介紹了大口徑蝶閥扭矩試驗(yàn)裝置研制背景，闡述了該裝置的組成與性能，并對(duì)DN900蝶閥樣機(jī)進(jìn)行了空載扭矩試驗(yàn)與帶壓扭矩試驗(yàn)。試驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的改進(jìn)以及動(dòng)力執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型具有重要意義。該試驗(yàn)裝置及方法也適用于其他類型各通徑閥門的扭矩試驗(yàn)，具有較強(qiáng)的通用性和擴(kuò)展性。

1、引言

　　蝶 閥以其結(jié)構(gòu)緊湊、操作扭矩小、啟閉迅速靈活、流阻小、流量系數(shù)大且維護(hù)使用方便的特點(diǎn)，得到廣泛應(yīng)用。本文根據(jù)某閥門廠對(duì)生產(chǎn)的蝶閥扭矩試驗(yàn)要求，研制了以一套蝶閥扭矩試驗(yàn)裝置，該試驗(yàn)裝置不僅可對(duì)蝶閥在空載下進(jìn)行扭矩試驗(yàn)，而且可以模擬蝶閥在試驗(yàn)壓力下進(jìn)行開閥扭矩試驗(yàn)。該試驗(yàn)裝置的研制成功，為蝶閥特別是大口徑蝶閥的動(dòng)力執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型提供重要依據(jù)，而且該試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法同樣適用于其他類型各通徑閥門的扭矩試驗(yàn)，具有較強(qiáng)的通用性、擴(kuò)展性。

2、試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)

　　本套試驗(yàn)裝置包括介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)、試驗(yàn)臺(tái)架、電氣控制系統(tǒng)。介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)為試驗(yàn)提供一定的水壓及流量;試驗(yàn)臺(tái)架為大口徑蝶閥提供試驗(yàn)平臺(tái);電氣控制系統(tǒng)為試驗(yàn)裝置供配電，控制電動(dòng)裝置的啟停并提供安全保護(hù)，并為回路系統(tǒng)參數(shù)、傳感器遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。

2.1、介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)原理如圖1所示，該介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)可為開、關(guān)閥扭矩試驗(yàn)提供壓力2.5MPa，流量90m³/h的試驗(yàn)條件。

圖1 介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)原理示意圖

　　系統(tǒng)中兩臺(tái)多級(jí)泵并聯(lián)使用，單臺(tái)泵的工作壓力為2.5MPa，工作流量為46m³/h，當(dāng)要求試驗(yàn)流量超過(guò)46m³/h時(shí)，兩臺(tái)泵同時(shí)啟用。在多級(jí)泵出口增加一旁通支路，支路上設(shè)有節(jié)流閥1、電磁閥2;該支路的作用是：當(dāng)試驗(yàn)閥門關(guān)閉時(shí)，電磁閥2打開及時(shí)泄壓至所需的試驗(yàn)壓力，電磁閥2的開關(guān)由試驗(yàn)閥門的關(guān)到位信號(hào)控制。

　　在進(jìn)行閥門扭矩試驗(yàn)前，設(shè)試驗(yàn)閥門開始處于全開狀態(tài)，電磁閥2處于關(guān)閉狀態(tài)，全開3號(hào)閥，通過(guò)調(diào)節(jié)4號(hào)、5號(hào)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，將試驗(yàn)閥閥前壓力調(diào)至所需的試驗(yàn)壓力;然后保持4號(hào)、5號(hào)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度不變，關(guān)閉3號(hào)閥，合上調(diào)試開關(guān)，打開2號(hào)電磁閥，將1號(hào)節(jié)流閥調(diào)至合適的開度，使試驗(yàn)閥前壓力為所需的試驗(yàn)壓力;合上工作開關(guān)，2號(hào)電磁閥自動(dòng)關(guān)閉，全開3號(hào)閥，即可進(jìn)行試驗(yàn)閥門在試驗(yàn)壓力下的關(guān)、開閥扭矩試驗(yàn)。

　　本介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)可模擬的流量不超過(guò)90m³/h，適應(yīng)DN100以下閥門的水壓動(dòng)態(tài)扭矩試驗(yàn)。對(duì)于大口徑閥門，亦可對(duì)該套系統(tǒng)進(jìn)行改造，模擬出大流量，但成本過(guò)高，不宜采用。但是該系統(tǒng)可以模擬閥門帶壓開閥瞬間情況，而在生產(chǎn)活動(dòng)中，帶壓開閥瞬間的扭矩值才是設(shè)計(jì)人員關(guān)心的重要參數(shù)。

2.2、試驗(yàn)臺(tái)架設(shè)計(jì)

　　扭矩試驗(yàn)臺(tái)架由傳動(dòng)系統(tǒng)(電動(dòng)裝置、基座、扭矩傳感器)、閥桿聯(lián)接裝置、過(guò)渡法蘭、移動(dòng)平臺(tái)、臺(tái)架等組成，如圖2所示。

圖2 扭矩試驗(yàn)臺(tái)架組成圖

　　電動(dòng)裝置的作用是提供閥門開啟、關(guān)閉的動(dòng)力，同時(shí)利用該裝置的位置指示、過(guò)扭保護(hù)等功能保護(hù)被測(cè)閥門。

　　閥門測(cè)驗(yàn)前，根據(jù)蝶閥的通徑、型號(hào)選擇合適的閥門定位裝置、過(guò)渡法蘭、閥桿聯(lián)接裝置、傳動(dòng)系統(tǒng)。此時(shí)，移動(dòng)平臺(tái)位于臺(tái)架外側(cè)，先將被測(cè)試閥門、過(guò)渡法蘭、閥門定位裝置聯(lián)接好后在移動(dòng)平臺(tái)上定位，然后將移動(dòng)平臺(tái)定位至試驗(yàn)位置，通過(guò)縱向、橫向位置微調(diào)裝置保證閥門輸出軸與扭矩傳感器同軸，可靠聯(lián)接后即可進(jìn)行扭矩測(cè)試。

　　該試驗(yàn)臺(tái)架具有操作方便、較強(qiáng)的通用性與擴(kuò)展性，不僅可對(duì)大口徑蝶閥進(jìn)行扭矩試驗(yàn)，更換傳動(dòng)系統(tǒng)、閥桿聯(lián)接裝置、過(guò)渡法蘭后，也可對(duì)其他類型閥門進(jìn)行扭矩試驗(yàn)。

2.3、電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　電氣控制系統(tǒng)是扭矩試驗(yàn)臺(tái)的一個(gè)重要組成部分。整個(gè)試驗(yàn)總站的電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)顯示、回路參數(shù)的監(jiān)測(cè)、試驗(yàn)參數(shù)的設(shè)定和控制等都是由它來(lái)完成的。該系統(tǒng)很大程度上決定了試驗(yàn)總站參數(shù)測(cè)量的精度和控制操作的特性。

　　電氣控制系統(tǒng)原理如圖3所示，主要由以下電控柜組成：集中控制臺(tái)、現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)采集柜、扭矩控制箱。

圖3 電氣控制系統(tǒng)原理示意圖

　　集中控制臺(tái)內(nèi)的主控單元為德國(guó)公司S7-300PLC、信號(hào)采集柜和扭矩控制箱內(nèi)的主控單元為德國(guó)SIEMENS公司S7-200PLC組成了Profibus DP總線網(wǎng)絡(luò)，信號(hào)采集柜負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)的各種信號(hào)的采集并處理相關(guān)電氣元件的動(dòng)作，并把采集來(lái)的信號(hào)通過(guò)Profibus DP總線傳輸?shù)郊�中制控制臺(tái)內(nèi)的主控單元S7-300PLC上，在經(jīng)過(guò)S7-300PLC處理最后把數(shù)據(jù)傳輸至上位機(jī)PC。

3、樣機(jī)試驗(yàn)

　　通過(guò)該套裝置對(duì)某閥門廠制造的DN900雙偏心蝶閥進(jìn)行了空載試驗(yàn)、帶壓試驗(yàn)，得到了一系列試驗(yàn)數(shù)據(jù)。圖4所示為DN900蝶閥空載開閥扭矩試驗(yàn)曲線，圖5所示為DN900蝶閥空載關(guān)閥扭矩試曲線，圖6所示為DN900蝶閥在1.0MPa試驗(yàn)壓力下開閥扭矩試驗(yàn)曲線，圖7所示為DN900蝶閥在1。0MPa試驗(yàn)壓力下關(guān)閥扭矩試驗(yàn)曲線，其中試驗(yàn)壓力為閥門的入口壓力。

圖4 DN900蝶閥空載開閥扭矩試驗(yàn)曲線

圖5 DN900蝶閥空載關(guān)閥扭矩試驗(yàn)曲線

　　在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)置當(dāng)中，將開閥扭矩方向設(shè)為正向，扭矩值為正值;關(guān)閥扭矩方向?yàn)榉聪颍�扭矩值為�?fù)值。通過(guò)這些數(shù)據(jù)可知：

　　(1)開閥時(shí)，扭矩值有明顯突變，在帶壓狀態(tài)下突變尤為明顯;

　　(2)閥門設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)以閥門的最大開閥扭矩值作為設(shè)計(jì)依據(jù)。

圖6 DN900蝶閥在1.0MPa試驗(yàn)壓力下開閥扭矩試驗(yàn)曲線

圖7 DN900蝶閥在1.0MPa試驗(yàn)壓力下關(guān)閥扭矩試驗(yàn)曲線

4、結(jié)語(yǔ)

　　設(shè)計(jì)的蝶閥扭矩試驗(yàn)裝置已應(yīng)用在某閥門廠試驗(yàn)室中，該試驗(yàn)裝置不僅可對(duì)蝶閥在空載下進(jìn)行扭矩試驗(yàn)，而且可模擬蝶閥在在試驗(yàn)壓力下進(jìn)行開閥扭矩試驗(yàn)。所得的數(shù)據(jù)對(duì)蝶閥特別是大口徑蝶閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選型以及配套動(dòng)力執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇具有重要意義，該試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)方法也可應(yīng)用在其他各型閥門的扭矩試驗(yàn)，具有很好的通用性和可擴(kuò)展性。