CN107655669B - 气动调节阀机械性能检测装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气动调节阀机械性能检测装置及其检测方法，通过压力传感器检测气动调节阀的气体入口处的气压值，将该气压值作为反馈调节量向气动调节阀的气体入口输入给定压力，并检测气动调节阀的阀杆在所述给定压力下的位移，根据给定压力和位移对所述气动调节阀的机械性能进行检测，能够在脱开仪表附件的情况下，对气动调节阀进行机械性能测试，从而有效地将调节阀机械系统的故障与仪表附件等气动控制回路的故障区分开来，提高了对调节阀机械性能的检测能力。

Description

气动调节阀机械性能检测装置及其检测方法

技术领域

本发明涉及气动调节阀检测技术领域，特别是涉及一种气动调节阀机械性能检测装置及其检测方法。

背景技术

气动调节阀在运行或再鉴定过程中经常发生抖动、喘动等调节性能不满足要求的故障。这类故障可能是阀门机械部件的故障引起的，也可能是仪表附件故障导致。但是现有的技术无法快速定位到底是机械原因还是仪表原因导致了故障的发生。只能尝试着挨个更换定位器或流量放大器等仪表附件，再进行试验，如果还是不合格，则拆除所有仪表附件，对阀门机械部件进行解体检查，回装机械部件后再回装仪表附件，最后再进行再鉴定，检验阀门的性能。此种方法纯粹是靠尝试和运气来发现和定位故障原因，造成大量无谓的部件拆装工作、导致大量无谓的备件、人力和工时损耗，在比较紧急的情况下还会造成大修关键路径的增加。

为了解决上述问题，有一种传统技术采用了FLOW SCANNER阀门校验辅助工具，将电脑应用于现场阀门校验，为阀门校验提供测量手段和阀门性能的测试工具。但由于该工具不能有效地将调节阀机械系统的故障与仪表附件等气动控制回路的故障区分开来，对调节阀机械性能的检测能力较差。

发明内容

基于此，有必要针对传统技术对调节阀机械性能的检测能力较差的问题，提供一种气动调节阀机械性能检测装置及其检测方法。

一种气动调节阀机械性能检测装置，包括：

减压阀，气压控制器，测量控制系统，压力传感器以及位移传感器；

所述减压阀的压力入口与气压源机械连接，所述减压阀的压力出口通过气压控制器与气动调节阀的气体入口机械连接，所述压力传感器和位移传感器分别与测量控制系统电连接，所述测量控制系统与气压控制器电连接；

所述压力传感器检测气动调节阀的气体入口处的气压值，并将所述气压值输出至测量控制系统；

所述测量控制系统将所述气压值与气压源的输出气压值进行比较，根据比较结果生成控制量，并经由功率驱动器将所述控制量输出至气压控制器；

所述气压控制器将所述控制量转换为气压控制信号，并根据所述气压控制信号对所述气压源的输出气压进行流量控制后，输出给定压力至气动调节阀；

所述位移传感器检测气动调节阀的阀杆在所述给定压力下的位移，并将所述位移输出至测量控制系统，所述测量控制系统根据所述给定压力和位移对所述气动调节阀的机械性能进行检测。

一种气动调节阀机械性能检测方法，包括以下步骤：

检测气动调节阀入口处的气压值，将所述气压值与气压源的输出气压值进行比较，根据比较结果生成控制量；

将所述控制量转换为气压控制信号，根据所述气压控制信号对所述气压源的输出气压进行流量控制后输出给定压力至气动调节阀；

检测气动调节阀的阀杆在所述给定压力下的位移，并根据所述给定压力和位移对所述气动调节阀的机械性能进行检测。

上述气动调节阀机械性能检测装置及其检测方法，通过压力传感器检测气动调节阀的气体入口处的气压值，将该气压值作为反馈调节量向气动调节阀的气体入口输入给定压力，并检测气动调节阀的阀杆在所述给定压力下的位移，根据给定压力和位移对所述气动调节阀的机械性能进行检测，能够在脱开仪表附件的情况下，对气动调节阀进行机械性能测试，从而有效地将调节阀机械系统的故障与仪表附件等气动控制回路的故障区分开来，提高了对调节阀机械性能的检测能力。

附图说明

图1为一个实施例的气动调节阀机械性能检测装置的结构示意图；

图2为一个实施例的排气控制气路结构原理图；

图3为一个实施例的进气控制气路结构原理图；

图4为一个实施例的膜盒压力流量自动调节过程框图；

图5为一个实施例的下位机测量与控制系统框图；

图6为一个实施例的气动调节阀机械性能检测方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行说明。

如图1所示，本发明实施例提供一种气动调节阀机械性能检测装置，可包括：

减压阀，气压控制器，测量控制系统，压力传感器以及位移传感器；

所述减压阀的压力入口与气压源机械连接，所述减压阀的压力出口通过气压控制器与气动调节阀的气体入口机械连接，所述压力传感器和位移传感器分别与测量控制系统电连接，所述测量控制系统与气压控制器电连接；

所述压力传感器检测气动调节阀的气体入口处的气压值，并将所述气压值输出至测量控制系统；

所述测量控制系统将所述气压值与气压源的输出气压值进行比较，根据比较结果生成控制量，并经由功率驱动器将所述控制量输出至气压控制器；

所述气压控制器将所述控制量转换为气压控制信号，并根据所述气压控制信号对所述气压源的输出气压进行流量控制后，输出给定压力至气动调节阀；

所述位移传感器检测气动调节阀的阀杆在所述给定压力下的位移，并将所述位移输出至测量控制系统，所述测量控制系统根据所述给定压力和位移对所述气动调节阀的机械性能进行检测。

气动调节阀故障可分为阀体机械装置故障和电控装置故障，本发明的装置部分具备取代原调节阀的气动控制部分，可利用工具提供的调节阀气动控制系统来控制调节阀动作，同时检测气动调节阀的膜盒气压和阀杆位移参数，通过膜盒气压与位移参数变化曲线来求解行程、阀门B.S值、阀门盘根摩擦力、阀门落座力等，从而判断阀门机械有无异常。在一个实施例中，具体的求解方式如下：

行程：最大位移量即为阀门行程，每个阀门的行程是有一定标准的，超出标准即为不合格，即有机械故障。

B.S值(benchi set)：即阀门弹簧的最小预紧力(B.S值最小值)和阀门全行程时的最大弹簧力(B.S值最大值)，在曲线上的表现为位移等于0时的拐点对应的压力值减去位移等于0时的盘根摩擦力所得的值为弹簧的最小预紧力，位移刚好到达最小位移的拐点对应的压力减去位移刚好到达最小位移时的盘根摩擦力所得的值即为阀门全行程时的最大弹簧力，该B.S值也是有一定标准的，超出标准即为不合格，即有机械故障。

阀门盘根摩擦力：即盘根等机械部件导致的摩擦力，该摩擦力根据曲线求解方法是经过一个位移点，作一条垂直于X轴(位移轴)的直线，与位移-压力曲线相交得到两个交点(X，Y1)和(X，Y2)(Y1＞Y2)，则该位移处的盘根摩擦力为(Y1-Y2)/2乘以隔膜有效面积。盘根摩擦力有经验值，如果明显超出经验值或者盘根摩擦力曲线有剧烈变化则有机械故障。

阀门落座力：阀门全关时作用在阀门密封面上的作用力，对于失气关的阀门落座力是位移回归0时的拐点对应的压力乘以隔膜盒有效面积，对于失气开启的阀门落座力是最大供气压力减去位移最大时的拐点对应的压力值得到的压力值乘以隔膜有效面积。

本发明的装置部分的结构主要包括量个部分，膜盒压力控制部分，以及压力和位移测量部分，如图1所示。

膜盒压力控制部分：压力控制部分主要分以下环节：由压力传感器的信号作为测量控制系统的反馈信号，由测量控制系统根据给定压力信号和反馈信号之差经智能控制算法输出控制量，送入气压控制器(进一步地，控制量可通过D/A转换装置转换为模拟量再送入气压控制器)。经气压控制器将控制量转化为气压信号，最后将气压源按给定压力输送给气动调节阀，以达到控制给定气压的压力和流量的目的。例如，气压控制器可将气压源的输出压力按80％的比例输出至气动调节阀。该80％为示例性数值，实际情况不限于此。

在一个具体实施例中，气压控制器可包括两部分结构，即进气控制气路和排气控制气路；所述进气控制气路的气体入口连接到气压源，所述进气控制气路的输入控制端连接到气压控制器，所述进气控制气路的气体出口连接到气动调节阀的气体入口；所述排气控制气路的气体入口连接到气动调节阀的气体入口，所述排气控制气路的输入控制端连接到气压调节器。

如图2和图3所示，分别给出了进气控制气路和排气控制气路的一种具体实现方式。其中，排气控制气路可包括：

第一电磁阀V1，第二电磁阀V2，第一节流阀V3，减压阀V4，以及第一精密流量控制器V5；

所述第一电磁阀V1和第二电磁阀V2分别连接到气动调节阀的流量入口，所述第一电磁阀V1连接第一节流阀V3，所述第二电磁阀V2通过减压阀V4连接第一精密流量控制器V5；

排气时，第一电磁阀V1关闭，第二电磁阀V2开启，第一精密流量控制器V5对所述气压源的输出气压进行流量控制，将气动调节阀的膜盒内的气体排出；

若气动调节阀入口处的气压值退出给定压力测试区，第一电磁阀开启V1，第二电磁阀V2关闭，第一节流阀V3对所述气压源的输出气压进行流量控制，将气动调节阀的膜盒内的气体排出。

在上述实施例中，第一电磁阀V1可以用作快出阀，当第一电磁阀V1开启时，该条排气气路连通，膜盒内的气体通过该气路排出；当第一电磁阀V1关闭时，该条排气气路断开，膜盒内的气体不通过该气路排出。通过调整第一节流阀V3，可以控制膜盒内的气体以较快速度排出。第二电磁阀V2可以用作慢出阀，当第二电磁阀V2开启时，该条排气气路连通，膜盒内的气体通过该气路排出；当第二电磁阀V2关闭时，该条排气气路断开，膜盒内的气体不通过该气路排出。通过调整第一精密流量控制器V5，可以控制膜盒内的气体以较慢速度排出。在一个实施例中，当气动调节阀的阀杆处于回程状态下，可以先进行慢排气，此时的排气速度由第一精密流量控制器V5控制；当气动调节阀的气体入口处的气压退出测试区时，再进行快排气，此时的排气速度由第一节流阀V3控制。

进气控制气路包括：

第三电磁阀V6，第四电磁阀V7，第二节流阀V8，背压阀V9，以及第二精密流量控制器V10；

所述第三电磁阀V6和第四电磁阀V7分别连接气压源，所述第三电磁阀连接第二节流阀V8，所述第四电磁阀V7通过第二精密流量控制器V9连接背压阀V10，所述第三电磁阀V6和背压阀V10分别连接到气动调节阀的气体入口；

进气过程中，第一电磁阀V1、第三电磁阀V6和第四电磁阀V7关闭，第二电磁阀V2开启，将气动调节阀的膜盒内的气体排空；

进气后，第三电磁阀V6开启，第四电磁阀V7关闭，第二节流阀V8对所述气压源的输出气压进行流量控制后输出给定压力至气动调节阀；

在气动调节阀入口处的气压值接近给定压力测试区之后，第三电磁阀V6关闭，第四电磁阀V7开启，第二精密流量控制器V9对所述气压源的输出气压进行流量控制后输出给定压力至气动调节阀；

在气动调节阀入口处的气压值达到最大压力测试区之后，第四电磁阀V7在接收到点动控制信号时开启。

在上述实施例中，第三电磁阀V6可以用作快进阀，当第三电磁阀V6开启时，该条进气气路连通，气压源输出的气体通过该气路送入气动调节阀的气体入口；当第三电磁阀V6关闭时，该条进气气路断开，气压源输出的气体不通过该气路。通过调整第二节流阀V8，可以控制气压源输出的气体以较快速度送入气动调节阀的气体入口。第四电磁阀V7可以用作慢进阀，当第四电磁阀V7开启时，该条进气气路连通，气压源输出的气体通过该气路送入气动调节阀的气体入口；当第四电磁阀V7关闭时，该条进气气路断开，气压源输出的气体不通过该气路。通过调整第二精密流量控制器V9，可以控制气压源输出的气体以较慢速度送入气动调节阀的气体入口。在一个实施例中，当气动调节阀的阀杆处于进程状态下，可以先进行快进气，此时的进气速度由第二精密流量控制器V9控制；当气动调节阀的气体入口处的气压接近测试区时，再进行慢进气，此时的进气速度由第二节流阀V8控制。

由于精密流量控制器要求阀的两端压力均衡，安装了背压阀和减压阀。

整个进气和排气的控制过程如图4所示。图中，Count表示计时时间，t1表示第一时间，t2表示第二时间。应当说明的是，通过图2所示的进气控制气路，可以精确地控制气动调节阀的进气，在一个实施例中，可以实现气动调节阀的膜盒内的压力的匀速变化，从而克服弹簧力使得阀门匀速动作。基于此，可以对进气的时间进行计时，根据计时时间以及进气的速度估计膜盒内的气压是否达到测试区。例如，对于进程，可认为在计时时间小于或等于第一时间的情况下，膜盒内还残留有气体，从而执行慢排气操作，以便排空膜盒内的气体；在计时时间大于第一时间且小于第二时间的情况下，为降低由于突然进气使得压力传感器信号大幅震荡，从而影响诊断结果，此时应执行慢进气操作；在计时时间大于或等于第二时间的情况下，可检测膜盒内的气压接近给定压力测试区，从而可执行点动进气操作，即点动控制第四电磁阀的开关，直到膜盒内的压力达到最大压力测试区，在压力达到最大测试区时开启保持定时器，使膜盒内的压力在定时时间内始终保持在最大压力测试区。若保持定时器的定时时间到时，保持完成标志置1，表示保压完成。

回程时，保持完成标志为1，可以检测保持完成标志，若未检测到，则结束本次判断，并继续检测保持完成标志的值，直到保持定时器工作完成时，会将保持完成标志位置1，然后进入判断卸压是否完毕的流程，若未卸压完毕，则先进行慢排气，当气压退出测试区时进行快排气，此时的排气速度由节流阀来限制；在卸压完毕之后，则结束测试，可以保存速度-时间数据。进一步地，可以设置流程定时器，流程定时器在测试开始时启动，并在测试结束时关闭，流程定时器的功能是完成从开始诊断，到诊断结束这一个完整诊断流程，包括对压力和位移的检测，进气、排气与保压控制等。更进一步地，还可以设置延时定时器，用来降低突然进气时，对系统的冲击，延时定时器可以在进气时开启，在测试结束时关闭。测试结束后，可以再次开始慢排气，回到进气测试过程。

压力和位移测量部分：膜盒压力检测通过安装在调节阀入口的压力传感器检测输入阀体的气体压力，位移检测通过安装在阀杆移动端和外壳固定端的位移传感器来实现，两路信号经测量A/D接口转化为数字量送入测量控制系统，从而可实时绘制阀门行程对进气压力的曲线图。同时测量控制系统经计算分析阀门盘根摩擦力、阀门落座力等结论参数。

在一个实施例中，位移传感器可采用Celesco拉线式位移传感器，位移测量量程：0-500mm，精度：0.02％F.S，并设计了专用的卡装工具；压力传感器可采用GE公司的压力传感器，压力测量量程：0-8bar，精度：0.1％F.S。

在一个实施例中，测量控制系统可包括上位机与下位机，所述下位机的输入端分别与所述压力传感器和位移传感器相连接，所述下位机的输出端分别与所述上位机的输入端和气压控制器的控制端相连接。在实际应用中，上位机可由笔记本电脑等智能终端承担控制指令收发、数据收集和数据分析工作；下位机负责数据采集和压力控制，结构如图5所示。上位机中可安装调节阀故障诊断工具软件，通过该软件可实现故障的自动检测以及数据处理，并输出诊断结果。上位机和下位机之间可通过串口(例如，RS232串口)进行通信，或者通过局域网(例如，WIFI网络)通信。上位机还可设置人机交互工具，用于接收人工操作指令。下位机将传感器采集到的数据发送到上位机，上位机将控制指令发送到下位机。下位机可包括单片机和AD转换器，AD转换器将传感器采集到的数据转换为数字量，并经过单片机进行处理后将数字输出(Digital Output，DO)量输出至气压控制器和上位机。进一步地，下位机还可通过继电器与气压控制器相连接，具体地，可通过继电器1与快进阀相连接，通过继电器2与慢进阀相连接，通过继电器3与快出阀相连接，并通过继电器4与慢出阀相连接。

压力和位移信号分别通过高精度的传感器将物理量转换成了电信号，数据采集器完成了高精度模数转换，通过上位机的数据处理，系统可以实现高精度的各物理信号的测量。下位机采集经上位机处理的数据，并输出控制量至功率驱动器，以实现对气动调节阀的精确控制。

测量控制系统的软件主要包括：传感器标定、系统自检、阀门参数设置、控制参数设置、自动检测与控制、数据处理、数据分析与保存7个部分。

传感器标定主要是获得传感器所对应的物理量的真值，利用预先给定的标准值对应实际测量值，通过拟合值软件建立拟合模型，即标定结果。

标定步骤可包括：

(1)选择标定方法，多次拟合或者分段拟合，本步骤为可选步骤；

(2)将满量程范围中选取多个标定点；

(3)多个标定点都采集完成后，建立拟合模型；

(4)根据拟合模型对传感器进行标定，保存标定数据和拟合模型。

自动检测与控制部分主要发出指令，控制膜盒压力变化，并观察调节阀杆的位移，自动完成控制调节阀由关闭状态-完全开启-关闭状态，完成整个测试过程，同时获得压力和位移随时间的变化序列。

数据处理部分一方面可运用标定模型将测量值进行转化为实际物理量的信息，另一方面可进行数字滤波，消除噪声干扰。

数据分析部分可将得到的位移和压力信息绘制出分析要用的坐标图，通过膜盒气压与位移参数变化曲线来求解阀门盘根摩擦力、阀门落座力等，从而判断阀门机械有无异常。

经测试试验数据表明，本发明可以作为现场调节阀故障分析工具，在排除阀门本身机械故障方面具备超越现有技术的能力，设计合理，提高了对调节阀机械性能的检测能力。

系统实现了高精度的压力与流量的动态测量，具备稳定控制气压按给定要求变化的能力，可以自动完成压力和位移关系曲线的拐点的自动分析能力，具备分析阀门盘根摩擦力、阀门落座力的能力，为调节阀现场故障分析提供了有力条件，为核电站安全保护工作奠定了好的基础。

本发明可以用于所有基地各机组的常规岛气动调节阀的检修和故障诊断中：一是，在气动调节阀发生故障时，脱开仪表附件，单独对阀门的机械部分进行检测，判断是否是机械部件导致了该故障；二是，在完成机械检修后对阀门进行检测，以保证阀门机械部分无任何故障的，减小阀门交给仪表后又进行机械返工的事件，减少备件损耗，节约人力和物力，降低工时损耗。例如，L113大修期间，L1GSS152VL进行阀体解体检修工作，在完成仪表附件的回装，进行再鉴定时，发现阀门存在局部喘动故障。仪表人员更换定位器等仪表附件后，无好转迹象，机械人员又进行了两次盘根更换工作(首先要进行仪表附件的拆除)，耗费了一个星期的时间，拆装仪表附件3次，机械部件2次，还是未找到阀门喘动的根本原因。于是，利用本发明的气动阀机械性能检测装置对阀门进行测试，发现在未紧固盘根力矩的情况下盘根摩擦力就已经很大，因此判断为是盘根太紧导致的喘动故障。基于此分析，重新设计了盘根的内外径尺寸，请盘根生产厂家重新生产了一套盘根，回装至现场后，阀门的喘动故障消除了。

本发明不仅可用于气动调节阀的检测也可用于气动开关阀的检测。

本发明可以提高专业的气动调节阀检修能力，可以快速判断气动调节阀的故障点，节约检修工期，节约人力和物力；也可以保证检修后的阀门机械部件无故障，减少仪表附件的重复拆装，避免仪表附件的寿命损耗，同时，降低不必要的工时损耗。

另外，气动调节阀出现抖动或喘动等调节性能差的故障是大修中经常遇到的老大难问题，利用本发明可以对解决该问题有很大的帮助。

值得一提的是，现有技术中有一些方案是直接通过电信号来对整个气动调节阀性能检测装置进行控制，这种控制方式存在以下缺点：第一，必须先安装仪表附件(例如，将电信号转换为气压信号的电气转换器件和定位器等)才能正常工作；第二，现有的控制方式只能检测出气动调节阀存在故障，而无法明确区分该故障是机械系统的故障还是仪表附件等气动控制回路的故障。而本发明则同时采用了气源控制与电信号控制，在仪表附件未回装时即可检测调节阀的机械部件性能。

如图6所示，本发明实施例还提供一种气动调节阀机械性能检测方法，可包括以下步骤：

S1，检测气动调节阀入口处的气压值，将所述气压值与气压源的输出气压值进行比较，根据比较结果生成控制量；

S2，将所述控制量转换为气压控制信号，根据所述气压控制信号对所述气压源的输出气压进行流量控制后输出给定压力至气动调节阀；

S3，检测气动调节阀的阀杆在所述给定压力下的位移，并根据所述给定压力和位移对所述气动调节阀的机械性能进行检测。

本实施例的气动调节阀机械性能检测方法可基于上述气动调节阀机械性能检测装置实现。例如，在步骤S1中，可由气动调节阀机械性能检测装置中的压力传感器检测气压值，由气动调节阀机械性能检测装置中的测量控制系统将所述气压值与气压源的输出气压值进行比较，根据比较结果生成控制量；在步骤S2中，可由气动调节阀机械性能检测装置中的压力调节器将控制量转换为气压控制信号，由气动调节阀机械性能检测装置中的压力放大器根据气压控制信号对气压源的输出气压进行流量控制后输出给定压力至气动调节阀；步骤S3可由气动调节阀机械性能检测装置中的测量控制系统实现。用于实现上述气动调节阀机械性能检测方法的气动调节阀机械性能检测装置的实施例与前文的气动调节阀机械性能检测装置的实施例相同，此处不再赘述。

在一个实施例中，在根据所述气压控制信号对所述气压源的输出气压进行流量控制后输出给定压力至气动调节阀时，可具体根据以下方式控制输出至气动调节阀的压力：首先，在进气之前，先以第一排气速度将气动调节阀内的气体排空；排空后，以第一进气速度对气压源的输出气压进行流量控制后输出给定压力至气动调节阀；若气动调节阀入口处的气压值接近给定压力测试区，以第二进气速度对气压源的输出气压进行流量控制后输出给定压力至气动调节阀；若气动调节阀入口处的气压值达到最大压力测试区，对气压源的输出气压进行点动控制；其中，第一进气速度大于第二进气速度。

上述进气过程可基于图3所示的进气控制气路实现。具体地，第三电磁阀V6可以用作快进阀，当第三电磁阀V6开启时，该条进气气路连通，气压源输出的气体通过该气路送入气动调节阀的气体入口；当第三电磁阀V6关闭时，该条进气气路断开，气压源输出的气体不通过该气路。通过调整第二节流阀V8，可以控制气压源输出的气体以较快速度送入气动调节阀的气体入口。第四电磁阀V7可以用作慢进阀，当第四电磁阀V7开启时，该条进气气路连通，气压源输出的气体通过该气路送入气动调节阀的气体入口；当第四电磁阀V7关闭时，该条进气气路断开，气压源输出的气体不通过该气路。通过调整第二精密流量控制器V9，可以控制气压源输出的气体以较慢速度送入气动调节阀的气体入口。在一个实施例中，当气动调节阀的阀杆处于进程状态下，可以先进行快进气，此时的进气速度由第二精密流量控制器V9控制；当气动调节阀的气体入口处的气压接近测试区时，再进行慢进气，此时的进气速度由第二节流阀V8控制。

在完成进气之后，可以进行排气。排气时，可以第二排气速度将气动调节阀的膜盒内的气体排出；若气动调节阀入口处的气压值退出给定压力测试区，以第三排气速度将气动调节阀的膜盒内的气体排出；其中，第三排气速度大于第二排气速度。上述排气过程可基于图2所示的排气控制气路实现。具体地，第一电磁阀V1可以用作快出阀，当第一电磁阀V1开启时，该条排气气路连通，膜盒内的气体通过该气路排出；当第一电磁阀V1关闭时，该条排气气路断开，膜盒内的气体不通过该气路排出。通过调整第一节流阀V3，可以控制膜盒内的气体以较快速度排出。第二电磁阀V2可以用作慢出阀，当第二电磁阀V2开启时，该条排气气路连通，膜盒内的气体通过该气路排出；当第二电磁阀V2关闭时，该条排气气路断开，膜盒内的气体不通过该气路排出。通过调整第一精密流量控制器V5，可以控制膜盒内的气体以较慢速度排出。在一个实施例中，当气动调节阀的阀杆处于回程状态下，可以先进行慢排气，此时的排气速度由第一精密流量控制器V5控制；当气动调节阀的气体入口处的气压退出测试区时，再进行快排气，此时的排气速度由第一节流阀V3控制。

整个进气和排气的控制过程如图4所示。应当说明的是，通过图3所示的进气控制气路，可以精确地控制气动调节阀的进气，在一个实施例中，可以实现气动调节阀的膜盒内的压力的匀速变化，从而克服弹簧力使得阀门匀速动作。基于此，可以对进气的时间进行计时，根据计时时间以及进气的速度估计膜盒内的气压是否达到测试区。例如，对于进程，可认为在计时时间小于或等于第一时间的情况下，膜盒内还残留有气体，从而执行慢排气操作，以便排空膜盒内的气体；在计时时间大于第一时间且小于第二时间的情况下，为降低由于突然进气使得压力传感器信号大幅震荡，从而影响诊断结果，此时应执行慢进气操作；在计时时间大于或等于第二时间的情况下，可检测膜盒内的气压接近给定压力测试区，从而可执行点动进气操作，即点动控制第四电磁阀的开关，直到膜盒内的压力达到最大压力测试区，在压力达到最大测试区时开启保持定时器，使膜盒内的压力在定时时间内始终保持在最大压力测试区。若保持定时器的定时时间到时，保持完成标志置1，表示保压完成。

回程时，保持完成标志为1，可以检测保持完成标志，若未检测到，则结束本次判断，并继续检测保持完成标志的值，直到保持定时器工作完成时，会将保持完成标志位置1，然后进入判断卸压是否完毕的流程，若未卸压完毕，则先进行慢排气，当气压退出测试区时进行快排气，此时的排气速度由节流阀来限制；在卸压完毕之后，则结束测试，可以保存速度-时间数据。进一步地，可以设置流程定时器，流程定时器在测试开始时启动，并在测试结束时关闭，流程定时器的功能是完成从开始诊断，到诊断结束这一个完整诊断流程，包括对压力和位移的检测，进气、排气与保压控制等。更进一步地，还可以设置延时定时器，用来降低突然进气时，对系统的冲击，延时定时器可以在进气时开启，在测试结束时关闭。测试结束后，可以再次开始慢排气，回到进气测试过程。

进一步地，本发明实施例的气动调节阀机械性能检测方法在采用压力传感器测量压力值之前，还可以对压力传感器进行标定，然后，可通过标定后的压力传感器检测气动调节阀入口处的气压值。进一步地，本发明实施例的气动调节阀机械性能检测方法在采用位移传感器测量位移之前，还可以对位移传感器进行标定，然后，可通过标定后的位移传感器检测所述阀杆在所述给定压力下的位移。

以对压力传感器进行标定为例，在标定时，可以在所述压力传感器的量程内选择多个标定点；根据所述多个标定点建立拟合模型；根据所述拟合模型对所述压力传感器进行标定。可保存标定数据和拟合模型。可选地，在选择多个标定点之前，还可以选择标定方法，包括多次拟合方法或者分段拟合方法。可通过类似的方式对位移传感器进行标定，此处不再赘述。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。

计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种气动调节阀机械性能检测装置，其特征在于，包括：

减压阀，气压控制器，测量控制系统，压力传感器以及位移传感器；

所述减压阀的压力入口与气压源机械连接，所述减压阀的压力出口通过气压控制器与气动调节阀的气体入口机械连接，所述压力传感器和位移传感器分别与测量控制系统电连接，所述测量控制系统与气压控制器电连接；

所述压力传感器检测气动调节阀的气体入口处的气压值，并将所述气压值输出至测量控制系统；

所述测量控制系统将所述气压值与气压源的输出气压值进行比较，根据比较结果生成控制量，并经由功率驱动器将所述控制量输出至气压控制器；

所述气压控制器将所述控制量转换为气压控制信号，并根据所述气压控制信号对所述气压源的输出气压进行流量控制后，输出给定压力至气动调节阀；

所述位移传感器检测气动调节阀的阀杆在所述给定压力下的位移，并将所述位移输出至测量控制系统，所述测量控制系统根据所述给定压力和位移对所述气动调节阀的机械性能进行检测；

所述气压控制器包括进气控制气路；所述进气控制气路在检测到气动调节阀的膜盒内的气压接近给定压力测试区时，执行点动进气操作，在压力达到最大测试区时使膜盒内的压力在定时时间内始终保持在最大压力测试区。

2.根据权利要求1所述的气动调节阀机械性能检测装置，其特征在于，所述气压控制器包括排气控制气路；

所述进气控制气路的气体入口连接到气压源，所述进气控制气路的输入控制端连接到气压控制器，所述进气控制气路的气体出口连接到气动调节阀的气体入口；

所述排气控制气路的气体入口连接到气动调节阀的气体入口，所述排气控制气路的输入控制端连接到气压控制器。

3.根据权利要求2所述的气动调节阀机械性能检测装置，其特征在于，所述排气控制气路包括：

第一电磁阀，第二电磁阀，第一节流阀，减压阀，以及第一精密流量控制器；

所述第一电磁阀和第二电磁阀分别连接到气动调节阀的流量入口，所述第一电磁阀连接第一节流阀，所述第二电磁阀通过减压阀连接第一精密流量控制器；

排气时，第一电磁阀关闭，第二电磁阀开启，第一精密流量控制器对所述气压源的输出气压进行流量控制，将气动调节阀的膜盒内的气体排出；

若气动调节阀入口处的气压值退出给定压力测试区，第一电磁阀开启，第二电磁阀关闭，第一节流阀对所述气压源的输出气压进行流量控制，将气动调节阀的膜盒内的气体排出。

4.根据权利要求3所述的气动调节阀机械性能检测装置，其特征在于，所述进气控制气路包括：

第三电磁阀，第四电磁阀，第二节流阀，背压阀，以及第二精密流量控制器；

所述第三电磁阀和第四电磁阀分别连接气压源，所述第三电磁阀连接第二节流阀，所述第四电磁阀通过第二精密流量控制器连接背压阀，所述第三电磁阀和背压阀分别连接到气动调节阀的气体入口；

进气过程中，第一电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀关闭，第二电磁阀开启，将气动调节阀的膜盒内的气体排空；

进气后，第三电磁阀开启，第四电磁阀关闭，第二节流阀对所述气压源的输出气压进行流量控制后输出给定压力至气动调节阀；

在气动调节阀入口处的气压值接近给定压力测试区之后，第三电磁阀关闭，第四电磁阀开启，第二精密流量控制器对所述气压源的输出气压进行流量控制后输出给定压力至气动调节阀；

在气动调节阀入口处的气压值达到最大压力测试区之后，第四电磁阀在接收到点动控制信号时开启。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的气动调节阀机械性能检测装置，其特征在于，所述测量控制系统包括上位机和下位机；

所述下位机的输入端分别与所述压力传感器和位移传感器相连接，所述下位机的输出端分别与所述上位机的输入端和气压控制器的控制端相连接。

6.一种基于权利要求1至5任意一项所述的气动调节阀机械性能检测装置的气动调节阀机械性能检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

检测气动调节阀入口处的气压值，将所述气压值与气压源的输出气压值进行比较，根据比较结果生成控制量；

将所述控制量转换为气压控制信号，根据所述气压控制信号对所述气压源的输出气压进行流量控制后输出给定压力至气动调节阀；

检测气动调节阀的阀杆在所述给定压力下的位移，并根据所述给定压力和位移对所述气动调节阀的机械性能进行检测；

还包括步骤：进气控制气路在检测到气动调节阀的膜盒内的气压接近给定压力测试区时，执行点动进气操作，在压力达到最大测试区时使膜盒内的压力在定时时间内始终保持在最大压力测试区。

7.根据权利要求6所述的气动调节阀机械性能检测方法，其特征在于，根据所述气压控制信号对所述气压源的输出气压进行流量控制后输出给定压力至气动调节阀的步骤包括：

进气之前，以第一排气速度将气动调节阀内的气体排空；

排空后，以第一进气速度对气压源的输出气压进行流量控制后输出给定压力至气动调节阀；

若气动调节阀入口处的气压值接近给定压力测试区，以第二进气速度对气压源的输出气压进行流量控制后输出给定压力至气动调节阀；

若气动调节阀入口处的气压值达到最大压力测试区，对气压源的输出气压进行点动控制；

其中，第一进气速度大于第二进气速度。

8.根据权利要求6所述的气动调节阀机械性能检测方法，其特征在于，在据所述气压控制信号对所述气压源的输出气压进行流量控制后输出给定压力至气动调节阀之后，还包括以下步骤：

排气时，以第二排气速度将气动调节阀的膜盒内的气体排出；

若气动调节阀入口处的气压值退出给定压力测试区，以第三排气速度将气动调节阀的膜盒内的气体排出；

其中，第三排气速度大于第二排气速度。

9.根据权利要求6所述的气动调节阀机械性能检测方法，其特征在于，还包括以下步骤：

对所述压力传感器和位移传感器进行标定；

通过标定后的压力传感器检测气动调节阀入口处的气压值，通过标定后的位移传感器检测所述阀杆在所述给定压力下的位移。

10.根据权利要求9所述的气动调节阀机械性能检测方法，其特征在于，对所述压力传感器进行标定的步骤包括：

在所述压力传感器的量程内选择多个标定点；

根据所述多个标定点建立拟合模型；

根据所述拟合模型对所述压力传感器进行标定。

11.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求6至10任一项所述的方法的步骤。

12.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求 6至10任一项所述的方法的步骤。