CN103759930B - 一种平衡阀瞬态试验装置及瞬态试验方法 - Google Patents

Abstract

一种平衡阀瞬态试验装置，属于阀件测试技术领域。负载泵（2）的出油端经管道与负载换向阀（12）上的进油端相连通，负载换向阀（12）上的一个油口经管道分别与油马达（6）上的一个油口和平衡阀（1）的控制端相连通，所述负载换向阀（12）上的另一油口与平衡阀（1）的出油端相连通，有一流量补偿装置的出油端并联在油马达（6）另一油口和平衡阀（1）进油端之间的管道上。其瞬态试验方法包括，操作补偿换向阀（13），使补偿泵（4）向平衡阀（1）的进油端供油，然后操作负载换向阀（12），使负载泵（2）通过油马达（6）带动负载下降。使本发明装置可以在较小负载的条件下，进行大流量平衡阀的瞬态试验。

Description

一种平衡阀瞬态试验装置及瞬态试验方法

技术领域

本发明涉及一种阀件的试验装置和试验方法，特别是一种平衡阀瞬态试验装置及瞬态试验方法，属于阀件试验和检测技术领域。

背景技术

平衡阀是指保持系统背压，以防止机构在外负载作用下超速运动的压力控制阀。目前平衡阀常规的试验方法有两种，即稳态性能试验和瞬态性能试验。其中瞬态性能试验，试验系统需要连接执行元件，平衡阀控制压力取执行元件下放工况时的进油口压力。瞬态性能试验可以检验平衡阀的阶跃响应、最小稳定流量等动态性能。由于瞬态性能试验需要连接执行元件，以及在下放工况下进行，因此瞬态试验需要配置相应的执行元件、塔架、配重块。配重块的重量主要是由平衡阀的试验压力、流量决定的。当平衡阀瞬态试验所需的负载重量较大时，对试验塔架的承重能力有很高要求。现实中，平衡阀瞬态试验往往受制于试验塔架的承重能力，而且专门制作试验塔架成本很高。

现有平衡阀瞬态试验装置和试验方法的工作原理如附图1所示，此时负载换向阀12位于左位。负载泵2排出的压力油，经负载泵出油口a1，进入负载换向阀进油口P1，从负载换向阀第一油口A1流出，进入公共口b。公共口b的其中一个分支油路进入平衡阀1的平衡阀控制油口c，打开平衡阀1的主阀芯，使流经平衡阀1的主油道打开；公共口b的另一分支进入油马达第一油口d，进入的压力油使油马达转动，带动负载在塔架15上向下运动，同时油液从油马达第二油口e排出，进入平衡阀1的平衡阀进油口f，从平衡阀出油口g流出；接着进入负载换向阀第二油口B1，从负载换向阀回油口T1流出，然后经过冷却器11、过滤器10流回油箱14。下降过程中，如果负载加速下降，油马达6随负载加速旋转，此时油马达6的油马达第一油口b处压力会随之降低，控制平衡阀1开度的平衡阀控制油口c处的控制压力也会降低，平衡阀1阀芯的开口变小，平衡阀进油口f处的流量减少，进而油马达6转速降低；反之，如果负载减速下降，油马达6的转速随负载减速旋转，此时油马达第一油口b处的压力会随之升高，控制平衡阀1开度的平衡阀控制油口c处的控制压力也会升高，平衡阀1阀芯的开口变大，平衡阀进油口f处的流量增加，进而使油马达6的转速提高。这样，由于平衡阀1的动态调控作用，负载近似作匀速下降运动。此时，压力油作用在油马达6上产生的扭矩和负载产生的扭矩是平衡的。又由于试验中，在塔架15高度一定的条件下，对负载下降的速度是有要求的，这是因为若负载下降速度过快，就很难获取试验数据，因此与负载速度相关的油马达6的转速不能过快。若平衡阀1所需的试验流量为Q,试验压力为P。油马达6的转速N必须小于N_max＝Q/V_min，V_min＝Q/N_max为油马达6所需的最小排量。又，负载在匀速下降过程中，压力油作用在油马达6上产生的扭矩和负载产生的扭矩是平衡的。由于油马达6的排量V直接决定了压力油P在油马达6中作用的面积，因

此所需负载的最小重量M_min＝k*P*V＝k*P*Q/N_max。k为定值系数

由于塔架15高度的限制，N_max被限定，平衡阀1试验所需的压力P，流量Q确定，即所需负载的最小重量M_min也就被确定，且正比于试验所需的压力和流量即正比于试验功率。因此，大功率、大流量平衡阀瞬态试验所需的负载较重，对塔架15的承重能力要求较高。

由于塔架15所承载的最大负载，基本与负载泵2和油马达6在额定流量时所承载的最大负载相适应，当平衡阀1的额定试验流量小于或等于负载泵2的额定流量时，负载泵2、油马达6和塔架15均可承受平衡阀1瞬态试验时对负载重量的要求。因此，在负载换向阀12位于左位的操作中，从油马达第二油口e流入平衡阀进油口f的流量即可满足平衡阀1在额定试验流量下进行瞬态试验的要求，即从油马达6流入平衡阀进油口f的流量，就可满足衡阀1进行瞬态试验的需要。

但若平衡阀1的额定试验流量大于负载泵2的额定流量时，由于塔架15所承载的最大负载已不可能增加，负载泵2和油马达6的额定流量也难以改变，这时，即使按负载泵2、油马达6的额定流量，也相当于按塔架15所能承受的最大负载来进行平衡阀1的瞬态试验，也会因为负载泵2和油马达6输出的流量小于平衡阀1的额定试验流量而无法检测到平衡阀1在额定试验流量时阀芯的瞬态变化。

目前，要完成这一类大流量平衡阀的瞬态试验就只有另行制造一套负载泵、油马达和塔架均可承受大流量平衡阀瞬态试验时对负载重量要求的试验装置，但由于大流量平衡阀所对应的负载重量较大，对塔架承载能力及基础的要求相应地增大，负载泵和油马达的流量要求也对应提高，不仅造价成倍提高，试验成本大大增加，而且在试验场地的提供和试验时间的安排上也难以满足要求。因此，对于一些大功率、大流量的平衡阀，试验成本是相当昂贵的。

发明内容

本发明的第一个目的是针对现有平衡阀瞬态试验装置中受平衡阀额定试验流量的限制，对塔架及负载重量要求过高，无法进行大流量平衡阀瞬态试验的缺陷和不足，提供一种额定试验流量不受负载影响，在负载相对固定的条件下可对多种额定试验流量的平衡阀，特别是对大额定试验流量的平衡阀进行瞬态试验的平衡阀瞬态试验装置，该装置所适应的平衡阀类型多，额定试验流量范围宽，且试验装置造价小，试验成本低，操作方便，尤其适用于低压大流量的平衡阀试验。

本发明的第二个目的是提供一种本发明平衡阀瞬态试验装置的瞬态试验方法。

本发明实现第一个目的技术方案是：一种平衡阀瞬态试验装置，包括负载泵、油马达、负载换向阀、负载泵溢流阀、油箱和负载升降执行机构，所述负载泵上的进油端通向油箱，负载泵上的出油端经管道分别与负载换向阀上的进油端和负载泵溢流阀的进油端相连通，所述的负载换向阀为三位二通阀，负载换向阀上的一个油口经管道分别与油马达上的一个油口和平衡阀的控制端相连通，油马达上的另一油口与平衡阀的进油端相连通，所述负载换向阀上的另一油口与平衡阀的出油端相连通，所述负载换向阀上的回油端和负载泵溢流阀的出油端分别通向油箱，所述油马达的输出轴经负载升降执行机构与负载相连，有一流量补偿装置的出油端并联在油马达另一油口和平衡阀进油端之间的管道上。

所述的流量补偿装置包括补偿泵、补偿换向阀和补偿泵溢流阀，所述补偿泵的进油端通向油箱，补偿泵上的出油端经管道分别与补偿换向阀的进油端和补偿泵溢流阀的进油端相连通，所述的补偿换向阀为二位二通阀，补偿换向阀的一个出油口经管道并联在油马达另一油口和平衡阀进油端之间的管道上，补偿换向阀的另一个出油口截止，所述补偿泵溢流阀的回油端通向油箱。

所述的补偿泵为变量泵。

所述补偿泵溢流阀的开启压力与负载泵溢流阀的开启压力相同。

所述的负载升降执行机构包括滚筒、钢绳和塔架，所述滚筒的转轴与油马达的输出轴相连接，所述塔架的顶部设置有滑轮，所述钢绳的一端固定并缠绕在滚筒上，钢绳的另一端经塔架顶部的滑轮与负载固定连接。

本发明实现第二个目的技术方案是：一种平衡阀瞬态试验装置的瞬态试验方法，包括核定平衡阀的额定压力和额定试验流量，安装平衡阀，确定负载的最小重量，连接负载，启动负载泵，操作负载换向阀，使油马达带动负载上升，停止或下降的操作步骤，

A.当被测试的平衡阀的额定试验流量小于或等于负载泵的额定流量时，试验装置的操作步骤包括：

A1.根据平衡阀的额定试验流量、额定工作压力、油马达的实际输出扭矩以及负载升降执行机构的传动比及效率，确定负载的最小重量，连接负载；

A2.调整负载泵溢流阀的开启压力，使负载泵溢流阀的开启压力与平衡阀的额定压力相适应；

A3.关闭补偿泵；或在补偿换向阀的出油端与补偿泵的回油端导通的工位下，启动补偿泵，使补偿泵泵出的油液流向油箱；

A4.启动负载泵，操作负载换向阀，使油马达带动负载上升，停止或下降。

B.当被测试的平衡阀的额定试验流量大于负载泵的额定流量时，试验装置的操作步骤包括：

B1.根据油马达的额定输出扭矩以及负载升降执行机构的传动比和效率，确定负载的重量，连接负载；

B2.选择并安装补偿泵，所述补偿泵的额定流量大于或等于平衡阀的额定试验流量减去负载泵的额定流量，所述补偿泵的工作压力大于或等于平衡阀的额定工作压力；

B3.调整补偿泵溢流阀和负载泵溢流阀的开启压力，使补偿泵溢流阀和负载泵溢流阀的开启压力均与平衡阀的额定压力相适应。

B4.在负载换向阀的进油端与回油端相通的工位下，启动负载泵；

B5.操作负载换向阀，使油马达带动负载上升或停止；

B6.在补偿换向阀的进油端与回油端相通的工位下，启动补偿泵；

B7.操作补偿换向阀，使补偿泵通过补偿换向阀的出油口向平衡阀的进油端供油，然后操作负载换向阀，使负载泵通过油马达带动负载下降。

所述的步骤B1中，当所述的负载升降执行机构包括滚筒、钢绳和塔架，所述滚筒的转轴与油马达的输出轴相连接，所述塔架的顶部设置有滑轮，所述钢绳的一端固定并缠绕在滚筒上，钢绳的另一端经塔架顶部的滑轮与负载固定连接时，所述负载的重量T按以下公式计算：

T＝2P×N×η/60(D+d)

式中：P平衡阀的额定工作压力；

N油马达的额定输出扭矩；

η滚筒及塔架15的机械效率；

D滚筒的直径；

d钢绳的直径。

所述的步骤B2中，当所述的补偿泵为变量泵时，所述补偿泵的输出流量等于平衡阀的额定试验流量减去负载泵的额定流量。

本发明的有益效果是：通过在平衡阀的进油端并联流量补偿装置，使该补偿装置的出油端可以和油马达一道向平衡阀的进油端供油，提高了平衡阀进油端的供油流量，以满足大流量平衡阀额定试验流量的试验要求，使得小流量的平衡阀瞬态试验装置可以在较小负载的条件下，进行大流量平衡阀的瞬态试验。本装置设计合理，其补偿的流量对大流量平衡阀的实际工况的影响极小，且该试验数据与按实际负载工况下所获得的数据关连度高，便于进行误差修正，对大流量平衡阀瞬态试验的精度较高，完全可满足大流量平衡阀的瞬态试验要求。本发明拓宽了平衡阀瞬态试验装置对所测试平衡阀额定试验流量的适应范围，即，使得平衡阀瞬态试验装置不仅可测试额定试验流量小于或等于负载泵额定流量的平衡阀，也可以测试额定试验流量大于负载泵额定流量的平衡阀。提高了本发明平衡阀瞬态试验装置的利用效率，也可以节省为测试大流量平衡阀而重新制做大流量平衡阀瞬态试验装置的投资。由于本发明装置中油马达可选择较小的功率，故对配重块及塔架的要求较低，试验成本可大大降低。本发明装置的操作方法使用方便，操作简单，易于操纵和控制，安全可靠。

附图说明

图1是常规平衡阀瞬态试验装置的原理图；

图2是本发明平衡阀瞬态试验装置的原理图；

图3是用AMESim仿真平台试验1500L/min平衡阀压力稳定时间的曲线图；

图4是用AMESim仿真平台试验3000L/min平衡阀压力稳定时间的曲线图；

图5是用AMESim仿真平台试验4500L/min平衡阀压力稳定时间的曲线图；

图6是用AMESim仿真平台试验6000L/min平衡阀压力稳定时间的曲线图。

图中，平衡阀1；负载泵2；负载泵溢流阀3；补偿泵4；补偿泵溢流阀5；油马达6；负载泵滤油器71；补偿泵滤油器72；平衡阀进油口的压力表81；平衡阀出油口的压力表82；平衡阀控制油口的压力表83；单向阀9；冷却器10；流量计11；负载换向阀12；补偿换向阀13；油箱14；塔架15；负载泵出油口a1；补偿泵出油口a2；公共口b；平衡阀控制油口c；油马达第一油口d；油马达第二油口e；平衡阀进油口f；平衡阀出油口g；三通口h；负载换向阀第一油口A1；补偿换向阀第一油口A2；负载换向阀第二油口B1；补偿换向阀第二油口B2；负载换向阀进油口P1；补偿换向阀进油口P2；负载换向阀回油口T1；补偿换向阀回油口T2；试验编号为1-1的平衡阀试验曲线1-1；试验编号为1-2的平衡阀试验曲线1-2；试验编号为1-3的平衡阀试验曲线1-3；试验编号为1-4的平衡阀试验曲线1-4；试验编号为2-1的平衡阀试验曲线2-1；试验编号为2-2的平衡阀试验曲线2-2；试验编号为2-3的平衡阀试验曲线2-3；试验编号为2-4的平衡阀试验曲线2-4；试验编号为3-1的平衡阀试验曲线3-1；试验编号为3-2的平衡阀试验曲线3-2；试验编号为3-3的平衡阀试验曲线3-3；试验编号为1-1的平衡阀试验曲线3-4；试验编号为4-1的平衡阀试验曲线4-1；试验编号为4-2的平衡阀试验曲线4-2；试验编号为4-3的平衡阀试验曲线4-3；试验编号为4-4的平衡阀试验曲线4-4。

具体实施方式、

下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

参见图2，本发明的一种平衡阀瞬态试验装置，包括负载泵2、油马达6、负载换向阀12、负载泵溢流阀3、油箱14和负载升降执行机构，所述负载泵2上的进油端通向油箱，负载泵2上的出油端经管道分别与负载换向阀12上的进油端和负载泵溢流阀3的进油端相连通，所述的负载换向阀12为三位二通阀，负载换向阀12上的一个油口经管道分别与油马达6上的一个油口和平衡阀1的控制端相连通，油马达6上的另一油口与平衡阀1的进油端相连通，所述负载换向阀12上的另一油口与平衡阀1的出油端相连通，所述负载换向阀12上的回油端和负载泵溢流阀3的出油端分别通向油箱14，所述油马达6的输出轴经负载升降执行机构与负载相连，有一流量补偿装置的出油端并联在油马达6另一油口和平衡阀1进油端之间的管道上。

所述的负载升降执行机构包括滚筒、钢绳和塔架15，所述滚筒的转轴与油马达6的输出轴相连接，所述塔架15的顶部设置有滑轮，所述钢绳的一端固定并缠绕在滚筒上，钢绳的另一端经塔架15顶部的滑轮与负载固定连接。

所述的流量补偿装置可直接将补偿泵4上的出油端经管道连接在油马达6另一油口和平衡阀1进油端之间的管道上，补偿泵4的进油端通向油箱14，将补偿泵溢流阀5的进油端并联在补偿泵4上的出油端上，所述补偿泵溢流阀5的回油端通向油箱14，即可满足向平衡阀1进油端补偿供油的需要。。

为了便于控制，并减少补偿泵4启动时对系统的冲击，最好是使所述的流量补偿装置包括补偿泵4、补偿换向阀13和补偿泵溢流阀5，所述补偿泵4的进油端通向油箱14，补偿泵4上的出油端经管道分别与补偿换向阀13的进油端和补偿泵溢流阀5的进油端相连通，所述的补偿换向阀13为二位二通阀，补偿换向阀13的一个出油口经管道并联在油马达6另一油口和平衡阀1进油端之间的管道上，补偿换向阀13的另一个出油口截止，所述补偿泵溢流阀5的回油端通向油箱14。具体油路流向如下：在补偿泵4一侧，补偿泵4排出的压力油，经补偿泵出油口a2，进入补偿换向阀进油口P2，图2中，补偿换向阀13为二位换向阀，且置于右位，此时补偿换向阀进油口P2与补偿换向阀回油口T2相连通，补偿泵4排出的压力油，直接流回油箱14。当补偿换向阀13位于左位时，补偿换向阀进油口P2与补偿换向阀第一油口A2导通，补偿泵4排出的压力油从补偿换向阀第一油口A2流出，流向并联在平衡阀进油口f上的三通口h，补偿换向阀第二油口B2截止，即处于不通的状态。所述的补偿泵4最好为变量泵，这使得流量补偿装置所适应的流量范围较宽，调节方便，灵活。

所述补偿泵溢流阀5的开启压力与负载泵溢流阀3的开启压力相同。保证流量补偿装置内部的液体压力与负载泵2一侧的压力相同，以满足平衡阀瞬态试验中额定工作压力的要求。

补偿泵溢流阀5、负载泵溢流阀3分别与补偿泵4、负载泵2并联连接，起安全保护作用。

补偿换向阀13控制补偿泵4的排油，左位工况时，补偿泵4输出的油液进入系统，向被试的平衡阀1供油；右位工况时，补偿泵4排出的油直接回油箱14。

负载换向阀12控制负载泵2的排油方向，进而控制油马达6的旋向。负载换向阀12左位工况时，油马达6正转，负载即配重块上升，此时补偿换向阀4处于右位，补偿泵3不向系统供油。负载换向阀12右位工况时，油马达6反转，负载即配重块下降，此时补偿换向阀4处于左位，补偿泵3同负载泵2一起向系统供油，该工况下对平衡阀1的瞬态性能进行试验。

图2中，压力表81检测被试的平衡阀1进油端的压力，压力表82检测被试的平衡阀1出油端的压力，压力表83检测被试的平衡阀1控制油端的压力。

图2中，在负载泵2一侧，负载泵2排出的压力油，经负载泵出油口a1，进入负载换向阀进油口P1，图2中的负载换向阀12为三位换向阀，且位于中位，此时负载换向阀进油口P1与负载换向阀回油口T1相连通，负载泵2排出的压力油直接流回油箱14，负载泵2排出的压力油未进入油马达6中，油马达6不转动，塔架15上的负载不动，即当负载换向阀12位于中位时，油马达6不转动，负载停止不动。

当负载换向阀12位于右位时，负载换向阀进油口P1与负载换向阀第二油口B1导通，负载换向阀回油口T1与负载换向阀第一油口A1导通，从负载换向阀第二油口B1流出的压力油从平衡阀出油口g流入，通过设置在平衡阀1内部的单向阀9从平衡阀进油口f流出，经三通口h流向油马达第二油口e，油马达6正向转动并带动负载上升，压力油再从油马达第一油口d流出，经过负载换向阀第一油口A1从负载换向阀回油口T1流出，经流量计11、冷却器10流回油箱14。完成负载泵2通过油马达6带动塔架15上的负载向上提升的过程，即当负载换向阀12位于右位时，油马达6正向转动，通过滚筒和钢绳带动负载向塔架15的上方运动。

当负载换向阀12位于左位时，负载换向阀进油口P1与负载换向阀第一油口A1导通，负载换向阀回油口T1与负载换向阀第二油口B1导通，从负载换向阀第一油口A1流出的压力油进入公共口b。其中一个分支油路进入平衡阀控制油口c，打开平衡阀1的主阀芯，使流经平衡阀1的主油道打开，公共口b的另一分支油路进入油马达的第一油口d，进入的压力油使油马达6转动，带动负载在塔架15上向下运动，同时油液从油马达第二油口e排出，经过三通口h流入平衡阀进油口f，从平衡阀出油口g流出，进入负载换向阀第二油口B1，从负载换向阀回油口T1流出，经流量计11和冷却器10，最后流入油箱14。完成负载泵2通过油马达6带动塔架15上的负载下降的过程，即当负载换向阀12位于左位时，油马达6反向转动，通过滚筒和钢绳带动塔架15上的负载向下运动。

由于本发明装置在平衡阀1的进油端一侧并联了一套流量补偿装置，当平衡阀1的额定试验流量大于负载泵2的额定流量时，可以通过流量补偿装置来补偿所需的流量，即通过补偿换向阀13将来自补偿泵4的压力油输往平衡阀1的进油端，这样，补偿泵4和负载泵2排出的油液都汇集在平衡阀1进油端的三通口h，一起进入平衡阀进油口f，使通过平衡阀1的流量满足额定试验流量的要求，模拟实现平衡阀1在额定试验流量时的工况，油液从平衡阀出油口g流出后，进入负载换向阀12的B2口，从负载换向阀回油口T2流出，流经流量计11和冷却器10，最后流入油箱14。

本发明一种平衡阀瞬态试验装置的瞬态试验方法，包括核定平衡阀1的额定压力和额定试验流量，安装平衡阀1，确定负载的重量，连接负载，启动负载泵2，操作负载换向阀12，使油马达6带动负载上升，停止或下降的操作步骤，

A.当被测试的平衡阀1的额定试验流量小于或等于负载泵2的额定流量时，试验装置的操作步骤包括：

A1.根据平衡阀1的额定试验流量、额定工作压力、油马达6的实际输出扭矩以及负载升降执行机构的传动比及效率，确定负载的最小重量，连接负载；

A2.调整负载泵溢流阀3的开启压力，使负载泵溢流阀3的开启压力与平衡阀1的额定压力相适应；

A3.关闭补偿泵4；或在补偿换向阀13的出油端与补偿泵4的回油端导通的工位下，启动补偿泵4，使补偿泵4泵出的油液流向油箱14；

A4.启动负载泵2，操作负载换向阀12，使油马达6带动负载上升，停止或下降。

B.当被测试的平衡阀1的额定试验流量大于负载泵2的额定流量时，试验装置的操作步骤包括：

B1.根据油马达6的额定输出扭矩以及负载升降执行机构的传动比和效率，确定负载的重量，连接负载；

B2.选择并安装补偿泵4，所述补偿泵4的额定流量大于或等于平衡阀1的额定试验流量减去负载泵2的额定流量，所述补偿泵4的工作压力大于或等于平衡阀1的额定工作压力；

B3.调整补偿泵溢流阀5和负载泵溢流阀3的开启压力，使补偿泵溢流阀5和负载泵溢流阀3的开启压力均与平衡阀1的额定压力相适应。

B4.在负载换向阀12的进油端与回油端相通的工位下，启动负载泵2；

B5.操作负载换向阀12，使油马达6带动负载上升或停止；

B6.在补偿换向阀13的进油端与回油端相通的工位下，启动补偿泵4；

B7.操作补偿换向阀13，使补偿泵4通过补偿换向阀13的出油口向平衡阀1的进油端供油，然后操作负载换向阀12，使负载泵2通过油马达6带动负载下降。

本发明瞬态试验方法中，核定平衡阀1的额定压力和额定试验流量是指：被测试的平衡阀1的额定工作压力和额定试验流量应在本发明试验装置所允许的压力和流量范围以内，否则，将无法进行测试或测试结果不够准确。如，若核实被测试的平衡阀的额定工作压力高于本发明装置中负载泵2和补偿泵4的工作压力，那么该平衡阀将不适于在本发明装置上进行测试，又如，若核实被测试的平衡阀的额定试验流量远高于负载泵2和补偿泵4流量的总和，且补偿泵4也无法更换成更大流量的型号，那么该平衡阀也不适于在本发明装置上进行测试。本发明使用方法中，安装平衡阀1是指：按照图2中的油路原理和连接管路，将平衡阀1的各接口与本发明试验装置中的相关管道相连接，以满足测试的需要。本发明使用方法中，连接负载是指：按确定好的重量，将负载与负载升降执行机构中的升降部件固定在起，如图2中，将确定好重量后的负载与塔架15上的钢绳固定。

所述的步骤B1中，当所述的负载升降执行机构包括滚筒、钢绳和塔架15，所述滚筒的转轴与油马达6的输出轴相连接，所述塔架15的顶部设置有滑轮，所述钢绳的一端固定并缠绕在滚筒上，钢绳的另一端经塔架15顶部的滑轮与负载固定连接时，所述负载的重量T按以下公式计算：

T＝2P×N×η/60(D+d)

式中：P平衡阀的额定工作压力；

N油马达的额定输出扭矩；

η滚筒塔架15的机械效率；

D滚筒的直径；

d钢绳的直径。

所述的步骤B2中，当所述的补偿泵4为变量泵时，所述补偿泵4的输出流量等于平衡阀1的额定试验流量减去负载泵2的额定流量。

当被测试的平衡阀1的额定试验流量大于负载泵2的额定流量时，具体操作过程如下，先使负载上升。先操作补偿换向阀13处于右位，补偿泵4出口的压力油，经补偿换向阀进油口P2、补偿换向阀回油口T2直接回油箱；再操作负载换向阀12处于右位，负载泵2的压力油经负载泵出油口a1，进入负载换向阀12上的负载换向阀进油口P1，从负载换向阀第二油口B1流出。进入平衡阀1的平衡阀出油口g，再经过其内部的单向阀9流道，从平衡阀进油口f流出进入公共口h；其中一支路进入补偿换向阀13上的补偿换向阀第一油口A2，由于此时补偿换向阀13位于右位，补偿换向阀第一油口A2处于截止状态，该支路封死不通。另为一支路进入油马达6上的油马达第二油口e，使油马达6正向旋转，带动负载在塔架15上向上运动，油液从油马达6上的油马达第一油口d口流出，经负载换向阀12上的负载换向阀第一油口A1和负载换向阀回油口T1之后，分别经过流量计11、冷却器10流回油箱14。

将塔架15上的负载拉至目标高度后，操作负载换向阀12到中位，负载停止运动，负载泵2打出的油液经负载换向阀进油口P1、负载换向阀回油口T1直接回油箱14，此时平衡阀1上的平衡阀控制油口c无压力，平衡阀1的主阀芯关闭。

使负载下降。补偿换向阀13处于左位，由于此时平衡阀1主阀芯处于关闭状态，补偿泵4打出的液压油经补偿泵出油口a2、补偿换向阀进油口P2、补偿换向阀第一油口A2后，在三通口h待命，补偿泵4排出的油液达到补偿泵溢流阀5设定的溢流压力后，从补偿泵溢流阀5溢流回油箱14。接着负载换向阀12至左位，负载泵2输出的油液经负载泵出油口a1、负载换向阀进油口P1、负载换向阀第一油口A1到达公共口b，其中一支路到达平衡阀控制油口c，打开平衡阀1的主阀芯，另一支路进入油马达6的油马达第一油口d，使油马达6反向旋转，带动负载在塔架15上向下运动，从油马达6上的油马达第二油口e排出的油液，到达三通口h，与补偿泵4之前待命的油液一同进入平衡阀1由于平衡阀1上的主阀芯被打开，补偿泵4排出的油不再经过补偿泵溢流阀5溢流，而是进入平衡阀1，之后经过补偿换向阀13、流量计11和冷却器10流回油箱14。由于补偿泵4打出的液压油不经过油马达6做功，故油温较低，当与负载泵2流经油马达6的液压油汇合后，还可降低对油马达6做功后油的温度，起到了冷却油温的作用。

发明人通过AMESim仿真平台(AMESim是一种一维仿真平台，提供了一个简单易用的仿真过程，来简化多领域系列的集成。只需简单地将各个元件模型连接起来，就可以精确地预测多领域智能系统的性能)建立平衡阀的性能分析仿真模型，对额定工作压力P＝7MPa，额定试验流量分别为1500L/min、3000L/min、4500L/min、6000L/min的四种平衡阀进行了仿真试验。为保持仿真与实际试验工况一致，对于不同负载泵2的流量，有不同排量的补偿泵4和油马达6与之对应，保持转速的一致性。平衡阀1试验压力为7MPa，与油马达6的输出轴连接的滚筒直径为500mm，钢绳的直径为44mm，滚筒及塔架15的机械效率为85％。其四种试验的试验参数和结果如下：

试验编号1、1500L/min平衡阀仿真试验

1.1、试验参数

1.2、试验曲线

参见图3。

1.3、试验结果

试验编号2、3000L/min平衡阀仿真试验

2.1、试验参数

2.2、试验曲线

参见图4。

2.3、试验结果

试验编号3、4500L/min平衡阀仿真试验

3.1、试验参数

3.2、试验曲线

参见图5。

3.3、试验结果

试验编号4、6000L/min平衡阀仿真试验

4.1、试验参数

4.2、试验曲线

参见图6。

4.3、试验结果

5、试验结论：

5.1、当负载泵流量为500L/min时，四种平衡阀1瞬时试验的压力稳定时间在1秒左右，满足规范要求。当负载泵流量为300L/min时，只有1500L/min平衡阀的压力稳定时间在规范范围内，其余平衡阀压力稳定时间均大于2秒。

5.2、由试验曲线可知，负载泵的流量所占比例越大，其试验结果约接近常规试验曲线。

5.3、从6000L/min平衡阀的仿真试验，可知若采用常规试验装置(即补偿泵4的流量为零)，对额定试验流量为6000L/min流量的平衡阀进行试验，所需负载泵2的流量为6000L/min，所需油马达6的排量50.00L/r，瞬时试验所需负载的重量为17.95吨。若采用本发明的瞬时试验装置，所需负载泵2的流量可减小至500L/min，油马达6的排量可减小至4.17L/r，瞬时试验所需负载的重量仅为1.497吨，即可满足试验要求，大大降低了对塔架15的承重要求，负载泵2和油马达6的功耗也明显降低，增益效果明显。

5.4、在四种平衡阀的试验中，若将本发明装置的负载泵6流量设定为500L/min，补偿泵4选用最大流量为5500L/min变量泵，即可进行试验编号1-2，2-2，3-2，4-2的试验。也就是说，原有常规试验装置只能对额定试验流量500L/min及以下的各种平衡阀进行试验。将其改造成本发明装置以后可以对额定试验流量6000L/min及以下的各种平衡阀进行试验，使其对平衡阀额定试验流量的适应范围增加了12倍。

5.5、在试验精度方面，通过比较上述四种平衡阀试验中(试验编号1-2，2-2，3-2，4-2)的压力稳定时间，可见：

当补偿泵4的流量为负载泵2流量的2倍时，本发明装置所测得的压力稳定时间与常规试验装置所测得的压力稳定时间延长0.63倍。(试验编号1-2)

当补偿泵4的流量为负载泵2流量的5倍时，本发明装置所测得的压力稳定时间与常规试验装置所测得的压力稳定时间延长0.938倍。(试验编号2-2)

当补偿泵4的流量为负载泵2流量的8倍时，本发明装置所测得的压力稳定时间与常规试验装置所测得的压力稳定时间延长1.19倍。(试验编号3-2)

当补偿泵4的流量为负载泵2流量的11倍时，本发明装置所测得的压力稳定时间与常规试验装置所测得的压力稳定时间延长1.21倍。(试验编号4-2)

由于负载泵流量和补偿泵流量的总和等于流量平衡阀的额定试验流量，从试验数据可以看出在平衡阀的额定试验流量中负载泵流量所占比例的大小与本发明装置在压力稳定时间的试验精度误差的大小呈正相关的关系，因此可以分别将本发明上述试验装置的试验数据和常规试验装置试验数据相比较，做成压力稳定时间误差数值对照曲线，或压力稳定时间试验数值修正函数表，以便对本发明上述试验装置的试验数据进行误差修正。使本发明上述试验装置所测得的试验数据，可以通过修正或换算，得出与常规试验装置试验数值相近的精确的试验结果。

Claims (7)

1.一种平衡阀瞬态试验装置，包括负载泵（2）、油马达（6）、负载换向阀（12）、负载泵溢流阀（3）、油箱（14）和负载升降执行机构，所述负载泵（2）上的进油端通向油箱，负载泵（2）上的出油端经管道分别与负载换向阀（12）上的进油端和负载泵溢流阀（3）的进油端相连通，所述的负载换向阀（12）为三位二通阀，负载换向阀（12）上的一个油口经管道分别与油马达（6）上的一个油口和平衡阀（1）的控制端相连通，油马达（6）上的另一油口与平衡阀（1）的进油端相连通，所述负载换向阀（12）上的另一油口与平衡阀（1）的出油端相连通，所述负载换向阀（12）上的回油端和负载泵溢流阀（3）的出油端分别通向油箱（14），所述油马达（6）的输出轴经负载升降执行机构与负载相连，其特征在于：有一流量补偿装置的出油端并联在油马达（6）另一油口和平衡阀（1）进油端之间的管道上。

2.根据权利要求1所述的一种平衡阀瞬态试验装置，其特征在于：所述的流量补偿装置包括补偿泵（4）、补偿换向阀（13）和补偿泵溢流阀（5），所述补偿泵（4）的进油端通向油箱（14），补偿泵（4）上的出油端经管道分别与补偿换向阀（13）的进油端和补偿泵溢流阀（5）的进油端相连通，所述的补偿换向阀（13）为二位二通阀，补偿换向阀（13）的一个出油口经管道并联在油马达（6）另一油口和平衡阀（1）进油端之间的管道上，补偿换向阀（13）的另一个出油口截止，所述补偿泵溢流阀（5）的回油端通向油箱（14）。

3.根据权利要求2所述的一种平衡阀瞬态试验装置，其特征在于：所述的补偿泵（4）为变量泵。

4.根据权利要求2所述的一种平衡阀瞬态试验装置，其特征在于：所述补偿泵溢流阀（5）的开启压力与负载泵溢流阀（3）的开启压力相同。

5.根据权利要求1所述的一种平衡阀瞬态试验装置，其特征在于：所述的负载升降执行机构包括滚筒、钢绳和塔架（15），所述滚筒的转轴与油马达（6）的输出轴相连接，所述塔架（15）的顶部设置有滑轮，所述钢绳的一端固定并缠绕在滚筒上，钢绳的另一端经塔架（15）顶部的滑轮与负载固定连接。

6.权利要求1至5中任一项所述一种平衡阀瞬态试验装置的瞬态试验方法，包括核定平衡阀（1）的额定压力和额定试验流量，安装平衡阀（1），确定负载的最小重量，连接负载，启动负载泵（2），操作负载换向阀（12），使油马达（6）带动负载上升，停止或下降的操作步骤，其特征在于：

A.当被测试的平衡阀（1）的额定试验流量小于或等于负载泵（2）的额定流量时，试验装置的操作步骤包括：

A1.根据平衡阀（1）的额定试验流量、额定工作压力、油马达（6）的输出扭矩以及负载升降执行机构的传动比及效率，确定负载的最小重量，连接负载；

A2.调整负载泵溢流阀（3）的开启压力，使负载泵溢流阀（3）的开启压力与平衡阀（1）的额定压力相适应；

A3.关闭补偿泵（4）；或在补偿换向阀（13）的出油端与补偿泵（4）的回油端导通的工位下，启动补偿泵（4），使补偿泵（4）泵出的油液流向油箱（14）；

A4.启动负载泵（2），操作负载换向阀（12），使油马达（6）带动负载上升，停止或下降；

B.当被测试的平衡阀（1）的额定试验流量大于负载泵（2）的额定流量时，试验装置的操作步骤包括：

B1.根据油马达（6）的额定输出扭矩以及负载升降执行机构的传动比和效率，确定负载的重量，连接负载；

B2.选择并安装补偿泵（4），所述补偿泵（4）的额定流量大于或等于平衡阀（1）的额定试验流量减去负载泵（2）的额定流量，所述补偿泵（4）的工作压力大于或等于平衡阀（1）的额定工作压力；

B3.调整补偿泵溢流阀（5）和负载泵溢流阀（3）的开启压力，使补偿泵溢流阀（5）和负载泵溢流阀（3）的开启压力均与平衡阀（1）的额定压力相适应；

B4.在负载换向阀（12）的进油端与回油端相通的工位下，启动负载泵（2）；

B5.操作负载换向阀（12），使油马达（6）带动负载上升或停止；

B6.在补偿换向阀（13）的进油端与回油端相通的工位下，启动补偿泵（4）；

B7.操作补偿换向阀（13），使补偿泵（4）通过补偿换向阀（13）的出油口向平衡阀（1）的进油端供油，然后操作负载换向阀（12），使负载泵（2）通过油马达（6）带动负载下降。

7.根据权利要求6所述的一种平衡阀瞬态试验装置的瞬态试验方法，其特征在于：所述的步骤B2中，当所述的补偿泵（4）为变量泵时，所述补偿泵（4）的输出流量等于平衡阀（1）的额定试验流量减去负载泵（2）的额定流量。