CN203849009U - 一种阀门电动装置寿命试验台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种阀门电动装置寿命试验台，包括工作台、待测阀门电动装置、用于向待测阀门电动装置提供加载扭矩的液压控制装置以及电气控制操作台，电气控制操作台分别与阀门电动装置和液压控制装置以及工作台形成电路连接；待测阀门电动装置在承受活塞加载的扭矩进行试验时，阀门电动装置输出的扭矩与工作时间之间存在线性比例关系。通过液压控制装置为阀门电动装置提供的负载扭矩，可以为阀门电动装置模拟出更加真实的阀门运行状态，提高对阀门电动装置测试的效率，使测试过程变得更加简单，并且测试参数呈动态显示，精确性也能得到保证，自动化程度得到提高。

Description

一种阀门电动装置寿命试验台

技术领域

本实用新型涉及一种阀门电动装置寿命试验台。 

背景技术

阀门电动装置是实现阀门程控、自控和遥控不可缺少的驱动设备，普通阀门电动装置生产企业使用的寿命试验检测方法一般效率低、测试过程复杂，测试参数不能动态呈现，精度也不能保证，而且需要人员日夜值守。 

按阀门的真实运行要求，负载特性如图1所示，阀门电动装置寿命试验时，以运行扭矩运转，以最大控制扭矩关闭(即图一中竖线部分所表示)。这样控制阀门试验不能准确地模拟阀门真实的工作情况。 

原来一般企业的阀门电动装置寿命试验台是使用碟形弹簧模拟阀门负载，寿命试验过程存在许多缺点，不能满足试验规程要求。 

电气控制采用接触器、继电器控制分立元件和简单的碟形弹簧控制装置，不能进行阀门电动装置试验的实时数据采集、分析和通讯，扭矩是间接测量，即通过阀门电动装置上力矩保护确定最大扭矩的形式，无法读出运行过程中的实时扭矩，所以每次试验开始前需要很长的调试校正过程，降低了阀门电动装置寿命试验的准确性，难以满足用户要求。 

寿命试验要做10000次左右，为了缩短试验时间，一般采取阀门电动装置连续工作，这样对于短时工作制的阀门电动装置电机会引起发热增加，一般试验台没有循环冷却系统，寿命试验只能采用人工冷却，劳动强度很大，容易产生安全事故。 

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种阀门电动装置寿命试验台，使调整阀门电动装置在万次寿命试验中，阀门电动装置的负载特性能够完全满足阀门的真实运行状态要求。 

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种阀门电动装置寿命试验台，包括工作台、待测阀门电动装置、用于向待测阀门电动装置提供加载扭矩的液压控制装置以及电气控制操作台，电气控制操作台分别与阀门电动装置和液压控制装置以及工作台形成电路连接； 

所述的液压控制装置包括油箱、三位四通电磁换向阀以及油缸，三位四通电磁换向阀具有第一接口、第二接口、第三接口以及第四接口，所述油箱与第一接口管路连通，在该管路上设置有油泵，油缸的进油口和出油口分别经管道与第二接口和第三接口连通，第四接口经回油管与油箱连通，在第四接口与油箱之间的回油管的管路上设置有比例溢流阀和压力传感器； 

所述的阀门电动装置安装在工作台上，阀门电动装置的输出转轴下端经扭矩传感器和扭矩传动丝杠与油缸的活塞连接，所述扭矩传动丝杠与工作台形成螺纹配合，扭矩传动丝杠的上端经扭矩传感器与输出转轴连接；扭矩传动丝杠经扭矩传感器带动与工作台上的螺母螺旋转动实现上下运动，从而带动油缸的活塞上下运动； 

进一步的，所述的工作台包括台板和底部的四根立柱，待测阀门电动装置经螺母套筒安装在台板上，扭矩传动丝杠与台板之间形成螺纹配合，扭矩传动丝杠穿过螺母套筒并与螺母套筒螺纹配合连接。 

进一步的，所述的扭矩传动丝杠下端穿过台板与活塞连接，扭矩传动丝杠 的下端部安装有用于保持扭矩传动丝杠稳定性的水平撑杆，水平撑杆与扭矩传动丝杠螺纹配合，水平撑杆的两端分别安装有铜套，两端的铜套分别与两侧的立柱接触，所述的铜套为半圆形结构。 

进一步的，所述立柱上设置有上限位开关、下限位开关和加载开关，加载开关位于上限位开关和下限位开关之间，上限位开关、下限位开关和加载开关分别与电气控制操作台形成电路连接； 

当铜套与上限位开关触碰时，扭矩传动丝杠停止上行；当铜套与加载开关触碰时，扭矩传动丝杠加载运行；当铜套与下限位开关触碰时，扭矩传动丝杠停止下行； 

阀门电动装置处于运行阶段时，所述的铜套位于上限位开关和加载开关之间；阀门电动装置处于加载阶段时，所述的铜套位于加载开关和下限位开关之间。 

进一步的，位于第一接口进口处的管路上安装有用于保护三位四通电磁换向阀换向安全的第一溢流阀，所述的第一溢流阀为电磁溢流阀，并且与电气控制操作台形成电路连接。 

进一步的，位于油泵出口处的管路上连通有第二溢流阀。 

进一步的，位于油缸进油口和出油口的管路上分别设置有单向节流阀。 

进一步的，所述油箱与三位四通电磁换向阀之间的管路上还安装有过滤器和单向阀，过滤器设置在油泵和油箱之间的管路上。 

进一步的，所述的电气控制操作台包括工控机、PLC和扩展单元，该工控机具有液晶显示触摸屏，PLC接受工控机传输的数据以及扭矩传感器所反馈的参数，所述比例溢流阀的比例溢流输出调节经由PLC的扩展单元控制。 

进一步的，所述工作台上还设置有用于对阀门电动装置的电机进行降温的冷却装置。 

本实用新型的有益效果是：通过液压控制装置为阀门电动装置提供负载扭矩，可以为阀门电动装置模拟出更加真实的阀门运行状态，提高阀门电动装置测试的效率，使测试过程变得更加简单，并且测试参数呈动态显示，精确性也能得到保证，自动化程度得到提高。 

采用触摸屏工控机和PLC，替换接触器、继电器控制系统，对传感器和检测仪表进行实时数据采集，同时建立友好的人机界面，使整个试验系统操作运行更加简单直观，而且可以实时修改和监控控制参数，并记录和输出。 

增加循环水冷却装置，及时冷却阀门电动装置的电机，保证整个寿命试验顺利完成。 

附图说明

下面结合附图对本实用新型进一步说明。 

图1是改造前试验台的负载特性； 

图2是公称扭矩小于1200N.M阀门电动装置的负载特性； 

图3是阀门开向和关向的标准测试时间的示意图； 

图4是液压控制装置中的液压控制原理图； 

图5是本实用试验台的示意图； 

图6是扭矩传动丝杠与螺母套筒、工作台之间的连接结构示意图； 

图7是试验台控制结构框图。 

图中1、工作台，2、阀门电动装置，3、液压控制装置，4、电气控制操作台，5、冷却装置，6、螺母套筒，7、扭矩传感器，8、扭矩传动 丝杠，9、水平撑杆，91、滑块；31、油箱，32、三位四通电磁换向阀，33、油缸，34、油泵，35、比例溢流阀，36、第一溢流阀，37、第二溢流阀，38、单向节流阀，39、过滤器，331、活塞，11、台板，12、立柱，13、上限位开关，14、下限位开关，15、加载开关。 

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作进一步的说明。这些附图均为简化的示意图仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。 

如图4图5图6所示，一种阀门电动装置寿命试验台，包括工作台1、待测阀门电动装置2、用于向待测阀门电动装置2提供加载扭矩的液压控制装置3以及电气控制操作台4，电气控制操作台4分别与阀门电动装置2和液压控制装置3以及工作台1形成电路连接。 

液压控制装置3包括油箱31、三位四通换向阀32以及油缸33，三位四通电磁换向阀32具有第一接口、第二接口、第三接口以及第四接口，油箱31与第一接口管路连通，在该管路上设置有油泵34，油缸33的进油口和出油口分别经管道与第二接口和第三接口连通，第四接口经回油管与油箱31连通，在第四接口与油箱31之间的回油管的管路上设置有比例溢流阀35和压力传感器。 

阀门电动装置2安装在工作台1上，阀门电动装置2的输出转轴下端经扭矩传动丝杠8与油缸33的活塞331连接，扭矩传动丝杠8与工作台1形成螺纹配合，扭矩传动丝杠8的上端经扭矩传感器7与输出转轴连接传动；扭矩传动丝杠8经扭矩传感器7带动与工作台1螺旋转动实现上下运动，从而带动油缸 33的活塞331上下运动；待测阀门电动装置2阀门电动装置2提供的扭矩与阀门真实工作状态下的扭矩特性一致。 

阀门电动装置2在承受活塞推动杆331加载扭矩进行试验时，阀门电动装置2依次经历运行阶段和加载阶段，在加载阶段，阀门电动装置2提供的扭矩与工作时间之间存在线性比例关系。 

工作台1包括台板11和底部的四根立柱12，待测阀门电动装置2经螺母套筒6安装在台板11上，扭矩传动丝杠8与台板11之间形成螺纹配合，扭矩传动丝杠8穿过螺母套筒6并与螺母套筒6螺纹配合连接；扭矩传动丝杠8与螺母套筒6之间的连接结构为，在螺母套筒6内安装有轴套，轴套与螺母套筒6之间通过滚珠轴承形成转动配合，扭矩传动丝杠8穿过轴套并且是与轴套的内圈形成螺纹配合，由于有螺母套筒6的存在一是可以将阀门电动装置2稳定的固定在台板11上，二是可以有效保持扭矩传动丝杠8的稳定性，避免扭矩传动丝杠8在拉动活塞推动杆331上行的时候出现左右晃动的现象。 

扭矩传动丝杠8下端穿过台板11与活塞331连接，扭矩传动丝杠8的下端部安装有用于保持扭矩传动丝杠8稳定性的水平撑杆9，水平撑杆9与扭矩传动丝杠8螺旋配合，水平撑杆9的两端分别安装有铜套91，铜套91为半圆形结构，并且两端的铜套91分别与两侧的立柱12接触。铜套91为半圆形的结构主要是为了避免铜套与立柱之间出现卡塞的现象。 

水平撑杆9的存在也是为了保持扭矩传动丝杠8的稳定性，避免扭矩传动丝杠8的下端在拉动活塞331上行的时候出现左右晃动的现象。 

立柱12上设置有上限位开关13、下限位开关14和加载开关15，加载开关15位于上限位开关13和下限位开关14之间，上限位开关13、下限位开关14 和加载开关15分别与电气控制操作台4形成电路连接。 

当铜套91与上限位开关13触碰时，扭矩传动丝杠8停止上行；当铜套91与加载开关15触碰时，扭矩传动丝杠8加载运行；当铜套91与下限位开关14触碰时，扭矩传动丝杠8停止下行。 

当阀门电动装置2处于运行阶段时，铜套91位于上限位开关13和加载开关15之间，阀门电动装置2处于加载阶段时，铜套91位于加载开关15和下限位开关14之间。当铜套91与加载开关15相接触的时候，PLC控制比例溢流阀工作，从而活塞对扭矩传动丝杠8提供加载扭矩，此时的阀门电动装置2的输出转轴开始负载运行，当铜套91与加载开关相接触时扭矩传动丝杠8停止下行。 

位于第一接口进口处的管路上安装有用于保护三位四通电磁换向阀32换向安全的第一溢流阀36，第一溢流阀36为电磁溢流阀，并且与电气控制操作台4形成电路连接。通过该电磁溢流阀可使三位四通电磁换向阀32在换向的时候，将背压回路所产生的高压释放掉，避免换向时背压端的高压瞬时加载到低压输入端，冲击和影响输入回路油泵等低压元器件的正常使用，确保液压输入端的使用寿命，第一溢流阀36承担三位四通电磁换向阀32智能保护换向功能。 

位于油泵34出口处的管路上连通有第二溢流阀37。在第二溢流阀37的进油管路上设置有压力表，经过第二溢流阀37可以控制从油泵34中输入的油压，稳定进入第一接口时的油缸33的油压，避免不稳定的油压对三位四通电磁换向阀32等元器件产生冲击影响。 

在油缸33进油口和出油口的管路上分别设置有单向节流阀38。经两单向节流阀38可以确保油缸33的正常工作，使油缸33的活塞331在伸缩时具有稳定的油压控制，避免油缸活塞331伸缩时发生抖动和倾斜。在油箱31与三位四通 电磁换向阀32之间的管路上还安装有过滤器39和单向阀，过滤器39设置在油泵34和油箱31之间的管路上，保持油缸33液压油的清洁，单向阀的主要作用是防止液压油回流油泵出口，损坏油泵34，确保液压控制装置3的液压系统具有稳定的油压进行工作。 

工作台1上还设置有用于对阀门电动装置2的电机进行降温的冷却装置5。在试验的过程中阀门电动装置2寿命试验需要做10000次左右的连续试验，而阀门电动装置2的电机是短时间工作制的电机，长时间连续工作电机会产生发热的现象，所以工作台1上还设置有用于对阀门电动装置2的电机进行降温的冷却装置5，冷却装置5用于及时冷却阀门电动装置2的电机，保证整个寿命试验顺利完成。 

电气控制操作台4包括工控机、PLC(可编程控制器)和扩展单元，该工控机具有液晶显示触摸屏，PLC接受工控机传输的数据以及扭矩传感器7所反馈的参数，比例溢流阀35的溢流比例经扩展单元控制。上限位开关13、下限位开关14和加载开关15分别与PLC电连接，受PLC控制。 

实际操作时，操作人员将阀门电动装置2的试验参数要求通过工控机上的液晶显示触摸屏输入工控机，工控机将输入参数进行修正转换，传送给PLC，PLC将试验参数和扭矩传感器7实时反馈的阀门电动装置2的扭矩参数进行比较运算，同时进行非线性补偿后传送给扩展单元，扩展单元将参数转化成标准电流控制比例溢流阀35，比例溢流阀35根据输入电流调节油缸33背压回路中的背压值，背压变化使油缸33的活塞331上下移动产生阻力变化，活塞331的阻力变化调节阀门电动装置2的加载扭矩，使扭矩完全按照阀门的真实运行工作状态下的扭矩负载特性变化，该真实情况即如图2所示，阀门电动装置2的加载 过程，即图中斜线部分所表示。 

如以推力表示，即以三分之一的最大推力运行，以最大推力关闭，负载特性如图2所示。阀门电动装置2一开一关为运转一次。每运转一次的时间为40s。即开10s，停10s，关10s，停10s。操作时间特性如图3所示。 

如果阀门电动装置2扭矩因干扰产生波动，扭矩传感器7会立即响应，PLC会同步调节比例溢流阀35，使背压回路的液压变化满足扭矩的试验要求。阀门电动装置2的电机的冷却控制直接由PLC根据温度变化进行控制。所以试验台的整体控制流程如图7所示。 

液压控制装置3的液压系统中，比例溢流阀35控制油缸33出油管路上的油压(即油缸33的背压)，比例溢流阀35可根据试验要求改变溢流口的大小，完成控制所在管路的油压；油缸33的活塞331在伸出或缩回的过程中，经三位四通电磁换向阀32可使油缸33的出油管路都是保持在比例溢流阀35所在的回油管上。液压系统提供油缸33的输入油压，油泵34、第一溢流阀36、第二溢流阀37各压力表组成液压系统的输入端；比例溢流阀35控制油缸33出油管路上的背压实现对高压加载时的扭矩比例调节，压力传感器实现实时监控高压端压力，完成监控背压，连接电气控制操作台4实现对液压系统的保护，它们构成背压输出端。 

试验台可自动按设置的数据调整负载，负载特性与阀门的真实运行相符，触摸屏界面方便实现操作和设置，阀门电动装置2输出扭矩的实时跟踪调节控制、试验对象的循环冷却、阀门电动装置2加载和过程数据记录的自动化控制过程。 

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关 工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。 

Claims (10)

1.一种阀门电动装置寿命试验台，其特征是，包括工作台（1）、待测阀门电动装置（2）、用于向待测阀门电动装置（2）提供加载扭矩的液压控制装置（3）以及电气控制操作台（4），电气控制操作台（4）分别与阀门电动装置（2）和液压控制装置（3）以及工作台（1）形成电路连接； 

所述的液压控制装置（3）包括油箱（31）、三位四通电磁换向阀（32）以及油缸（33），三位四通电磁换向阀（32）具有第一接口、第二接口、第三接口以及第四接口，所述油箱（31）与第一接口管路连通，在该管路上设置有油泵（34），油缸（33）的进油口和出油口分别经管道与第二接口和第三接口连通，第四接口经回油管与油箱（31）连通，在第四接口与油箱（31）之间的回油管的管路上设置有比例溢流阀（35）和压力传感器； 

所述的阀门电动装置（2）安装在工作台（1）上，阀门电动装置（2）的输出转轴下端经扭矩传动丝杠（8）与油缸（33）的活塞（331）连接，所述扭矩传动丝杠（8）与工作台（1）形成螺纹配合，扭矩传动丝杠（8）的上端经扭矩传感器（7）与输出转轴连接传动；扭矩传动丝杠（8）经扭矩传感器（7）带动与工作台（1）螺旋转动实现上下运动，从而带动油缸（33）的活塞（331）上下运动。 

2.根据权利要求1所述的一种阀门电动装置寿命试验台，其特征是，所述的工作台（1）包括台板（11）和底部的四根立柱（12），待测阀门电动装置（2）经螺母套筒（6）安装在台板（11）上，扭矩传动丝杠（8）与台板（11）之间形成螺纹配合，扭矩传动丝杠（8）穿过螺母套筒（6）并与螺母套筒（6）螺纹配合连接。 

3.根据权利要求2所述的一种阀门电动装置寿命试验台，其特征是，所述 的扭矩传动丝杠（8）下端穿过台板（11）与活塞（331）连接，扭矩传动丝杠（8）的下端部安装有用于保持扭矩传动丝杠（8）稳定性的水平撑杆（9），水平撑杆（9）与扭矩传动丝杠（8）螺纹配合，水平撑杆（9）的两端分别安装有铜套（91），两端的铜套（91）分别与两侧的立柱（12）接触，所述的铜套（91）为半圆形结构。 

4.根据权利要求3所述的一种阀门电动装置寿命试验台，其特征是，所述立柱（12）上设置有上限位开关（13）、下限位开关（14）和加载开关（15），加载开关（15）位于上限位开关（13）和下限位开关（14）之间，上限位开关（13）、下限位开关（14）和加载开关（15）分别与电气控制操作台（4）形成电路连接； 

当铜套（91）与上限位开关（13）触碰时，扭矩传动丝杠（8）停止上行；当铜套（91）与加载开关（15）触碰时，扭矩传动丝杠（8）加载运行；当铜套（91）与下限位开关（14）触碰时，扭矩传动丝杠（8）停止下行； 

阀门电动装置（2）处于运行阶段时，所述的铜套（91）位于上限位开关（13）和加载开关（15）之间；阀门电动装置（2）处于加载阶段时，所述的铜套（91）位于加载开关（15）和下限位开关（14）之间。 

5.根据权利要求1所述的一种阀门电动装置寿命试验台，其特征是，位于第一接口进口处的管路上安装有用于保护三位四通电磁换向阀（32）换向安全的第一溢流阀（36），所述的第一溢流阀（36）为电磁溢流阀，并且与电气控制操作台（4）形成电路连接。 

6.根据权利要求1所述的一种阀门电动装置寿命试验台，其特征是，位于油泵（34）出口处的管路上连通有第二溢流阀（37）。 

7.根据权利要求1所述的一种阀门电动装置寿命试验台，其特征是，位于油缸（33）进油口和出油口的管路上分别设置有单向节流阀（38）。 

8.根据权利要求1所述的一种阀门电动装置寿命试验台，其特征是，所述油箱（31）与三位四通电磁换向阀（32）之间的管路上还安装有过滤器（39）和单向阀，过滤器（39）设置在油泵（34）和油箱（31）之间的管路上。 

9.根据权利要求1所述的一种阀门电动装置寿命试验台，其特征是，所述的电气控制操作台（4）包括工控机、PLC和扩展单元，该工控机具有液晶显示触摸屏，PLC接受工控机传输的数据以及扭矩传感器（7）所反馈的参数，所述比例溢流阀的比例溢流输出调节经由PLC的扩展单元控制。 

10.根据权利要求1所述的一种阀门电动装置寿命试验台，其特征是，所述工作台（1）上还设置有用于对阀门电动装置的电机进行降温的冷却装置（5）。