自力式壓力調(diào)節(jié)閥操作誤差及測(cè)試裝置

概述

大田公司研發(fā)生產(chǎn)的自力式壓力調(diào)節(jié)閥無(wú)需外加能源，利用被調(diào)介質(zhì)自身能量為動(dòng)力源，引入執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制閥芯位置，改變兩端的壓差和流量，使閥前(或閥后)壓力穩(wěn)定。 具有動(dòng)作靈敏，密封性好，壓力設(shè)定點(diǎn)波動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于氣體、液體及蒸汽介質(zhì)減壓穩(wěn)壓或泄壓穩(wěn)壓的自動(dòng)控制。 無(wú)需外加能源，利用被調(diào)介質(zhì)自身能量為動(dòng)力源，引入執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制閥芯位置，改變兩端的壓差和流量，使閥前（或閥后）壓力穩(wěn)定。具有動(dòng)作靈敏，密封性好，壓力設(shè)定點(diǎn)波動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于氣體、液體及蒸汽介質(zhì)減壓穩(wěn)壓或泄壓穩(wěn)壓的自動(dòng)控制。本系列調(diào)節(jié)閥作用型式有減壓用閥后壓力調(diào)節(jié)（B型）和泄壓用閥前壓力調(diào)節(jié)（K型）。

自力式壓力調(diào)節(jié)閥般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥門組成，是工業(yè)自動(dòng)化過程控制領(lǐng)域中通過接受調(diào)節(jié)控制單元輸出的控制信號(hào)，借助動(dòng)力操作去改變介質(zhì)流量、壓力和液位等工藝參數(shù)的最終控制元件。調(diào)節(jié)閥根據(jù)調(diào)節(jié)部位信號(hào)，自動(dòng)控制閥門的開度，從而達(dá)到介質(zhì)流量、壓力和液位的調(diào)節(jié)。本文依據(jù)GBT4213－2008要求，設(shè)計(jì)了一種測(cè)量調(diào)節(jié)閥各類誤差的測(cè)試裝置，以滿足出廠檢驗(yàn)的需要。

2、測(cè)試操作規(guī)范

2.1 基本誤差

（1）

式中  δ_i———第i點(diǎn)的誤差

l_i———第i點(diǎn)的實(shí)際行程

L_i———第i點(diǎn)的理論行程

L———調(diào)節(jié)閥的額定行程

除非另有規(guī)定，試驗(yàn)點(diǎn)應(yīng)至少包括信號(hào)范圍的0、25%、50%、75%和100%五個(gè)點(diǎn)。測(cè)量?jī)x表基本誤差限應(yīng)不超過被試調(diào)節(jié)閥基本誤差限的1/4。

2.2 回差

回差的試驗(yàn)程序與基本誤差相同，在同一輸入信號(hào)上所測(cè)得的正反行程的最大差值的絕對(duì)值即為回差。

2.3 死區(qū)

• 緩慢改變（增大或減小）輸入信號(hào)，直到觀察出一個(gè)可察覺的行程變化，記下這時(shí)的輸入信號(hào)值。
• 按相反方向緩慢改變（減小或增大）輸入信號(hào)，直到觀察出一個(gè)可察覺的行程變化，記下這時(shí)的輸入信號(hào)值。
• 上述兩項(xiàng)輸入信號(hào)之差的絕對(duì)值即為死區(qū)，死區(qū)應(yīng)在輸入信號(hào)量程的25%、50%和75%三點(diǎn)上進(jìn)行試驗(yàn)。

2.4 始終點(diǎn)偏差

將輸入信號(hào)上、下限值分別加入氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣室（或定位器），測(cè)取相應(yīng)的行程值，按式（1）計(jì)算始終點(diǎn)偏差。

2.5 額定行程偏差

將輸入信號(hào)加入氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣室（或定位器），使閥桿走完全程，按式（1）計(jì)算額定行程偏差。

3、 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

測(cè)試裝置需要輸出使調(diào)節(jié)閥動(dòng)作的控制信號(hào)，接收各種測(cè)量傳感器反饋的測(cè)量信號(hào)。目前儀表大多采用DDZ－Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)，即4～20mADC的電流信號(hào)和1～5VDC的電壓信號(hào)，少數(shù)儀表仍保留DDZ－Ⅱ標(biāo)準(zhǔn)0～10VDC的電壓信號(hào)，因此測(cè)試裝置具備這三種電信號(hào)的輸入輸出。在測(cè)試調(diào)節(jié)閥信號(hào)與行程的同時(shí)，還具備數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、報(bào)表輸出及在線校驗(yàn)的功能。整個(gè)測(cè)試裝置由上位機(jī)、下位機(jī)與信號(hào)接口組成（圖1）。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.1 上位機(jī)

上位機(jī)是可以直接發(fā)出操控命令的計(jì)算機(jī)，屏幕上顯示各種信號(hào)變化與控制命令的開關(guān)和輸入框等。上位機(jī)發(fā)出的命令首先給下位機(jī)，下位機(jī)再根據(jù)此命令解釋成相應(yīng)時(shí)序信號(hào)直接控制相應(yīng)設(shè)備。下位機(jī)不時(shí)讀取設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)（一般為模擬量），轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)反饋給上位機(jī)。

測(cè)試裝置中，上位機(jī)采用一臺(tái)平板電腦，安裝PLC編程軟件與測(cè)試系統(tǒng)軟件，實(shí)現(xiàn)PLC組態(tài)、人機(jī)界面、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及報(bào)表輸出的功能。用戶在測(cè)試系統(tǒng)軟件中輸入調(diào)節(jié)閥開度，下位機(jī)再根據(jù)此開度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，控制被測(cè)閥。同時(shí)下位機(jī)不斷讀取傳感器的測(cè)量信號(hào)，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)反饋給電腦，并將測(cè)量數(shù)據(jù)反映在軟件界面供用戶查看。

3.2 下位機(jī)

下位機(jī)是直接控制設(shè)備獲取設(shè)備狀況的計(jì)算機(jī)，在測(cè)試裝置中主要實(shí)現(xiàn)信號(hào)輸出和信號(hào)采集功能。

下位機(jī)具備了4～20mADC電流信號(hào)、1～5VDC電壓信號(hào)及0～10VDC電壓信號(hào)的發(fā)生和測(cè)量功能。調(diào)節(jié)信號(hào)由信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生，測(cè)量信號(hào)由數(shù)據(jù)采集器接收。采集信號(hào)由PLC完成。

PLC的中央控制單元通過總線方式與上位機(jī)建立通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸功能。在上位機(jī)安裝PLC的編程軟件，除了維護(hù)系統(tǒng)常用的程序，更改接口配置、升級(jí)程序、在線校驗(yàn)等操作，都可以通過上位機(jī)方便快捷的實(shí)現(xiàn)。

3.3 輸入輸出接口

輸入輸出接口是測(cè)試裝置與被測(cè)閥電氣連接的接口，在測(cè)試裝置中采用電連接器設(shè)計(jì)。電連接器一般由插頭和插座組成，將插頭稱為自由端連接器，插座稱為固定連接器。通過插頭和插座的插合和分離實(shí)現(xiàn)電路的連接和斷開。測(cè)試裝置選擇卡扣式電連接器作為電氣信號(hào)接口。在柜體上安裝電連接器固定端，自由端采用焊接形式配備屏蔽電纜，供被測(cè)閥與傳感器接線。

4 結(jié)語(yǔ)

調(diào)節(jié)閥動(dòng)作誤差測(cè)試裝置對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)中提出的各項(xiàng)誤差都能快速有效的進(jìn)行測(cè)量。經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證，具有精度高、重復(fù)性好、信號(hào)種類全、接線快捷、維護(hù)方便、可移動(dòng)的特點(diǎn)，能很好的滿足調(diào)節(jié)閥出廠檢驗(yàn)以及在線檢測(cè)的要求。