专利名称：一种阀门抗扭、弯试验方法
技术领域：
本发明涉及一种阀门抗扭、弯试验方法。
背景技术：
阀门是一种需求量大的压力管道元件，广泛地应用于各类石油、天然气开采等场合，为稳定、输送与控制发挥了重要的作用。近年来阀门行业发展非常迅速，但阀门质量保证也常常被人疏忽，导致引发的安全性事故频频发生。据统计每年世界上引发的重大生产事故，其中1/3是由于阀门质量事故所造成的。因此为了进一步提高阀门产品质量水平，应在阀门质量检验上进行严格把关，目前在阀门检验项目包含壳体试验、密封试验、寿命试验等，通过各项性能参数的试验分析，对阀门的设计技术参数及实际工况场合的性能分析有指导帮助作用。然而在实际压力管道工况上1、阀门、管道、介质悬挂加载的自重；2、内部介质流动带来的冲击和震动；3、两端法兰安装角度偏差错位；4、阀门及管道尺寸误差间隙；5、系统温度波动的变化热胀冷缩；6、热处理内应力；7、启闭动作等因素，使得阀门元件承受着一定的扭矩力和弯矩力。这种内部静载的应力会引起阀门壳体产生变形，甚至超过内部介质对壳体的承压力，对阀门的整体结构存在巨大的影响。而且很多阀门制造厂在阀门的壳体壁厚、壳体加强筋和紧固螺栓等部件设计过程中，常常只单一考虑阀门内部介质对壳体结构的影响，往往疏忽在实际工况中外部管道对阀门所施加的扭矩和弯矩载荷，这些应力的附加余量设计并没有设计进去，存在着很大的安全隐患。而且有些安全性能指标都是只通过通用的计算公式来确定安全性能的要求，并没有有效的试验过程来进行分析，这样阀门企业对于阀门的结构设计，只能停止在理论计算基础上，而且不同的阀门结构类型都套用统一的计算公式，跟实际的使用工况相比有一定的性能偏差。实际压力管道工况中阀门所承受力失效方式有内部介质压力、扭矩载荷和弯矩载荷。阀门内部介质压力试验国内外的方法标准很多，比如API598，JB/T9092-1999等，阀门抗扭矩、抗弯矩试验国内外的相关研究及试验方法标准介绍较少，只有GB/T 8464-2008《铁制和铜制螺纹连接阀门》、CJ/T180-2003《家用手动燃气阀门》标准提到了关于阀门外加扭矩力和弯矩力载荷对阀门安全性能的要求，但是试验具体方案比较笼统，比如没有明确试验仪器的精度要求、试验载荷所施加力值的速度要求。阀门企业进行阀门抗扭矩试验一般采用扭矩扳手来进行，人工的操作过程中，力值保载的时间不容易精确把握，而且由于人工的操作，很难保证施加力值的均匀性，试验过程比较繁琐，装卸比较复杂，因此常�：芏嗥笠岛鍪涌古ぞ厥匝椋豢雇渚厥匝槭且话悴捎霉翼缆氲姆椒ǎ庵址椒ㄔ陧缆氲拇构夜讨校构业氖奔湓对洞笥谑匝榈墓蹋曳帕硪欢说哪Ｄ夤艿辣旧淼闹匦牟蝗菀拙芳扑悖菀锥允匝榻峁呐卸喜跋欤缆攵说男哿阂姿孀欧诺奈⒈湫危麓瓜窒螅虼送ü胖行牡愕拇怪绷Ρ垡卜⑸烁谋洌渚匾菜嬷湫。饬课榷ㄐ院妥既范却锊坏绞匝橐�。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种精度高、稳定性好的阀门抗扭、弯试验方法。为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案一种阀门抗扭、弯试验方法，包括阀门抗扭安全性能试验过程和阀门抗弯安全性能试验过程，其中阀门抗扭安全性能试验过程包括以下步骤a.将阀门抗扭试样安装在设有双导轨结构的模拟管道和轴承座之间，
b.通过同轴安装的弹性联轴器、减速器和伺服电机给阀门抗扭试样施加扭力，c.通过同轴安装的动态扭矩传感器反馈扭矩值，d.采用数字化闭环控制系统进行试验，即将反馈扭矩值同人员设定值比较进入调节器，由调节器控制和调整输出的控制指令，并将输出值传达至伺服电机，最终使试验阀门稳定在试验人员的设定值进行试验；其中阀门抗弯安全性能 试验过程包括以下步骤e.将阀门抗弯试样安装在可调节悬臂架和模拟管道之间，f.由伺服驱动系统采用平行四边形加载法给阀门抗弯试样施加拉力，g.通过与可调节悬臂架垂直安装的力值传感器反馈力值信号，保证阀门抗弯试样在进行试验时所受的弯矩始终等于力值传感器的反馈力X可调节悬臂架的力臂长度，h.采用数字化闭环控制系统进行试验，即将反馈力值同人员设定值比较进入调节器，由调节器控制和调整输出的控制指令，并将输出值传达至伺服驱动系统，最终使试验阀门稳定在试验人员的设定值进行试验。本发明阀门抗扭、弯试验方法的有益效果是由于阀门抗扭安全性能试验过程和阀门抗弯安全性能试验过程都采用数字化闭环控制系统，伺服驱动力输出加载于阀门上，经传感器进行反馈，反馈信号采用电流反馈信号，同人员设定值比较进入调节器，由调节器控制和调整输出的控制指令，传达至伺服控制系统，最终使试验阀门稳定在试验人员的设定值进行试验，从而大大提高试验的精度和稳定性；其中阀门抗扭安全性能试验过程采用同轴安装结构，使得减速器与动态扭矩传感器中心轴相连能顺利进行转动能量的传递，解决异轴相连导致不同轴等问题，并且阀门试样的扭矩值可直接从动态扭矩传感器上感应出来；其中阀门抗弯安全性能试验过程采用全新的结构设计，力矩感应侧采用可调节悬臂架支撑方案，实现力值传感器与可调节悬臂架始终保持垂直，而且可调节悬臂架设计保持一定的刚性，保证在试验前和试验后被试验阀弯矩更准确地被感应出，被试验阀门的弯矩M=FX L，并且试验前可调节悬臂架和阀门自重可以通过力值传感器的复位进行清零操作，使得试验结果更加准确，出口端模拟管道上施加的驱动力采用平行四边形加载法，保证力的加载过程中，力的方向始终向下。下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的描述。
图I是本发明阀门抗扭、弯试验方法中阀门抗扭安全性能试验过程示意图。图2是本发明阀门抗扭、弯试验方法中阀门抗弯安全性能试验过程示意图。图3是本发明阀门抗扭、弯试验方法中数字化闭环控制系统原理图。
具体实施例方式本发明阀门抗扭、弯试验方法的阀门抗扭安全性能试验过程包括以下步骤；a.将阀门抗扭试样安装在设有双导轨结构的模拟管道和轴承座之间，b.通过同轴安装的弹性联轴器、减速器和伺服电机给阀门抗扭试样施加扭力，C.通过同轴安装的动态扭矩传感器反馈扭矩值，d.采用数字化闭环控制系统进行试验，即将反馈扭矩值同人员设定值比较进入调节器，由调节器控制和调整输出的控制指令，并将输出值传达至伺服电机，最终使试验阀门稳定在试验人员的设定值进行试验。如图I所示，所谓双导轨结构即滑动导轨包括前后平行布置的两根滑动导轨14，抗扭模拟管道16上设有分别与两根滑动导轨14配合的两个滑套15，抗扭模拟管道16的一端通过滑套15可滑动地安装在滑动导轨14上，双导轨结构在水平方向限制了转动，纵向可沿着中心轴进行滑动，使得扭转过程中，阀门的变形及螺纹的拧入，系统轴向距离会缩短，出口端的模拟管道可自由滑动，从而更方便操作。如图I所示，所谓同轴安装即轴承座18、动态扭矩传感器19、弹性联轴器20、减速器21和伺服电机22依次安装在同一条轴上，由于减速器21与动态扭矩传感器19之间安装弹性联轴器20，使得减速器21与动态扭矩传感器19中心轴相连能顺利进行转动能量的传递，解决异轴相连导致不同轴等问题，由于动态扭矩传感器19与轴承座18的连接采用硬连接，阀门试样17的扭矩值可直接从动态扭矩传感器上感应出来。本发明阀门抗扭、弯试验方法的阀门抗弯安全性能试验过程包括以下步骤e.将阀门抗弯试样安装在可调节悬臂架和模拟管道之间，f.由伺服驱动系统采用平行四边形加 载法给阀门抗弯试样施加拉力，g.通过与可调节悬臂架垂直安装的力值传感器反馈力值信号，h.采用数字化闭环控制系统进行试验，即将反馈力值同人员设定值比较进入调节器，由调节器控制和调整输出的控制指令，并将输出值传达至伺服驱动系统，最终使试验阀门稳定在试验人员的设定值进行试验。如图2所示，所述可调节悬臂架4的前后两端分别通过悬臂架平衡支点5固定，可调节悬臂架4的左端与力值传感器3垂直连接，保证阀门试样在进行试验时所受的弯矩始终等于力值传感器3的反馈力X可调节悬臂架4的力臂长度，可调节悬臂架4的右端与模拟管道9之间安装阀门抗弯试样7，抗弯模拟管道9通过调节环8固定，拉杆10的一端与调节环8连接，拉杆10的另一端与连杆11连接为活动支点12，连杆11的另一端通过旋转支点23固定，调节环8、抗弯模拟管道9、拉杆10、连杆11、活动支点12和旋转支点23构成组合连杆机构，阀门抗弯式样7、调节环8、活动支点12和旋转支点23构成平行四边形的四点，活动支点12由伺服驱动系统13驱动，力值传感器3和伺服驱动系统13分别与人机控制界面24相连，组合连杆机构和伺服驱动系统形成平行四边形加载法，由于采用平行四边形加载法，保证力的加载过程中，力的方向始终向下。所述力值传感器3采用弹簧2支撑，力值传感器3的下方还设有钢链1，力值传感器3采用弹簧2来支撑，同时在弹簧2绷紧状态下，靠钢链I来进行垂直限位，使得在力值施加的过程中，传感器可以实时进行感应，从而使试验结果更加准确。所述数字化闭环控制系统试验如图3所示，将输入量与输出值通过比较器进行比较进入控制器，由控制器控制执行器动作，由执行器加载被控对象，由传感器感应输出值，从而不断调整输出值，实现数字化闭环控制，最终使试验阀门稳定在试验人员的设定值进行试验。
权利要求
1. 一种阀门抗扭、弯试验方法，其特征在于包括阀门抗扭安全性能试验过程和阀门抗弯安全性能试验过程，其中阀门抗扭安全性能试验过程包括以下步骤a.将阀门抗扭试样安装在设有双导轨结构的模拟管道和轴承座之间，b.通过同轴安装的弹性联轴器、减速器和伺服电机给阀门抗扭试样施加扭力，c.通过同轴安装的动态扭矩传感器反馈扭矩值，d.采用数字化闭环控制系统进行试验，即将反馈扭矩值同人员设定值比较进入调节器，由调节器控制和调整输出的控制指令，并将输出值传达至伺服电机，最终使试验阀门稳定在试验人员的设定值进行试验；其中阀门抗弯安全性能试验过程包括以下步骤e.将阀门抗弯试样安装在可调节悬臂架和模拟管道之间，f.伺服驱动系统采用平行四边形加载法给阀门抗弯试样施加拉力，g.通过与可调节悬臂架垂直安装的力值传感器反馈力值信号，保证阀门抗弯试样在进行试验时所受的弯矩始终等于力值传感器的反馈力X可调节悬臂架的力臂长度，h.采用数字化闭环控制系统进行试验，即将反馈力值同人员设定值比较进入调节器，由调节器控制和调整输出的控制指令，并将输出值传达至伺服驱动系统，最终使试验阀门稳定在试验人员的设定值进行试验。
全文摘要
本发明涉及一种阀门抗扭、弯试验方法，包括阀门抗扭安全性能试验过程和阀门抗弯安全性能试验过程，采用数字化闭环控制系统，伺服驱动力输出加载于阀门上，经传感器进行反馈，反馈信号采用电流反馈信号，同人员设定值比较进入调节器，由调节器控制和调整输出的控制指令，传达至伺服控制系统，最终使试验阀门稳定在试验人员的设定值进行试验，从而大大提高试验的精度和稳定性；阀门抗扭、弯安全性能试验过程采用本发明试验结果更加准确。
文档编号G01M13/00GK102937521SQ20121047085
公开日2013年2月20日 申请日期2012年11月20日 优先权日2012年11月20日
发明者林美, 王一翔, 陈敬秒, 吴建东 申请人:浙江省泵阀产品质量检验中心
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