CN114215956A - 一种用于阀门位置指示器的标定装置及标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于阀门位置指示器的标定装置及方法，涉及阀门安装、检修技术领域，该装置包括旋调组件和显示组件，旋调组件包括相互螺接的螺旋杆和微分刻度盘，螺旋杆一端与阀门位置指示器的铁芯杆可转动连接；显示组件包括依次串接的显示仪表和电气连接器，电气连接器与阀门位置指示器的传感器线圈相连，显示仪表用于将阀位信号转换为模拟量信号，并显示模拟量信号；该方法基于上述装置进行操作，包括机械标定步骤和电气标定步骤。该标定装置及方法通过旋调组件基于螺旋运动推动阀门位置指示器的铁芯杆，再根据显示组件实时显示模拟量信号，根据模拟量信号从而对阀门位置指示器的零点位置能够进行有效判断和标定。

Description

一种用于阀门位置指示器的标定装置及标定方法

技术领域

本发明涉及阀门安装、检修技术领域，具体而言，涉及一种用于阀门位置指示器的标定装置及标定方法。

背景技术

阀门位置指示器是用于指示阀门的开关状态或开启高度(即开度)，现场实时传输和显示阀位信号，保证阀门动作的安全性。其中，连续式阀门位置指示器，因采用线性可变差动变压器式原理，内部绕制有一个初级线圈和两个次级线圈，当初级线圈提供一个交流信号时，会产生交变磁场，引起相邻两个次级线圈产生感应电动势，当传感器铁芯处于两个次级线圈正中(零点位置)时产生的感应电势大小相等，输出电压为零，当铁芯偏离零点位置时，产生的感应电势有差异，有电压信号输出。

由于连续式阀门位置指示器在安装、使用及零部件更换后，由于尺寸误差、电源波动、环境温度及元器件老化等的影响，标定点会发生漂移，若标定点发生漂移，二次仪表对漂移电压和有效信号电压无法分辨，严重时漂移电压甚至能将有效电压淹没，使阀门位置指示器的二次仪表无法正常工作。目前还没有一种有效针对阀门位置指示器进行零点位置标定的装置和方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于阀门位置指示器的标定装置及标定方法，该标定装置及标定方法通过旋调组件基于螺旋运动推动阀门位置指示器的铁芯杆，再根据显示组件实时显示模拟量信号，根据模拟量信号从而对阀门位置指示器的零点位置能够进行有效判断和标定。

本发明的实施例是这样实现的：

第一方面，一种用于阀门位置指示器的标定装置，包括旋调组件和显示组件，旋调组件包括螺旋杆和微分刻度盘，微分刻度盘具有贯通其两侧端面的通孔，通孔的内壁上加工有调节螺纹，微分刻度盘具有用于连接阀门位置指示器的连接部，螺旋杆与调节螺纹配合，且螺旋杆一端与阀门位置指示器的铁芯杆可转动连接；显示组件包括依次通过电缆串接的显示仪表和电气连接器，电气连接器与阀门位置指示器的传感器线圈的信号线相连，显示仪表用于将阀位信号转换为电流的模拟量信号，并以可读方式显示模拟量信号。

在可选地实施方式中，螺旋杆另一端穿过微分刻度盘的刻度圆周侧端面并设置有方向标，方向标能够随螺旋杆一同旋转，且方向标旋转的圆周与微分刻度盘的刻度圆周同心布置。

在可选地实施方式中，螺旋杆连接方向标的一端加工有凸台，凸台沿其轴向加工有螺纹孔，方向标非指示的一端加工有用于套接在凸台上的套孔，螺纹孔内配合有螺钉，螺钉的螺帽能够将方向标紧压在凸台上。

在可选地实施方式中，调节螺纹的螺距不大于1mm。

在可选地实施方式中，微分刻度盘的刻度圆周均分为不小于50等分。

在可选地实施方式中，铁芯杆的端部沿其轴向开设有回转槽，螺旋杆的端部成型有沿其轴向布置的回转体，回转体与回转槽转动配合。

在可选地实施方式中，显示仪表能够显示阀门位置指示器的两段次级线圈的电压输出值V_s和V_c。

第二方面，一种用于阀门位置指示器的标定方法，应用上述的用于阀门位置指示器的标定装置，方法包括如下步骤：

机械标定步骤：顺时针或者逆时针旋转螺旋杆，观察显示仪表，当模拟量信号的表达值达到预设值后，停止旋转，完成机械标定；

电气标定步骤：通过修改显示仪表的电气参数，使得该电气参数值与阀门位置指示器的量程值保持一致，完成电气标定完成。

在可选地实施方式中，螺旋杆另一端穿过微分刻度盘的刻度圆周侧端面并设置有方向标，基于方向标的旋转圆周位移量确定螺旋杆的旋转位移量。

在可选地实施方式中，模拟量信号的表达值与预设值的比对精度以及电气参数值与阀门位置指示器的量程值的比对精度精确到小数点后两位。

本发明实施例的有益效果是：

本发明实施例提供的用于阀门位置指示器的标定装置及标定方法通过采用旋调组件进行高精度调节，利用螺旋运动推动阀门位置指示器的铁芯杆线性可控运动，铁芯杆在前进或后退的时候能够再根据显示仪表显示的模拟量信号来判断铁芯杆是否到达零点位置，从而完成铁芯杆的机械标定步骤，该标定方法中还通过修改显示仪表的电气参数，使得电气参数值与所述阀门位置指示器的量程值保持一致，从而完成电气标定步骤，最终实现整个阀门位置指示器的零点标定，当然，利用该装置和该方法还能基于同样的原理和等同的操作对阀门位置指示器的关闭点及开启最高点进行标定。

总体而言，本发明实施例提供的标定装置及标定方法可适用连续式阀门位置指示器安装前、维修保养期间以及零部件更换后，对其零点(两个感应线圈电压相等的位置)、阀位关闭点以及阀位开启最高点进行标定，从而提高连续式阀位测量的准确度，避免出现输出错误或者虚假信号而导致的安全事故发生的现象。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的标定装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的旋调组件的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的显示仪表的操作界面图。

图标：100-旋调组件；101-螺旋杆；102-微分刻度盘；103-方向标；104-螺钉；105-调节螺纹；106-刻度圆周；107-回转体；108-凸台；200-显示组件；201-电气连接器；202-接线盒；203-显示仪表；300-阀门位置指示器；301-铁芯杆；302-承压外筒；303-传感器线圈的信号线。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“平行”、“垂直”等并不表示要求部件绝对平行或垂直，而是可以稍微倾斜。如“平行”仅仅是指其方向相对“垂直”而言更加平行，并不是表示该结构一定要完全平行，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

请参阅图1和图2，本实施例提供的一种用于阀门位置指示器的标定装置，能够与阀门位置指示器300，尤其是连续式阀门位置指示器进行配合使用，利用螺旋高精度调节来实现阀门位置指示器300的铁芯杆301的线性运动，从而能够完成阀门位置指示器300结构部分的标定，不仅能够实现零点位置的标定，还能实现阀位关闭点及开启最高点的标定。具体地，该标定装置包括旋调组件100和显示组件200，所述旋调组件100包括螺旋杆101和微分刻度盘102，其中，所述微分刻度盘102采用类似于法兰结构的形式，即沿微分刻度盘102的轴向具有贯通其两侧端面的通孔，通孔可以是单级孔或者多级台阶孔的形式，但需要该通孔至少一段的内壁上加工有调节螺纹105，能够便于后续螺旋杆101进行配合连接，所述微分刻度盘102具有用于连接阀门位置指示器300的连接部，连接部在本实施例中主要指带法兰孔的法兰部，能够与阀门位置指示器300的承压外筒302通过螺栓相互连接；在其他实施例中，也可以是凸起或者凹陷的部分，该部分与阀门位置指示器300的相应部分通过可拆卸式连接(如螺接、扣接、铆接或者卡接等)即可。

所述螺旋杆101与调节螺纹105配合，且螺旋杆101一端与阀门位置指示器300的铁芯杆301可转动连接，即表示螺旋杆101的杆身与调节螺纹105相互配合，螺旋杆101的端部与铁芯杆301的端部可转动连接，尤其是同轴式可转动连接，例如轴孔配合、球孔配合或者回转体与孔槽的转动配合形式，通过以上技术方案，能力利用螺旋杆101的螺旋推进运动从而带动铁芯杆301沿其轴向前进或后退，从而完成铁芯杆301零点位置的标定。

所述显示组件200包括依次通过电缆串接的显示仪表203和电气连接器201，所述电气连接器201与阀门位置指示器300的传感器线圈的信号线303相连，显示仪表203(二次仪表)用于将阀位信号转换为电流的模拟量信号，并以可读方式显示该模拟量信号。其中，在显示仪表203和电气连接器201之间可以串接接线盒202，由于铁芯杆301在运动中其两个次级线圈输出的电压值一直在发生变化，当其该两个电压值变化到指定值时，即可视为铁芯杆301运动到位并找到零点位置，同时将这个变化的信号以可读方式表现出来加以判断，便能实现整个阀门位置指示器300的零点位置标定目的。需要说明的是，利用该标定原理及过程，还可以实现阀门位置指示器300的关闭点及开启最高点的标定作业。

具体地，通过旋转螺旋杆101，螺旋杆101带动铁芯杆301运动，即有螺旋运动距离转化成线性位移，当铁芯杆301运动到位后，阀门位置指示器300产生的电压信号，通过电气连接器201及接线盒202进入变送器机箱(显示仪表203的信号转换部分)，电压信号经过变送器转换成4～20mA的模拟量信号，在显示仪表203的显示区中，显示实时的阀位信号，根据该阀位信号的具体值与预设值进行对比，方可判断出此时的铁芯杆301的运动位置及状态，从而顺利完成零点位置或者其他位置的标定。在本实施例中，所述显示仪表203能够显示阀门位置指示器300的两段次级线圈的电压输出值V_s和V_c，通过电压输出值V_s与V_c的相互比较，当两者相等时，即表示此时铁芯杆301运动到零点位置，当两者其中一者与另一者差值最大时，即表示此时铁芯杆301运动到阀位关闭点或者开启最高点的位置。

为了使得螺旋杆101的螺旋运动的高精度要求，从而达到铁芯杆301的高精度线性运动，在本实施例中，所述螺旋杆101另一端穿过微分刻度盘102的刻度圆周106侧端面并设置有方向标103，方向标103能够随螺旋杆101一同旋转，即表示螺旋杆101远离铁芯杆301的一端设置方向标103，方向标103能够随螺旋杆101的转动而转动，为了指示方向标103的转动角度，在微分刻度盘102靠近方向标103的一侧端面设置有欧刻度圆周106，方向标103旋转的圆周与微分刻度盘102的刻度圆周106同心布置，能够根据方向标103的指示端与刻度圆周106间的具体指向位置读出方向标103的旋转角度，或者也可以根据刻度圆周106的等分线来控制方向标103实际需要转动多少角度，从而为螺旋杆101的螺旋运动提供参考标准，以便于实现高精度旋转运动。

例如，所述调节螺纹105的螺距不大于1mm，以1mm为例，每当方向标103旋转一周时，铁芯杆301的线性运动距离亦为1mm，从而能够控制铁芯杆301进行微距离的线性移动。当然，所述微分刻度盘102的刻度圆周106均分为不小于50等分，以50等分为例，每当方向标103旋转一等分时，铁芯杆301的线性运动距离亦为0.02mm，以此来实现更高精度的控制，需要说明的是，刻度圆周106划分越细或者划分的等分越多，精度越高，但为了方便计算，刻度圆周106在划分时可以10的倍数作为划分基准。

由于方向标103及螺旋杆101的运动精度直接关系到铁芯杆301的线性运动精度，虽然铁芯杆301运动到位后，依靠显示组件200的准确显示即能完成标作业，但是不利于在初始操作时进行情况判断和数据采集，即不利于初始的偏移位置的计算，以及偏移情况的判断。因此应当提高方向标103及螺旋杆101运动的精度，从而提高整个检测和标定作业的可靠性，所述螺旋杆101连接方向标103的一端加工有凸台108，尤其是(多边形)环形凸台108，该凸台108沿其轴向加工有螺纹孔，所述方向标103非指示的一端加工有用于套接在凸台108上的套孔，所述螺纹孔内配合有螺钉104，当螺钉104逐渐拧紧在该螺纹孔内时，螺钉104的螺帽能够将方向标103紧压在凸台108上，从而保证方向标103与螺旋杆101之间的连接稳定性，不仅连接可靠，而且便于拆装。

此外，所述铁芯杆301的端部沿其轴向开设有回转槽，所述螺旋杆101的端部成型有沿其轴向布置的回转体107，回转体107与回转槽转动配合，即表示铁芯杆301与螺旋杆101之间采用回转体107与孔槽的转动配合形式，例如球体、半球体、柱体或者台阶柱体等，需要说明的是回转体107与回转槽质检配合精度小于0.1mm，从而保证两者在能够相对转动的情况下没还能保证不会产生太大的相对位移，以保证两者的连接可靠性。

请参阅图1～图3，本实施例提供的一种用于阀门位置指示器的标定方法，该方法利用了上述的用于阀门位置指示器的标定装置，需要说明的是，该标定装置中至少包含能够实现相应标定目的的最小的完整技术方案。所述包括如下步骤：

S1机械标定步骤：顺时针或者逆时针旋转螺旋杆101，观察显示仪表203，当模拟量信号的表达值达到预设值后，停止旋转，即完成机械标定，其中模拟量信号的表达值达到预设值可以通过比对两段次级线圈的电压输出值V_s和V_c之间的差值来判断，例如V_s和V_c相等时，即差值为零，此时铁芯杆301正好处于传感器线圈的中间位置时，视为机械零点标定完成。

S2电气标定步骤：通过修改显示仪表203的电气参数，使得该电气参数值与阀门位置指示器300的量程值保持一致，完成电气标定完成，即找到机械标定点后，需要显示仪表203根据此机械标定点完成数据显示的标定，也就是电气标定，以便于整个标定装置能够在后面进行准确且精确的判断和输出。具体地，以图3为例说明，应通过显示仪表203的显示操作区中的按键进行电气标定，方法如下：依次按“MOD”键、“6”健，输入“6666”后，再按“SET”键，进入设置界面，再通过“MOD”和“SET”上下翻页，寻找“D1”设置界面，修改参数显示区中的“D”值(电气参数值)，使“D”值与阀门位置指示器300的量程H值保持一致，此时电气标定完成。在步骤S1和步骤S2中，所述模拟量信号的表达值与预设值的比对精度以及电气参数值与阀门位置指示器300的量程值的比对精度精确到小数点后两位，即0.01mm，保证比对的精度可控。

此外，在进行步骤S1之前，还包括方向标103与螺旋杆101的安装和对标步骤，即旋转合适规格的方向标103与螺旋杆101，通过螺钉104相互紧固，假设连接螺纹105的螺距为Pmm，当微分刻度盘102旋转一周时，铁芯杆301前进或后退P mm。将微分刻度盘102均匀分成50等分，其最小调整位移为1/50×P＝0.02P mm，根据线性误差要求及阀门的开高值，则可选取适合的螺旋杆101牙距，保证标定调整的准确度。然后将微分刻度盘102与阀门位置指示器300采用法兰连接，保证连接到位后，控制方向标103和/或螺旋杆101旋转，即可进行机械标定步骤。

在机械标定步骤时，由于螺旋杆101另一端穿过微分刻度盘102的刻度圆周106侧端面并设置有方向标103，基于该方向标103的旋转圆周位移量确定螺旋杆101的旋转位移量，刻度圆周106等分越细，以他作为参照时，旋转的控制精度越高，便能提高铁芯杆301的线性动作的精度。

通过以上技术方案，利用螺旋运动原理，将高精度螺距转化成线性位移，旋转螺旋杆101前进或后退一定位移，观察显示区上的V_S和V_C值是否相等，若有偏差，继续微调旋转方向标103，直到V_S和V_C值相等为止，完成机械标定后，再通过修改显示仪表203中的电气参数进行电气标定，使显示仪表203(二次仪表)的电气参数“D”值与阀门位置指示器的量程H值保持一致，精确到小数点后两位，即0.01mm，此时电气标定完成，通过两部分的标定步骤完成连续式阀门位置指示器的零点标定作业。

综上所述，本发明提供的一种用于阀门位置指示器的标定装置及标定方法具有操作方便、快捷，阀位测量准确度和可靠度高等特点，有效提升了阀门位置指示器300动作的安全性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应当注意，在附图中所图示的结构或部件不一定按比例绘制，同时本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述，以避免不必要地限制本发明。

Claims (10)

1.一种用于阀门位置指示器的标定装置，其特征在于，包括：

旋调组件，所述旋调组件包括螺旋杆和微分刻度盘，所述微分刻度盘具有贯通其两侧端面的通孔，所述通孔的内壁上加工有调节螺纹，所述微分刻度盘具有用于连接阀门位置指示器的连接部，所述螺旋杆与所述调节螺纹配合，且所述螺旋杆一端与所述阀门位置指示器的铁芯杆可转动连接；

显示组件，所述显示组件包括依次通过电缆串接的显示仪表和电气连接器，所述电气连接器与所述阀门位置指示器的传感器线圈的信号线相连，所述显示仪表用于将阀位信号转换为电流的模拟量信号，并以可读方式显示所述模拟量信号。

2.根据权利要求1所述的用于阀门位置指示器的标定装置，其特征在于，所述螺旋杆另一端穿过所述微分刻度盘的刻度圆周侧端面并设置有方向标，所述方向标能够随所述螺旋杆一同旋转，且所述方向标旋转的圆周与所述微分刻度盘的刻度圆周同心布置。

3.根据权利要求2所述的用于阀门位置指示器的标定装置，其特征在于，所述螺旋杆连接所述方向标的一端加工有凸台，所述凸台沿其轴向加工有螺纹孔，所述方向标非指示的一端加工有用于套接在所述凸台上的套孔，所述螺纹孔内配合有螺钉，所述螺钉的螺帽能够将所述方向标紧压在所述凸台上。

4.根据权利要求1或2所述的用于阀门位置指示器的标定装置，其特征在于，所述调节螺纹的螺距不大于1mm。

5.根据权利要求4所述的用于阀门位置指示器的标定装置，其特征在于，所述微分刻度盘的刻度圆周均分为不小于50等分。

6.根据权利要求1所述的用于阀门位置指示器的标定装置，其特征在于，所述铁芯杆的端部沿其轴向开设有回转槽，所述螺旋杆的端部成型有沿其轴向布置的回转体，所述回转体与所述回转槽转动配合。

7.根据权利要求1所述的用于阀门位置指示器的标定装置，其特征在于，所述显示仪表能够显示所述阀门位置指示器的两段次级线圈的电压输出值V_s和V_c。

8.一种用于阀门位置指示器的标定方法，其特征在于，应用如权利要求1-7中任一项所述的用于阀门位置指示器的标定装置，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

机械标定步骤：顺时针或者逆时针旋转所述螺旋杆，观察所述显示仪表，当所述模拟量信号的表达值达到预设值后，停止旋转，完成机械标定；

电气标定步骤：通过修改显示仪表的电气参数，使得该电气参数值与所述阀门位置指示器的量程值保持一致，完成电气标定完成。

9.根据权利要求8所述的用于阀门位置指示器的标定方法，其特征在于，所述螺旋杆另一端穿过所述微分刻度盘的刻度圆周侧端面并设置有方向标，基于所述方向标的旋转圆周位移量确定所述螺旋杆的旋转位移量。

10.根据权利要求9所述的用于阀门位置指示器的标定方法，其特征在于，所述模拟量信号的表达值与预设值的比对精度以及电气参数值与所述阀门位置指示器的量程值的比对精度精确到小数点后两位。

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