專利名稱：一種閥門抗扭、彎試驗方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種閥門抗扭、彎試驗方法。
背景技術(shù)：
閥門是一種需求量大的壓力管道元件，廣泛地應(yīng)用于各類石油、天然氣開采等場合，為穩(wěn)定、輸送與控制發(fā)揮了重要的作用。近年來閥門行業(yè)發(fā)展非常迅速，但閥門質(zhì)量保證也常常被人疏忽，導(dǎo)致引發(fā)的安全性事故頻頻發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計每年世界上引發(fā)的重大生產(chǎn)事故，其中1/3是由于閥門質(zhì)量事故所造成的。因此為了進(jìn)一步提高閥門產(chǎn)品質(zhì)量水平，應(yīng)在閥門質(zhì)量檢驗上進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，目前在閥門檢驗項目包含殼體試驗、密封試驗、壽命試驗等，通過各項性能參數(shù)的試驗分析，對閥門的設(shè)計技術(shù)參數(shù)及實際工況場合的性能分析有指導(dǎo)幫助作用。然而在實際壓力管道工況上1、閥門、管道、介質(zhì)懸掛加載的自重；2、內(nèi)部介質(zhì)流動帶來的沖擊和震動；3、兩端法蘭安裝角度偏差錯位；4、閥門及管道尺寸誤差間隙；5、系統(tǒng)溫度波動的變化熱脹冷縮；6、熱處理內(nèi)應(yīng)力；7、啟閉動作等因素，使得閥門元件承受著一定的扭矩力和彎矩力。這種內(nèi)部靜載的應(yīng)力會引起閥門殼體產(chǎn)生變形，甚至超過內(nèi)部介質(zhì)對殼體的承壓力，對閥門的整體結(jié)構(gòu)存在巨大的影響。而且很多閥門制造廠在閥門的殼體壁厚、殼體加強(qiáng)筋和緊固螺栓等部件設(shè)計過程中，常常只單一考慮閥門內(nèi)部介質(zhì)對殼體結(jié)構(gòu)的影響，往往疏忽在實際工況中外部管道對閥門所施加的扭矩和彎矩載荷，這些應(yīng)力的附加余量設(shè)計并沒有設(shè)計進(jìn)去，存在著很大的安全隱患。而且有些安全性能指標(biāo)都是只通過通用的計算公式來確定安全性能的要求，并沒有有效的試驗過程來進(jìn)行分析，這樣閥門企業(yè)對于閥門的結(jié)構(gòu)設(shè)計，只能停止在理論計算基礎(chǔ)上，而且不同的閥門結(jié)構(gòu)類型都套用統(tǒng)一的計算公式，跟實際的使用工況相比有一定的性能偏差。實際壓力管道工況中閥門所承受力失效方式有內(nèi)部介質(zhì)壓力、扭矩載荷和彎矩載荷。閥門內(nèi)部介質(zhì)壓力試驗國內(nèi)外的方法標(biāo)準(zhǔn)很多，比如API598，JB/T9092-1999等，閥門抗扭矩、抗彎矩試驗國內(nèi)外的相關(guān)研究及試驗方法標(biāo)準(zhǔn)介紹較少，只有GB/T 8464-2008《鐵制和銅制螺紋連接閥門》、CJ/T180-2003《家用手動燃?xì)忾y門》標(biāo)準(zhǔn)提到了關(guān)于閥門外加扭矩力和彎矩力載荷對閥門安全性能的要求，但是試驗具體方案比較籠統(tǒng)，比如沒有明確試驗儀器的精度要求、試驗載荷所施加力值的速度要求。閥門企業(yè)進(jìn)行閥門抗扭矩試驗一般采用扭矩扳手來進(jìn)行，人工的操作過程中，力值保載的時間不容易精確把握，而且由于人工的操作，很難保證施加力值的均勻性，試驗過程比較繁瑣，裝卸比較復(fù)雜，因此常常很多企業(yè)忽視抗扭矩試驗；抗彎矩試驗是一般采用掛砝碼的方法，這種方法在砝碼的垂掛過程中，垂掛的時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于試驗的過程，而且閥門另一端的模擬管道本身的重心不容易精確計算，容易對試驗結(jié)果的判斷產(chǎn)生影響，砝碼端的懸臂梁易隨著閥門的微變形，產(chǎn)生下垂現(xiàn)象，因此通過閥門中心點的垂直力臂也發(fā)生了改變，彎矩也隨之變小，測量穩(wěn)定性和準(zhǔn)確度達(dá)不到試驗要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種精度高、穩(wěn)定性好的閥門抗扭、彎試驗方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種閥門抗扭、彎試驗方法，包括閥門抗扭安全性能試驗過程和閥門抗彎安全性能試驗過程，其中閥門抗扭安全性能試驗過程包括以下步驟a.將閥門抗扭試樣安裝在設(shè)有雙導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)的模擬管道和軸承座之間，
b.通過同軸安裝的彈性聯(lián)軸器、減速器和伺服電機(jī)給閥門抗扭試樣施加扭力，c.通過同軸安裝的動態(tài)扭矩傳感器反饋扭矩值，d.采用數(shù)字化閉環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)行試驗，即將反饋扭矩值同人員設(shè)定值比較進(jìn)入調(diào)節(jié)器，由調(diào)節(jié)器控制和調(diào)整輸出的控制指令，并將輸出值傳達(dá)至伺服電機(jī)，最終使試驗閥門穩(wěn)定在試驗人員的設(shè)定值進(jìn)行試驗；其中閥門抗彎安全性能 試驗過程包括以下步驟e.將閥門抗彎試樣安裝在可調(diào)節(jié)懸臂架和模擬管道之間，f.由伺服驅(qū)動系統(tǒng)采用平行四邊形加載法給閥門抗彎試樣施加拉力，g.通過與可調(diào)節(jié)懸臂架垂直安裝的力值傳感器反饋力值信號，保證閥門抗彎試樣在進(jìn)行試驗時所受的彎矩始終等于力值傳感器的反饋力X可調(diào)節(jié)懸臂架的力臂長度，h.采用數(shù)字化閉環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)行試驗，即將反饋力值同人員設(shè)定值比較進(jìn)入調(diào)節(jié)器，由調(diào)節(jié)器控制和調(diào)整輸出的控制指令，并將輸出值傳達(dá)至伺服驅(qū)動系統(tǒng)，最終使試驗閥門穩(wěn)定在試驗人員的設(shè)定值進(jìn)行試驗。本發(fā)明閥門抗扭、彎試驗方法的有益效果是由于閥門抗扭安全性能試驗過程和閥門抗彎安全性能試驗過程都采用數(shù)字化閉環(huán)控制系統(tǒng)，伺服驅(qū)動力輸出加載于閥門上，經(jīng)傳感器進(jìn)行反饋，反饋信號采用電流反饋信號，同人員設(shè)定值比較進(jìn)入調(diào)節(jié)器，由調(diào)節(jié)器控制和調(diào)整輸出的控制指令，傳達(dá)至伺服控制系統(tǒng)，最終使試驗閥門穩(wěn)定在試驗人員的設(shè)定值進(jìn)行試驗，從而大大提高試驗的精度和穩(wěn)定性；其中閥門抗扭安全性能試驗過程采用同軸安裝結(jié)構(gòu)，使得減速器與動態(tài)扭矩傳感器中心軸相連能順利進(jìn)行轉(zhuǎn)動能量的傳遞，解決異軸相連導(dǎo)致不同軸等問題，并且閥門試樣的扭矩值可直接從動態(tài)扭矩傳感器上感應(yīng)出來；其中閥門抗彎安全性能試驗過程采用全新的結(jié)構(gòu)設(shè)計，力矩感應(yīng)側(cè)采用可調(diào)節(jié)懸臂架支撐方案，實現(xiàn)力值傳感器與可調(diào)節(jié)懸臂架始終保持垂直，而且可調(diào)節(jié)懸臂架設(shè)計保持一定的剛性，保證在試驗前和試驗后被試驗閥彎矩更準(zhǔn)確地被感應(yīng)出，被試驗閥門的彎矩M=FX L，并且試驗前可調(diào)節(jié)懸臂架和閥門自重可以通過力值傳感器的復(fù)位進(jìn)行清零操作，使得試驗結(jié)果更加準(zhǔn)確，出口端模擬管道上施加的驅(qū)動力采用平行四邊形加載法，保證力的加載過程中，力的方向始終向下。下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。


圖I是本發(fā)明閥門抗扭、彎試驗方法中閥門抗扭安全性能試驗過程示意圖。圖2是本發(fā)明閥門抗扭、彎試驗方法中閥門抗彎安全性能試驗過程示意圖。圖3是本發(fā)明閥門抗扭、彎試驗方法中數(shù)字化閉環(huán)控制系統(tǒng)原理圖。
具體實施例方式本發(fā)明閥門抗扭、彎試驗方法的閥門抗扭安全性能試驗過程包括以下步驟；a.將閥門抗扭試樣安裝在設(shè)有雙導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)的模擬管道和軸承座之間，b.通過同軸安裝的彈性聯(lián)軸器、減速器和伺服電機(jī)給閥門抗扭試樣施加扭力，C.通過同軸安裝的動態(tài)扭矩傳感器反饋扭矩值，d.采用數(shù)字化閉環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)行試驗，即將反饋扭矩值同人員設(shè)定值比較進(jìn)入調(diào)節(jié)器，由調(diào)節(jié)器控制和調(diào)整輸出的控制指令，并將輸出值傳達(dá)至伺服電機(jī)，最終使試驗閥門穩(wěn)定在試驗人員的設(shè)定值進(jìn)行試驗。如圖I所示，所謂雙導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)即滑動導(dǎo)軌包括前后平行布置的兩根滑動導(dǎo)軌14，抗扭模擬管道16上設(shè)有分別與兩根滑動導(dǎo)軌14配合的兩個滑套15，抗扭模擬管道16的一端通過滑套15可滑動地安裝在滑動導(dǎo)軌14上，雙導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)在水平方向限制了轉(zhuǎn)動，縱向可沿著中心軸進(jìn)行滑動，使得扭轉(zhuǎn)過程中，閥門的變形及螺紋的擰入，系統(tǒng)軸向距離會縮短，出口端的模擬管道可自由滑動，從而更方便操作。如圖I所示，所謂同軸安裝即軸承座18、動態(tài)扭矩傳感器19、彈性聯(lián)軸器20、減速器21和伺服電機(jī)22依次安裝在同一條軸上，由于減速器21與動態(tài)扭矩傳感器19之間安裝彈性聯(lián)軸器20，使得減速器21與動態(tài)扭矩傳感器19中心軸相連能順利進(jìn)行轉(zhuǎn)動能量的傳遞，解決異軸相連導(dǎo)致不同軸等問題，由于動態(tài)扭矩傳感器19與軸承座18的連接采用硬連接，閥門試樣17的扭矩值可直接從動態(tài)扭矩傳感器上感應(yīng)出來。本發(fā)明閥門抗扭、彎試驗方法的閥門抗彎安全性能試驗過程包括以下步驟e.將閥門抗彎試樣安裝在可調(diào)節(jié)懸臂架和模擬管道之間，f.由伺服驅(qū)動系統(tǒng)采用平行四邊形加 載法給閥門抗彎試樣施加拉力，g.通過與可調(diào)節(jié)懸臂架垂直安裝的力值傳感器反饋力值信號，h.采用數(shù)字化閉環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)行試驗，即將反饋力值同人員設(shè)定值比較進(jìn)入調(diào)節(jié)器，由調(diào)節(jié)器控制和調(diào)整輸出的控制指令，并將輸出值傳達(dá)至伺服驅(qū)動系統(tǒng)，最終使試驗閥門穩(wěn)定在試驗人員的設(shè)定值進(jìn)行試驗。如圖2所示，所述可調(diào)節(jié)懸臂架4的前后兩端分別通過懸臂架平衡支點5固定，可調(diào)節(jié)懸臂架4的左端與力值傳感器3垂直連接，保證閥門試樣在進(jìn)行試驗時所受的彎矩始終等于力值傳感器3的反饋力X可調(diào)節(jié)懸臂架4的力臂長度，可調(diào)節(jié)懸臂架4的右端與模擬管道9之間安裝閥門抗彎試樣7，抗彎模擬管道9通過調(diào)節(jié)環(huán)8固定，拉桿10的一端與調(diào)節(jié)環(huán)8連接，拉桿10的另一端與連桿11連接為活動支點12，連桿11的另一端通過旋轉(zhuǎn)支點23固定，調(diào)節(jié)環(huán)8、抗彎模擬管道9、拉桿10、連桿11、活動支點12和旋轉(zhuǎn)支點23構(gòu)成組合連桿機(jī)構(gòu)，閥門抗彎式樣7、調(diào)節(jié)環(huán)8、活動支點12和旋轉(zhuǎn)支點23構(gòu)成平行四邊形的四點，活動支點12由伺服驅(qū)動系統(tǒng)13驅(qū)動，力值傳感器3和伺服驅(qū)動系統(tǒng)13分別與人機(jī)控制界面24相連，組合連桿機(jī)構(gòu)和伺服驅(qū)動系統(tǒng)形成平行四邊形加載法，由于采用平行四邊形加載法，保證力的加載過程中，力的方向始終向下。所述力值傳感器3采用彈簧2支撐，力值傳感器3的下方還設(shè)有鋼鏈1，力值傳感器3采用彈簧2來支撐，同時在彈簧2繃緊狀態(tài)下，靠鋼鏈I來進(jìn)行垂直限位，使得在力值施加的過程中，傳感器可以實時進(jìn)行感應(yīng)，從而使試驗結(jié)果更加準(zhǔn)確。所述數(shù)字化閉環(huán)控制系統(tǒng)試驗如圖3所示，將輸入量與輸出值通過比較器進(jìn)行比較進(jìn)入控制器，由控制器控制執(zhí)行器動作，由執(zhí)行器加載被控對象，由傳感器感應(yīng)輸出值，從而不斷調(diào)整輸出值，實現(xiàn)數(shù)字化閉環(huán)控制，最終使試驗閥門穩(wěn)定在試驗人員的設(shè)定值進(jìn)行試驗。
權(quán)利要求
1. 一種閥門抗扭、彎試驗方法，其特征在于包括閥門抗扭安全性能試驗過程和閥門抗彎安全性能試驗過程，其中閥門抗扭安全性能試驗過程包括以下步驟a.將閥門抗扭試樣安裝在設(shè)有雙導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)的模擬管道和軸承座之間，b.通過同軸安裝的彈性聯(lián)軸器、減速器和伺服電機(jī)給閥門抗扭試樣施加扭力，c.通過同軸安裝的動態(tài)扭矩傳感器反饋扭矩值，d.采用數(shù)字化閉環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)行試驗，即將反饋扭矩值同人員設(shè)定值比較進(jìn)入調(diào)節(jié)器，由調(diào)節(jié)器控制和調(diào)整輸出的控制指令，并將輸出值傳達(dá)至伺服電機(jī)，最終使試驗閥門穩(wěn)定在試驗人員的設(shè)定值進(jìn)行試驗；其中閥門抗彎安全性能試驗過程包括以下步驟e.將閥門抗彎試樣安裝在可調(diào)節(jié)懸臂架和模擬管道之間，f.伺服驅(qū)動系統(tǒng)采用平行四邊形加載法給閥門抗彎試樣施加拉力，g.通過與可調(diào)節(jié)懸臂架垂直安裝的力值傳感器反饋力值信號，保證閥門抗彎試樣在進(jìn)行試驗時所受的彎矩始終等于力值傳感器的反饋力X可調(diào)節(jié)懸臂架的力臂長度，h.采用數(shù)字化閉環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)行試驗，即將反饋力值同人員設(shè)定值比較進(jìn)入調(diào)節(jié)器，由調(diào)節(jié)器控制和調(diào)整輸出的控制指令，并將輸出值傳達(dá)至伺服驅(qū)動系統(tǒng)，最終使試驗閥門穩(wěn)定在試驗人員的設(shè)定值進(jìn)行試驗。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種閥門抗扭、彎試驗方法，包括閥門抗扭安全性能試驗過程和閥門抗彎安全性能試驗過程，采用數(shù)字化閉環(huán)控制系統(tǒng)，伺服驅(qū)動力輸出加載于閥門上，經(jīng)傳感器進(jìn)行反饋，反饋信號采用電流反饋信號，同人員設(shè)定值比較進(jìn)入調(diào)節(jié)器，由調(diào)節(jié)器控制和調(diào)整輸出的控制指令，傳達(dá)至伺服控制系統(tǒng)，最終使試驗閥門穩(wěn)定在試驗人員的設(shè)定值進(jìn)行試驗，從而大大提高試驗的精度和穩(wěn)定性；閥門抗扭、彎安全性能試驗過程采用本發(fā)明試驗結(jié)果更加準(zhǔn)確。
文檔編號G01M13/00GK102937521SQ20121047085
公開日2013年2月20日 申請日期2012年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月20日
發(fā)明者林美, 王一翔, 陳敬秒, 吳建東 申請人:浙江省泵閥產(chǎn)品質(zhì)量檢驗中心