CN102901621B - 用于测试螺线管阀的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于测试螺线管阀（2）的装置，包括螺线管阀（2）；用于向螺线管阀（2）的绕组（6）施加短的电压脉冲的电压发生器（8），该短的电压脉冲未长到足以打开螺线管阀（2）；构造为测量流过螺线管阀（2）的绕组（6）的电流的电流表（10、12）；构造为分析由电流表（10、12）测量的电流以检测螺线管阀（2）的潜在故障的分析装置（16）。

Description

用于测试螺线管阀的方法和装置
技术领域
本发明涉及用于测试至少一个螺线管阀的方法和装置。
背景技术
自测试功能是已知的特征。这些功能的目的是如果系统中的一个或多个构件故障时，向终端用户和生产工程师给出指示。
当涉及机械螺线管阀时，此功能通常是通过打开系统中的螺线管阀实现的。通过使用内置的压力传感器和温度探头，可以监测螺线管是否打开。这个方法测试（a）螺线管是否正确连接，在配线、螺线管或电子电路中是否没有开路或短路，以及（b）如果螺线管通电时，正确的阀是否真正打开。
用于测试螺线管阀的该已知方法是费时的，并且有时不期望在自测试中通过打开阀而加压系统，因为如果螺线管故障，可能不能够使系统再次减压。
发明内容
本发明的目的是提供用于测试螺线管阀的改进的方法和改进的装置。
根据本发明的测试螺线管阀的方法包括以下步骤：在螺线管的绕组上施加一段短时间的电压，该时间未长到足以打开阀，测量流过螺线管绕组的电流，分析测量的电流以检测在螺线管阀中是否存在缺陷。
用于测试螺线管阀的装置包括螺线管阀、用于向螺线管阀的绕组施加短的电压脉冲的电压发生器（该短脉冲未长到足以打开螺线管阀）、构造为测量流过螺线管阀绕组的电流的电流表、构造为分析由电流表测量的电流以检测螺线管阀的缺陷的分析装置。
通过使用根据本发明的方法和装置测试螺线管阀，被测试的阀不需要打开来测试。这样，系统不会因为测试而增压，所以也不需要在测试后对系统减压。因此，由于电压仅施加很短时间，测试可很快地执行。
在本方法的实施例中，电压施加少于50ms，优选地少于25ms。施加电压少于50ms保证阀未打开，但是电压施加的时间对于分析流过螺线管阀的绕组的电流是足够长的。
在一个实施例中，电压以方形脉冲的形式施加。以方形脉冲形式施加电压使得电流的波形很好地指示螺线管阀可能的缺陷，并易于分析。
在一个实施例中，方法包括如果没有测量到电流流过绕组，则检测到连接断开。检测没有电流流过螺线管阀的绕组是用于检测连接断开的简单而可靠的方法。
在一个实施例中，分析测量的电流的步骤包括分析一段时间内电流的波形。分析一段时间内流过螺线管阀的绕组的电流波形是用于识别阀可能的缺陷的可靠方法。
在一个实施例中，方法包括如果测量的波形是具有高幅值（即大于预先确定的最大值的幅值）的方波，则检测到短路。螺线管阀的绕组和/或连接到绕组的配线的短路将导致具有高幅值和方波形的电流信号，因为电路中不存在电感。因此，具有高幅值的方波是存在短路的可靠指示。
在一个实施例中，方法包括如果波形与期望的波形相似但幅值在第一阈值以下，检测到阀的机械销卡在开位置而阀未被开启。阈值可为比期望最大值低10%到15%。
在一个实施例中，方法包括如果波形与期望的波形相似但幅值超过第二阈值，检测到阀的机械销卡在关位置。阈值可为比期望最大值高10%到15%。
分析一段时间内流过螺线管阀的绕组的电流波形是用于识别阀中卡住的机械销的可靠方法。
附图说明
本发明的实施例将参考附图详细描述，其中：
图1显示了根据本发明的用于测试螺线管阀的装置的第一实施例的示意图；
图2a-2e显示了阀的不同状况所对应的检测波形的示例；
图3显示了根据本发明的装置的第二实施例；以及
图4a-4c显示了图3中显示的装置操作时产生的波形的示例。
具体实施方式
图1显示了用于测试布置在流体管道3处的螺线管阀2的装置的第一实施例的示意图。
螺线管阀2包括具有至少一个绕组6的螺线管驱动器4。螺线管驱动器4构造为当电流流过所述绕组6时打开螺线管阀2。
测试装置还包括电压发生器8，电压发生器8与绕组6电连接并构造为向绕组6施加短的电压脉冲，该短的电压脉冲未长到足以打开螺线管阀2。至少一个分流器10布置为电连接在电压发生器8和绕组6之间。根据欧姆定律，在分流器10的两端产生与流过所述分流器10的电流成比例的电压。产生的电压通过电连接到分流器10的两端的电压表12测量。
电压表12电连接到模-数转换器14上，模-数转换器14构造为将电压表12测量的电压转换为数字数据，该数字数据被提供给分析装置16。
分析装置16构造为分析模-数转换器14提供的数据以检查螺线管阀2并检测可能的故障。分析装置16可与电压发生器8集成或作为独立的装置提供，如图1中所示。
图2a-2e显示了当电压发生器8将未长到足以打开螺线管阀2的短的电压脉冲施加到绕组6上时，作为时间的函数的流过螺线管驱动器4的绕组6的电流的五个示例。
在图2a-2e显示的图中，横轴（x轴）代表时间，纵轴（y轴）代表流过绕组6的电流，其与分流器10的两端之间的测量的电压成比例。
图2a显示了当螺线管阀2是好的并且未检测到故障时流过绕组6的电流的波形。
在这种情况下，电流首先几乎直接从零升到第一值I1，然后进一步线性升到最大值I2。然后电流几乎直接回落到零电流。
图2b显示了当存在短路时，在一段时间内流过绕组6的电流I的波形。因为在这种情况下电路中不存在绕组6的电感，电流I几乎直接升到最大值I3，并在再次回减到零之前基本保持这个值。
因此，如果检测到这样的流过绕组6的电流的矩形波形，则检测到绕组6中或连接到绕组6的电线路中的短路，并且将输出相应的信息。
图2c显示了螺线管驱动器4的绕组6连接断开的情况。在这种情况下，根本没有电流流过电路。
图2d显示了在阀2的机械销卡在开位置的情况下流过绕组6的电流的波形。
这种情况下的波形与如图2a中所示的正确工作的阀的波形相似，即电流几乎直接升到第一值I4，然后进一步线性升到最大值I5，然后再次回落到零电流。
然而，在这种情况下，最大值I5比阀2不带任何故障正确操作的第一种情况（图2a）达到的最大值I2低大约10%到15%。因此，在没有达到期望的最大值I2的情况下，检测到机械销卡在开位置。
图2e显示了在阀的机械销卡在关位置的情况下的电流波形。在这种情况下的波形与图2a（无故障）和图2d（卡在开位置）中显示的波形相似，但所达到的最大值I6比图2a中显示的无故障时达到的最大值I2高10%到15%。
因此，通过分析流过螺线管驱动器4的绕组6的电流的波形，可以检测螺线管阀2的多种不同故障并彼此区分。这允许快速而可靠地检查螺线管阀2而无需打开螺线管阀2和加压系统。
图3显示了根据第二实施例的测试装置的示意图，其允许测试两个螺线管阀2。
未显示被测试的螺线管阀2和相应的螺线管驱动器4，仅绕组6a、6b显示在图3中。
电压可通过控制单元18选择性地施加到绕组6a、6b中的每一个，控制单元18可为微处理器。电压选择性地在控制单元18的端子19a、19b处输出，并通过相应分配的晶体管7a、7b提供给绕组6a、6b，使得控制单元18不需要提供流过绕组6a、6b的全部电流。
分流器10位于绕组6a、6b的共地线9中，根据欧姆定律，在分流器10两端之间产生的电压被放大器20放大并输入到模-数转换器22中，模-数转换器22构造为用于将放大的电压转换为数字数据。该数字数据提供给控制单元18。
在图3中显示的第二实施例中，可包括至少一个微处理器的控制单元18结合了图1中显示的第一实施例的电压发生器8和分析装置16的功能。
因此，控制单元18分析由模-数转换器22提供的数字数据以基于如图2a-2e所示的不同故障导致的波形检测螺线管阀2的可能的故障。当然，控制单元18可以包括其它的输出端子以允许致动和检查其它的螺线管阀2的绕组6a、6b。
图4示意性地显示了在三个点A、B、S产生的作为时间（x轴）的函数的示例性的波形。
首先，矩形电压信号施加到第一螺线管阀的绕组6a上（图4a）。在施加到第一绕组6a的电压已经关闭之后，第二矩形电压信号施加到第二绕组6b上（图4b）。
如果绕组6a、6b和相应的螺线管阀都是好的并且不存在故障，施加到绕组6a、6b上的各电压信号将产生具有与图2a中显示的波形相似的波形的信号（图4c）。
这样，可简单地通过单个测试装置来测试多个螺线管阀。本发明提供允许快速而简单地测试螺线管阀的功能而无需打开阀和加压系统的改进的方法和改进的装置。

Claims (11)

1.一种测试螺线管阀（2）的方法，包括以下步骤：
向所述螺线管阀（2）的绕组（6）施加一段时间的电压，所述一段时间未长到能够打开所述螺线管阀（2）；
测量流过所述绕组（6）的电流；
分析所测量的电流的波形以检测所述螺线管阀（2）的潜在故障。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电压被施加少于50ms。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述电压被施加少于25ms。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述电压以方脉冲的形式施加。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括如果测量到没有电流流过所述绕组（6），则检测到连接断开。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括如果所测量的电流的幅值低于第一阈值，则检测到所述螺线管阀（2）的机械销卡在开位置。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括如果所测量的电流的幅值超过第二阈值，则检测到所述螺线管阀（2）的机械销卡在关位置。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，分析所测量的电流的步骤包括分析一段时间内的电流的波形。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法包括如果所测量的波形包括具有超过预先确定的第三阈值的幅值的方波，则检测到短路。
10.一种用于测试螺线管阀（2）的装置，包括：
螺线管阀（2）；
用于向所述螺线管阀（2）的绕组（6）施加短的电压脉冲的电压发生器（8），所述短的电压脉冲未长到足以打开所述螺线管阀（2）；
构造为用于测量流过所述螺线管阀（2）的绕组（6）的电流的电流表；
构造为用于分析由所述电流表测量的电流的波形以检测所述螺线管阀（2）的潜在故障的分析装置（16）。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述电流表包括：
串联地连接到所述螺线管阀（2）的绕组（6）的分流器（10），以及
构造为测量由流过所述分流器（10）的电流引起的电压的电压表（12）。
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