CN111120079A - 阀门试验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及阀门技术领域内的一种阀门试验装置，包括发动机、排气主管、排气支管以及试验阀门；所述排气主管与所述发动机的排气口连通，所述排气主管上安装有调节阀；所述排气支管连通于所述排气主管，所述试验阀门安装于所述排气支管上，所述排气支管的末端安装有支管开关阀。本发明还提供了一种阀门试验方法。本发明的试验装置可模拟发动机可调增压系统阀门实际使用状态，具有压力波动的大流量高温气体在管道内流通，阀门关闭时阀门前后温差在几分钟内变化数百摄氏度，阀门安装位置存在振动情况，能够验证阀门在实际使用状态下的功能、可靠性。

Description

阀门试验装置及方法

技术领域

本发明涉及阀门技术领域，具体地，涉及一种阀门试验装置及方法，特别是一种可调阀门试验装置及方法。

背景技术

发动机可调增压技术是新兴技术，可调增压系统(包括两级增压系统、相继增压系统等)是提高发动机全工况性能的重要方式。可调增压系统通过阀门控制投入工作的增压器数量，从而实现发动机实际进气量与需求进气量的最优匹配。例如一个包含两个增压器的相继增压系统需要在其中一个增压器的涡轮和压气机管路上各安装一台阀门，以控制增压器是否投入工作。安装在涡轮前的高温阀门工作在温度可达700℃以上，振动烈度可达70mm/s以上的环境中，工作环境比工业高温阀门更加恶劣。可调增压系统用阀门在面临耐温和耐振性要求的同时还需要满足一定的密封等级，以免造成发动机排气或进气从不参与工作的增压器管路泄漏，降低发动机效率。由于阀门对于可调增压系统乃至整机性能有重要影响，需要具备很高的可靠性，因此需要一种有效的试验手段测试阀门性能。

可调增压系统阀门工作温度可高达700℃以上，在高温环境中阀体、阀杆、启闭件等零部件受热会发生变形，从而改变零部件之间的连接状态和配合关系，因此常温试验无法验证阀门在高温情况下性能。目前没有针对应用于可调增压系统阀门的试验手段，当前阀门试验试验装置都是为工业阀门设计，且以常温试验为主。

如中国专利公开号为CN105758596B，提供了一种将阀体部分放入高温炉内加热，阀门内通入由气罐或空压机提供的常温气体进行试验的实验装置。将阀门放入高温炉内，阀门是由外而内受热，与管道内部流动高温气体的实际状态是相反的，并且高温炉内温度上升缓慢，因此变形均匀，另外，从气瓶通入的压缩空气不是持续的，因此这种试验装置无法模拟出发动机上阀门内部流通高温脉冲气流，受热不均匀，温度迅速变化的实际使用工况。

如中国专利公开号为CN103308293B，公开了一种将阀门固定在安装于地面的管道上，在管道内通入经过加热装置加热的气体或油进行试验。加热气体式试验装置可更好地模拟出阀门在稳定高温气流情况下的工作情况，但无法模拟出气流温度和压力迅速变化的工况，而且无法模拟振动情况，同时，高温介质的流量和温度容易到加热装置的加热能力限制，无法持续提供大流量高温试验介质进行耐久试验。

因此，以上两种高温试验装置都难以在发动机设计阶段考察阀门性能及可靠性，均与发动机用可调增压系统的实际使用工况不同。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种阀门试验装置及方法。

本发明的目的是设计一种可以模拟发动机可调增压系统阀门实际使用状态的试验装置，即具有压力波动的大流量高温气体在管道内流通，阀门关闭时阀门前后温差在几分钟内变化数百摄氏度，阀门安装位置存在振动情况。试验装置可验证阀门在实际使用状态下的功能、可靠性和泄漏情况。

根据本发明提供的一种阀门试验装置，包括发动机、排气主管、排气支管以及试验阀门；

所述排气主管与所述发动机的排气口连通，所述排气主管上安装有调节阀；

所述排气支管连通于所述排气主管，所述试验阀门安装于所述排气支管上，所述排气支管的末端安装有支管开关阀。

一些实施方式中，所述排气支管上还安装有温度传感器和第一压力传感器，所述温度传感器及所述第一压力传感器位于所述试验阀门进气端一侧。

一些实施方式中，所述排气支管上还安装有所述第二压力传感器，所述第一压力传感器、所述试验阀门以及所述第二压力传感器沿所述排气支管内的气流方向依次排列。

一些实施方式中，还包括引管，所述引管连通于所述排气支管，所述引管与所述排气支管的连通点位于所述试验阀门排气端一侧，沿所述引管内的气流方向依次安装有引管开关阀与泄漏测试装置。

一些实施方式中，所述引管的直径小于所述排气支管的直径。

一些实施方式中，所述发动机为单缸发动机。

本发明还提供了一种阀门试验方法，采用所述的阀门试验装置，包括阀门开关测试、阀门压力损失测试以及阀门泄漏测试。

一些实施方式中，所述阀门开关测试包括如下步骤：

S1，打开支管开关阀，关闭引管开关阀，启动发动机，通过试验阀门的执行器控制其试验阀门的开关；

S2，调整发动机的运行功率和\或调节阀的开度，改变试验阀门运行工况；

S3，记录试验阀门运行工况参数。

一些实施方式中，所述阀门压力损失测试包括如下步骤：

A，打开支管开关阀，关闭引管开关阀，打开试验阀门，启动发动机；

B，调整发动机1的运行工况和\或调节阀3的开度，调节试验阀门进气端前的温度和压力；

C，记录不同工况下的阀门压力损失。

一些实施方式中，所述阀门泄漏测试包括如下步骤：

I，关闭试验阀门与支管开关阀，打开引管开关阀，启动发动机；

II，调整发动机的运行工况和\或调节阀的开度；

III，通过流量测试装置测量试验阀门的泄漏量。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明的试验装置可模拟发动机可调增压系统阀门实际使用状态，具有压力波动的大流量高温气体在管道内流通，阀门关闭时阀门前后温差在几分钟内变化数百摄氏度，阀门安装位置存在振动情况，能够验证阀门在实际使用状态下的功能、可靠性。

2、本发明试验装置采用单缸发动机排气作为阀门试验介质，单缸发动机为阀门提供持续、大流量、温度压力迅速变化的试验介质，模拟高温脉动气流冲击阀门和安装管路存在振动的实际运行工况。

3、本发明试验装置可在单缸发动机试验台架上进行简单改造，同时满足单缸发动机以及阀门试验需求。

4、本发明试验装置通过设置阀前温度传感器、阀门前后压力传感器，可测试阀门运行工况及压力损失。

5、本发明试验装置采用直径较小的引管，流量测试设备可测得较小的泄漏量，提高测试精度。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明阀门试验装置组成示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对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，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，本实施例提供一种高温阀门试验装置，包括单缸发动机1、排气主管2、调节阀3、排气支管4、温度传感器5、第一压力传感器6、试验阀门7、第二压力传感器8、引管开关阀9、引管10、泄漏量测试装置11、支管开关阀12，其中，

单缸发动机1，为高温阀门持续提供温度和压力可变的气体工作介质及振动工作环境；

排气主管2，处于常通状态，用于保证在试验阀门开关过程中单缸发动机可以稳定运行；

调节阀3，用于控制主管路与支管路的流量分配；

排气支管4，用于安装试验阀门，温度及压力传感器等试验装置；

温度传感器5，用于测量试验阀门前气流温度；

第一压力传感器6，用于测量试验阀门前气流压力；

试验阀门7，被测试设备，安装在排气支管上；

第二压力传感器8，用于测量试验阀门后气流压力，与阀门前第一压力传感器6一起可测试出阀门压力损失；

引管开关阀9，用于控制引管通断；

引管10，采用直径比较小的管路，用于引出试验阀门泄漏流量；

流量测试装置11，用于测量试验阀门泄漏流量；

支管开关阀12，用于控制支管路通断。

具体的，从单缸发动机1排气主管2引出一路排气支管4，排气主管2上安装调节阀3，用于调节排气主管2和排气支管4流量分配。试验阀门7安装在排气支管4上，试验阀门7前安装温度传感器5、第一压力传感器6测试阀前温度和压力，阀后安装第二压力传感器8测试阀后压力，和支管开关阀12，支管开关阀12控制支管通断。支管开关阀12前安装引管10，引管10上安装流量测试装置11测试阀门关闭时泄漏量，引管开关阀9控制引管通断。

本试验装置形式为从单缸发动机排气管分出支路安装试验阀门，排气主管2保持常通状态以保证单缸发动机正常工作的情况下开展阀门试验。

本试验装置采用单缸发动机排气作为阀门试验介质，单缸发动机可为阀门提供持续、大流量、温度压力迅速变化的试验介质，模拟高温脉动气流冲击阀门和安装管路存在振动的实际运行工况；同时本试验装置通过设置阀前温度传感器、阀门前后压力传感器，可测试阀门运行工况及压力损失；另外，依据阀门泄漏量较小的特点，设计直径小的引管将泄漏流量引入流量测试装置，提高阀门泄漏量的测试精度。

实施例1

将支管开关阀12打开，引管开关阀9关闭，启动单缸发动机1，通过试验阀门7的执行器控制试验阀门7开关，考核试验阀门动作及可靠性。

通过调整单缸发动机1运行和调节阀3开度可调节阀前温度和压力，改变试验阀门运行工况：

如需提高阀门工作温度、压力和流量，可提高单缸发动机1运行工率，单缸发动机功率越大，单位时间内燃烧的燃料越多，燃烧燃料需要的空气量也越大，单缸发动机排气流量、温度和压力也会增加；如需降低阀门工作温度、压力和流量，可降低单缸发动机1运行功率；单缸发动机功率一定时，适当减小调节阀3开度可减小排气主管2流量，增加排气支管4流量。

在进行开关试验时使用温度传感器5、第一压力传感器6和第二压力传感器8测试阀门运行工况参数。

在做开关试验时，调节阀3开度不能过小，以免阀门关闭时单缸发动机排气无法连续排出，影响单缸发动机运行。

实施例2

将支管开关阀12打开，引管开关阀9关闭，打开试验阀门7启动单缸发动机1；

通过调整单缸发动机1运行工况和调节阀3开度可调节阀前温度和压力，改变试验阀门运行工况，如需提高阀门工作温度、压力和流量，可提高单缸发动机1运行工况，同时适当减小调节阀3开度。如需降低阀门工作温度、压力和流量，可降低单缸发动机1运行工况，同时适当增大调节阀3开度。

根据第一压力传感器6和第二压力传感器8测量值之差可测得不同工况下阀门压力损失。

实施例3：

关闭试验阀门和支管开关阀12，打开引管开关阀9，启动单缸发动机1；

通过调整单缸发动机1运行工况改变阀前温度和压力，如需提高阀门工作温度、压力和流量，可提高单缸发动机1运行工况，同时适当减小调节阀3开度。如需降低阀门工作温度、压力和流量，可降低单缸发动机1运行工况，同时适当增大调节阀3开度；

使用流量测试装置11测试阀门泄漏量。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种阀门试验装置，其特征在于，包括发动机(1)、排气主管(2)、排气支管(4)以及试验阀门(7)；

所述排气主管(2)与所述发动机(1)的排气口连通，所述排气主管(2)上安装有调节阀(3)；

所述排气支管(4)连通于所述排气主管(2)，所述试验阀门(7)安装于所述排气支管(4)上，所述排气支管(4)的末端安装有支管开关阀(12)。

2.根据权利要求1所述的阀门试验装置，其特征在于，所述排气支管(4)上还安装有温度传感器(5)和第一压力传感器(6)，所述温度传感器(5)及所述第一压力传感器(6)位于所述试验阀门(7)进气端一侧。

3.根据权利要求2所述的阀门试验装置，其特征在于，所述排气支管(4)上还安装有所述第二压力传感器(8)，所述第一压力传感器(6)、所述试验阀门(7)以及所述第二压力传感器(8)沿所述排气支管(4)内的气流方向依次排列。

4.根据权利要求1所述的阀门试验装置，其特征在于，还包括引管(10)，所述引管(10)连通于所述排气支管(4)，所述引管(10)与所述排气支管(4)的连通点位于所述试验阀门(7)排气端一侧，沿所述引管(10)内的气流方向依次安装有引管开关阀(9)与泄漏测试装置(11)。

5.根据权利要求4所述的阀门试验装置，其特征在于，所述引管(10)的直径小于所述排气支管(4)的直径。

6.根据权利要求1所述的阀门试验装置，其特征在于，所述发动机(1)为单缸发动机。

7.一种阀门试验方法，其特征在于，采用如权利要求1-6任一所述的阀门试验装置，包括阀门开关测试、阀门压力损失测试以及阀门泄漏测试。

8.根据权利要求7所述的阀门试验方法，其特征在于，所述阀门开关测试包括如下步骤：

S1，打开支管开关阀(12)，关闭引管开关阀(9)，启动发动机(1)，通过试验阀门(7)的执行器控制其试验阀门(7)的开关；

S2，调整发动机(1)的运行功率和\或调节阀(3)的开度，改变试验阀门(7)运行工况；

S3，记录试验阀门(7)运行工况参数。

9.根据权利要求7所述的阀门试验方法，其特征在于，所述阀门压力损失测试包括如下步骤：

A，打开支管开关阀(12)，关闭引管开关阀(9)，打开试验阀门(7)，启动发动机(1)；

B，调整发动机1的运行工况和\或调节阀3的开度，调节试验阀门(7)进气端前的温度和压力；

C，记录不同工况下的阀门压力损失。

10.根据权利要求7所述的阀门试验方法，其特征在于，所述阀门泄漏测试包括如下步骤：

I，关闭试验阀门(7)与支管开关阀(12)，打开引管开关阀(9)，启动发动机(1)；

II，调整发动机(1)的运行工况和\或调节阀(3)的开度；

III，通过流量测试装置(11)测量试验阀门(7)的泄漏量。

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