台应具有一定的通用性和灵活性。试验台总体方案如图l所示。液压系统JN338(：旋转扭姬传感器气源系统图1阀门驱动器扭矩试验台总体方案试验台包含扭矩测试、液压、气源和工控机4个子系统。扭矩测试子系统采用JN338C旋转扭矩传感器，是该系统的核心；液压子系统用于驱动液动头模拟阀门负载；气源系统作为双作用气动阀门驱动器的气源输入；工控机子系统配合扭矩传感器实现最大输出扭矩L。，的测量，监控液压系统的输出压力。2扭矩测试子系统由需求可知，试验台主要测量90。回转角时的最大扭矩咒耙扭矩传感器

4、选用北京新宇航科技有限公司的JN338C系列旋转扭矩传感器，其测量量程从10—200000N·m，完全可以满足所测阀门驱动器产品的需求。液压系统的动力通过液动头输出，然后由JN338C及其配套联轴器将动力传递至阀门驱动器，使其转动900。如果被测阀门驱动器为双作用气动时还要打开气源系统。虽然采用这种方法是把阀门驱动器作为负载，但由作用和反作用原理可知，当阀门驱动器被动回转90。时所测得的实际扭矩r即为其最大输出扭矩7Tm舭为提高测量精度，在测量时首先应根据被测阀门驱动器的额定输出扭矩来选择相应量程的JN338C扭矩传感器。扭矩传感器配有一张PCI适配卡，用于与上位工控机通信。PC

5、I适配卡采用五芯线与扭矩传感器航空插座连接，向其提供电源，并将传感器采集的扭矩和转速频率信号送回上位机。扭矩测试子系统还提供了一张PCI编码器和计数器扩展卡PCI2394，对JN338C转速脉收稿日期：2011．10．19(修改稿)基金项目：四JII省高校过程装备与控制重点实验室基金资助项目(GK200909)第12期杨大志等．一种阀门驱动器扭矩试验台设计方案1465冲计数实现转角测量。PCI2394和JN338CPCI适配卡通过DB37电缆连接。在工控机上通过测量系统软件便可完成阀门驱动器输出扭矩及相应转角的测量。JN338系列传感器输出的扭矩和转速信号均为脉冲信号，必须经过精

6、确计数后再换算成相应频率值，进一步计算出传感器所测量的扭矩和转速，其计算公式为：s=6。争㈩L=Ⅳ等(2)r。=N并(3)式中s——转速，r／mim；Z——传感器测速码盘齿数；r。-一正向扭矩，N·m；r．-一反向扭矩，N·m；五——扭矩零点输出频率；五——正向满量程输出频率；上——反向满量程输出频率。假定测量定时时间用r表示，在时间丁内扭矩输出的频率测量值为厶，转速输出的频率测量值为工。3液压子系统液压子系统(图2)用于阀门驱动器加载，该系统由液压站、蓄能器、截止阀、调压阀、调速阀、压力传感器、换向阀、00一95o回转液动头、压力表及液压管路等构成。液压站输出压力16MPa，经

7、蓄能器后由截止阀控制通断。蓄能器输出压力由量程为0～25MPa的压力表显示，经过调压阀调压后的压力由量程为0—16MPa压力表显示。液路通过调速阀凋速后的输出压力采用数字型压力传感器精确测量，可由配套的数显表显示，也可通过RS232／485送至工控机，在上位机系统软件中集中显示。液压系统末端设有换向阀，用于调节回转液动头的回转方向，回转范围为0。一95。。匪固固凰RS强232／机48FS25MPa16MRS232／485I：llFs：PalI数垃表I图2液压子系统结构示意图4工控