專利名稱：無間斷測定氣動減壓閥流量特性的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于氣動減壓閥流量特性無間斷連續(xù)測量的手動或自動裝 置，通過帶大溢流功能的減壓閩來調節(jié)被測減壓閥的控制端的壓力或流量，并 采用具有雙向流量測量機能的流量計，實現(xiàn)正向流階段到溢流向階段無間斷連 續(xù)的流量特性測量。
背景技術：
氣動壓力控制閥作為自動化技術領域中重要的壓力控制元件，其影響控制 系統(tǒng)的最重要的性能指標是壓力-流量特性，即在控制流量范圍內控制壓力的變 化特性。因此正確高效地測量其壓力流量特性是有效把握其性能為設計和應用的基礎。目前測量和表示壓力流量特性的國際標準(IS06953)(參考資料l)和 國家標準(JB/T7376-94)(參考資料2)中，將正向流動狀態(tài)的流量特性和溢流 狀態(tài)的流量特性分別利用兩套測試裝置和測試回路進行測量，如附圖1所示， 在測量正向流動狀態(tài)的流量特性時，利用a)的實驗裝置，壓縮空氣經(jīng)過減壓閥 (8)的供氣口和控制口，流經(jīng)可變節(jié)流器(13)和流量計(14)排向大氣，通 過調節(jié)被測減壓閥控制端節(jié)流器的大小設定負載流量同時測量相應的被測減壓 閥控制端壓力從而繪制正向壓力-流量特性曲線；在測量溢流流動狀態(tài)的流量特 性時，利用b)的實驗裝置，壓縮空氣經(jīng)過控制側減壓閥的供氣口和控制口流過 流量計進入被測減壓閥的控制口后從溢流口排向大氣，通過調節(jié)控制側減壓閥 設定的壓力同時測量相應的被測減壓閥控制端流量從而繪制正向壓力-流量特 性曲線。因此存在下面幾個問題1)測試裝置及回路的復雜易造成測試效率的 低下和測試成本的提高；2)在測試回路更換時由于測量儀器的更換在流量零點 處易產生測量誤差；3)不易實現(xiàn)自動測試。不適應當前精密壓力控制元件的高 效節(jié)能的測試要求。雖然可以通過回路中增加截止閥的方法將兩個測試過程的 回路組合在一起，但增加了回路的復雜性，從而加大測試的成本和減低實驗的 實用性。發(fā)明內容本發(fā)明目的在于提供一種能夠不需要改變實驗裝置和試驗回路無間斷連續(xù) 改變負載測量的同時測量相應的壓力得到被測減壓閥的流量特性的手動或自動 測量裝置。本發(fā)明實現(xiàn)這一目的方法是如附圖2所示手動測量裝置，在被測減壓閥 的控制側安裝一個具有雙向測試機能的流量計和一個具有大溢流功能的減壓 閥。實驗裝置主要由過濾器(1)，供氣壓力設定減壓閥(2)，供氣側截止閥(3)， 供氣側及控制側溫度測量管(4)、 (11)，供氣側及控制側壓力測量管(6)、 (9)， 被測減壓閥(8)，雙向流量計(16)，控制側截止閥(14)，控制側減壓閥(17); 被測減壓閥(8)的供氣端通過壓力測量管(6)，溫度測量管(4)與供氣壓力 設定減壓閥(2)的出口相連，被測減壓閥(8)的控制端通過壓力測量管(9)， 溫度測量管(11)與流量計(16)的正向口連接，流量計(16)的逆向口與控 制側減壓閥(17)的出口相連?？刂苽葴p壓閥(17)的入口與氣源相連。正向流量特性測量時，壓縮空氣由被測減壓閥的供氣口進入被測減壓閥的 閥體從被測減壓閥的控制口流出經(jīng)過雙向流量計的正向進入控制側減壓閥的控 制口后從控制側減壓閥的溢流口排向大氣，此時流量為正值。溢流流量特性測量時，壓縮空氣由控制側減壓閥的供氣口進入控制側減壓 閥的閥體后從控制側減壓閥的控制口流出經(jīng)過雙向流量計的反向從被測減壓閥 的控制口進入被測減壓閥的閥體后從被測減壓閥的溢流口排向大氣。根據(jù)被測減壓閥的流量范圍選擇雙向流量計的量程大小。根據(jù)被測減壓閥的流量范圍選擇控制側減壓閥的流量特性，控制側減壓閥 的溢流能力要大于被測減壓閥正向流通能力，控制側減壓閥的正向流通能力要 大于被測減壓閥的溢流能力。手動測量步驟如下-1. 按照附圖2搭建測試回路，關閉供氣側及控制側截止閥，在無流量情況 下安裝被測減壓閥。2. 使用供氣減壓閥調定供氣壓力為表壓(0.63MPa)，或最大額定壓力，選 兩者中較小的。打開供氣側截止閥，設定被測減壓閥出口的控制壓力。3. 控制側減壓閥設置為無調壓狀態(tài)，打開控制側截止閥，空氣經(jīng)過控制側減壓閥的溢流口排向大氣。當流動穩(wěn)定后，測量流量和相應的控制壓力尸2和入口溫度7;。4. 逐歩增大控制側減壓閥的壓力減少流量，直至流量為零，記錄在每一個 穩(wěn)定流動后的流量和壓力及溫度。5. 繼續(xù)逐步增大控制側減壓閥的壓力，空氣經(jīng)過控制側減壓閥的輸出口和 被測減壓閥的溢流口排向大氣，當流動穩(wěn)定后，測量流量和相應的控制壓力尸2 和出口溫度7i。6. 增大控制側減壓閥的壓力直至0.68MPa，或最大額定壓力，選兩者中較 小的。7. 在流量變化時(增加或減少)，保持入口壓力月不變。8. 針對不同設定壓力重復上面2-7的步驟，在無流量時緩慢改變控制壓力 達到所要的設定壓力。作為測量結果的表示，在每一個設定壓力繪制控制壓力-控制流量的曲線。 如附圖3所示自動測量裝置，主要由過濾器l，供氣壓力設定減壓閥2，供 氣側截止閥3，供氣側及控制側溫度測量管4、 11,供氣側及控制側壓力測量管 6、 9，被測減壓閥8，雙向流量計16,控制側截止閥14，控制側減壓閥17;被 測減壓閥8的供氣端通過壓力測量管6，溫度測量管4與供氣壓力設定減壓閥2 的出口相連，被測減壓閥8的控制端通過壓力測量管9，溫度測量管ll與流量 計16的正向口連接，流量計13的逆向口與控制側減壓閥17的出口相連?？刂?側減壓閥17的入口與氣源相連。控制側電控減壓閥17的壓力由信號發(fā)生裝置 自動設定，壓力計7、 8,溫度計5、 12及雙向流量計16的電氣信號進入數(shù)據(jù)記 錄裝置18。正向流量特性測量時，壓縮空氣由被測減壓閥的供氣口進入被測減壓閥的 閥體從被測減壓閥的控制口流出經(jīng)過雙向流量計的正向進入控制側減壓閥的控 制口后從控制側減壓閥的溢流口排向大氣。此時流量為正值。溢流流量特性測量時，壓縮空氣由控制側減壓閥的供氣口進入控制側減壓 閥的閥體后從控制側減壓閥的控制口流出經(jīng)過雙向流量計的反向從被測減壓閥 的控制口進入被測減壓閥的閥體后從被測減壓閥的溢流口排向大氣。根據(jù)被測減壓閥的流量范圍選擇雙向流量計的量程大小。根據(jù)被測減壓閥的流量范圍選擇控制側減壓閥的流量特性，控制側減壓閥 的溢流能力要大于被測減壓閥正向流通能力，控制側減壓閥的正向流通能力要 大于被測減壓閥的溢流能力。 自動測量步驟如下1. 按照附圖2搭建測試回路，關閉供氣側及控制側截止閥，在無流量情況 下安裝被測減壓閥。2. 使用供氣減壓閥調定供氣壓力為表壓(0.63MPa)，或最大額定壓力，選 兩者中較小的。打開供氣側截止閥，設定被測減壓閥出口的控制壓力。3. 打開控制側截止閥，通過信號發(fā)生裝置自動設定控制側電控減壓闊的出 口壓力從大氣壓至0. 68MPa(或最大額定壓力，選兩者中較小的)連續(xù)緩慢變化， 同時利用數(shù)據(jù)記錄裝置記錄變化過程中的流量和壓力及溫度。4. 在流量變化時(增加或減少)，保持入口壓力A不變。5. 針對不同設定壓力重復上面2-7的步驟，在無流量時緩慢改變控制壓力 達到所要的設定壓力。作為測量結果的表示，在每一個設定壓力繪制控制壓力-控制流量的曲線。本發(fā)明通過使用一種帶大溢流功能的減壓閥作為被測元件的控制端流量或 壓力設定器件，無須更換器件的情況下，能夠實現(xiàn)正向和溢流兩個方向的流量 或壓力的設定。使用一種雙向流量測量機能的流量計，不用更換測試儀器或方 向的情況下，可以實現(xiàn)雙方向流量的測量。與現(xiàn)有技術IS06953和JB/T7376相 比，它能夠利用一套實驗裝置測試出減壓閥完整的壓力流量特性，節(jié)約了測試 裝置成本，提高了測試效率，因此非常便于使用和推廣。


圖1為國際標準規(guī)定的測試方法；a)為正向流動流量特性測量裝置、b)為溢流向流動流量特性測量裝置；圖2為手動測量裝置原理圖；圖3為自動測量裝置原理圖；圖4為測定氣動減壓閥流量特性的實驗結果圖；圖5為測定一個口徑為1/8英寸的電氣控制噴嘴擋板式減壓閥的流量特性 的實驗結果圖；圖中l(wèi)一過濾器、2—供氣減壓閥、3—供氣端截止閥、4一供氣端溫度測 量管、5—供氣端溫度計、6—供氣端壓力測量接頭、7—供氣端壓力計、8—被 測減壓閥、9一控制端壓力測量接頭、IO—控制端壓力壓力計、ll一控制端溫度 測量管、12—控制端溫度計、13—流量計、14一控制端截止閥、15—控制端減 壓閥、16—雙向流量計、17—大溢流型減壓閥、18—數(shù)據(jù)記錄裝置、19一信號 發(fā)生裝置、7i—供氣端溫度、72—控制端溫度、尸r"供氣端壓力、尸2—控制端壓 力。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。如圖2所示，本發(fā)明的實驗裝置主要由過濾器l，供氣壓力設定減壓閥2， 供氣側截止閥3，供氣側及控制側溫度測量管4、 11，供氣側及控制側壓力測量 管6、 9，被測減壓閥8，雙向流量計16，控制側截止閥14，控制側減壓閥17; 被測減壓閥8的供氣端通過壓力測量管6，溫度測量管4與供氣壓力設定減壓閥 2的出口相連，被測減壓閥8的控制端通過壓力測量管9,溫度測量管ll與流 量計16的正向口連接，流量計16的逆向口與控制側減壓閥17的出口相連?？?制側減壓閥17的入口與氣源相連。利用本發(fā)明測定氣動減壓閥流量特性的實施例測定一個口徑為1/8英寸 的減壓閥的流量特性的手動測量方法。選用一個量程范圍為士2001/min的流量 計， 一個口徑為1/4英寸的大溢流型減壓閥作為控制端減壓閥。按照附圖2所 示安裝被測減壓閥，供氣用減壓閥的口徑為1/4英寸。設定供氣壓力為0.55MPa (表壓)。實驗結果繪制成附圖4的形式，橫坐標為由流量計測得的轉化為標準 狀況下的被測減壓閥的控制端的流量，縱坐標為由壓力計測得的被測減壓閥的 控制端的壓力，圖中的壓力值為零控制端流量時的設定的控制端壓力，分別為 220、 352、 467、 536kPa。測定一個口徑為1/8英寸的電氣控制噴嘴擋板式減壓閥的流量特性的自動 測量方法。選用一個量程范圍為-2001-2001/min，對應輸出信號為0. 5-4. 5V的 流量計。 一個口徑為1/4英寸的大溢流型電控減壓閥作為控制端減壓閥，其輸入信號為0-10V，對應輸出壓力為0-lMPa。信號發(fā)生裝置為計算機通過D/A數(shù) 據(jù)轉換板產生連續(xù)的斜波信號。數(shù)據(jù)記錄裝置為計算機通過A/D數(shù)據(jù)轉換板采 集壓力，溫度和流量信號。按照附圖3所示安裝被測減壓閥，供氣用減壓閥的 口徑為1/4英寸，輸入電流控制輸出壓力。設定供氣壓力為0.55MPa (表壓)。 實驗結果繪制成附圖5的形式，橫坐標為由流量計測得的轉化為標準狀況下的 被測減壓閥的控制端的流量，縱坐標為由壓力計測得的被測減壓閥的控制端的 壓力，圖中的電流值為零控制端流量時的設定電流，分別為30、 50、 70、 90mA。
權利要求
1. 一種用于氣動減壓閥流量特性連續(xù)測量的裝置，其特征在于主要包括過濾器(1)，供氣壓力設定減壓閥(2)，供氣側截止閥(3)，供氣側及控制側溫度測量管(4)、(11)，供氣側及控制側壓力測量管(6)、(9)，被測減壓閥(8)，雙向流量計(16)，控制側截止閥(14)，控制側減壓閥(17)；被測減壓閥(8)的供氣端通過壓力測量管(6)，溫度測量管(4)與供氣壓力設定減壓閥(2)的出口相連，被測減壓閥(8)的控制端通過壓力測量管(9)，溫度測量管(11)與雙向流量計(16)的正向口連接，流量計(16)的逆向口與控制側減壓閥(17)的出口相連；控制側減壓閥(17)的入口與氣源相連；采用帶大溢流功能的控制側減壓閥作為被測減壓閥負載壓力或流量的調節(jié)器件，和具有雙向流量測量功能的流量計，通過從正向最大流量到溢流向最大流量的不間斷的手動或自動設定，實現(xiàn)壓力和流量的連續(xù)測量，從而測出減壓閥的控制口流量與控制口壓力的關系，即減壓閥流量特性。
2、 根據(jù)權利要求l所述的用于氣動減壓閥流量特性連續(xù)測量的裝置，其特 征在于流量計為能夠測量被試元件控制口進出氣休的流量的雙向流量計；流 量計測量范圍涵蓋被試元件最大可通過流量；正向流動時流量為正值，逆向流 動時流量為負值。
3、 根據(jù)權利要求l所述的用于氣動減壓閥流量特性連續(xù)測量的裝置，其特 征在于控制側減壓閥為具有大溢流功能的減壓閥，在正向流量特性測試中手 動或自動調節(jié)流量，在溢流向流量特性測試中手動或自動調節(jié)壓力。
4、 一種用于氣動減壓閥流量特性連續(xù)測量的方法，其特征在于包括以下 測試步驟1) 關閉供氣側及控制側截止閥，在無流量情況下安裝被測減壓閥；2) 使用供氣減Ui閥調定供氣壓力為表壓(0.63MPa)，或最大額定壓力，選 兩者中較小的，打開供氣側截止閥，設定被測減壓閥出U的控制壓力；3) 控制側減壓閥設置為無調壓狀態(tài)，打開控制側截止闊，空氣經(jīng)過控制側 減壓閥的溢流口排向大氣，當流動穩(wěn)定后，測量流量和相應的控制壓力尸2和入口溫度r1;4) 逐步增大控制側減壓閥的壓力減少流量，直至流量為零，記錄在每一個 穩(wěn)定流動后的流量和壓力及溫度；5) 繼續(xù)逐步增大控制側減壓閥的壓力，空氣經(jīng)過控制側減壓闊的輸出口和 被測減壓閥的溢流口排向大氣，當流動穩(wěn)定后，測量流量和相應的控制壓力A 和出口溫度K; 6) 增大控制側減壓閥的壓力直至0.68MPa，或最大額定壓力，選兩者中較 小的； 7) 在流量變化時(增加或減少)，保持入口壓力C不變； 8) 針對不同設定壓力重復上面2) -7)的步驟，在無流量吋緩慢改變控制 壓力達到所要的設定壓力。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于氣動減壓閥流量特性連續(xù)測量的方法。屬于采用帶大溢流功能的減壓閥作為被測減壓閥負載壓力或流量的調節(jié)器件，和具有雙向流量測量功能的流量計，通過從正向最大流量到溢流向最大流量的不間斷的設定，實現(xiàn)壓力和流量的連續(xù)測量，從而測出減壓閥的流量特性，簡化了實驗回路，減少了測試設備交換及其產生的測量誤差，提高了測試效率，節(jié)省了空氣使用量。
文檔編號G01M13/00GK101241043SQ20081005709
公開日2008年8月13日 申請日期2008年1月29日 優(yōu)先權日2008年1月29日
發(fā)明者彭光正, 濤 王, 香川利春 申請人:北京理工大學