電動(dòng)調(diào)節(jié)閥及氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥性能測試

                          電動(dòng)調(diào)節(jié)閥及氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥性能測試

                              上海申弘閥門有限公司

之前介紹油田卡箍式閘閥，現(xiàn)在介紹電動(dòng)調(diào)節(jié)閥及氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥性能測試1.1 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥主要性能及測試
        氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的性能指標(biāo)有：基本誤差、回差、死區(qū)、始終點(diǎn)偏差、額定行程偏差、泄漏量、密封性、耐壓強(qiáng)度、外觀、額定流量系數(shù)、固有流量特性、耐振動(dòng)性能、動(dòng)作壽命，計(jì)13項(xiàng)、前9項(xiàng)為出廠檢驗(yàn)項(xiàng)目。
        由于調(diào)節(jié)閥的運(yùn)輸、工作彈簧范圍的調(diào)整等因素，安裝前往往需要對如下性能進(jìn)行調(diào)整、檢驗(yàn)：
1）電動(dòng)調(diào)節(jié)閥及氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥性能測試基本誤差
        將規(guī)定的輸入信號平穩(wěn)地按增大和減小方向輸入執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣室（或定位器），測量各點(diǎn)所對應(yīng)的行程值，計(jì)算出實(shí)際“信號－行程”關(guān)系與理論關(guān)系之間的各點(diǎn)誤 差。其大值即為基本誤差。試驗(yàn)點(diǎn)應(yīng)至少包括信號范圍0、25％、50％、75％、100％這5個(gè)點(diǎn)。測量儀表基本誤差限應(yīng)小于被試閥基本誤差限的1/4。
2）回差
        試驗(yàn)程序與上面第1）點(diǎn)所述相同。在同一輸入信號上所測得的正反行程的大差值即為回差。
3）始終點(diǎn)偏差
        方法同第1）點(diǎn)。信號的上限（始點(diǎn)）處的基本誤差即為始點(diǎn)偏差；信號的下限（終點(diǎn)）處的基本誤差為終點(diǎn)偏差。
4）額定行程偏差
        將額定輸入信號加入氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣室（或定位器），使閥桿走*程，實(shí)際行程與額定行程之差與額定行程之比即為額定行程偏差。實(shí)際行程必須大于額定行程。
5）泄漏量
        試驗(yàn)介質(zhì)為10～50℃的清潔氣體（空氣和氮?dú)猓┗蛞后w（水或煤油）；試驗(yàn)壓力A程序?yàn)椋寒?dāng)閥的允許壓差大于350KPa時(shí)，試驗(yàn)壓力均按350KPa 做，小于350KPa時(shí)按允許壓差做；B試驗(yàn)程序按閥的大工作壓差做。試驗(yàn)信號壓力應(yīng)確保閥處于關(guān)閉狀態(tài)。在A試驗(yàn)程序時(shí)，氣開閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)信號壓力為 零；氣閉閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)信號壓力為輸入信號上限值加20KPa；兩位式閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)信號壓力應(yīng)為設(shè)計(jì)規(guī)定值。在B試驗(yàn)程序時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信號壓力應(yīng)為設(shè)計(jì)規(guī)定 值。試驗(yàn)介質(zhì)應(yīng)按規(guī)定流向加入閥內(nèi)，閥出口可直接通大氣或連接出口通大氣的低壓頭損失的測量裝置，當(dāng)確認(rèn)閥和下游各連接管道*充滿介質(zhì)后方可測取泄漏。
a.方式：這是過去習(xí)慣釆用方案，旁路可以自動(dòng)放控，但由于兩個(gè)切斷閥在調(diào)節(jié)閥一根管線上，難于拆卸、安裝，且所占空間大。 
c.方式：這種形式也比較好，便于拆卸，但占地面枳比方案b大一些。 
3.操作人員能否通過觀察管線上的壓力表或閥桿移動(dòng)指標(biāo)件來確定閥桿移動(dòng)的變化大小？ 
f.在卸下閥門配件如手動(dòng)操作器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電磁閥、閥門定位器等等時(shí)，閥門的側(cè)面應(yīng)留空隙； 
2.如果要手動(dòng)控制液位，操作人員是否能夠看見貯罐上的玻璃液位計(jì)？ 
調(diào)節(jié)閥安裝位置及手動(dòng)操作要求
調(diào)節(jié)閥旁通配管圖
圖7-3常用調(diào)節(jié)閥旁路組合形式蘊(yùn)
e.如果要卸下底部法蘭和閥桿、閥芯部件時(shí)，閥門的底部應(yīng)留空隙； 
1.閥門的安裝位置是否便于操作人員手動(dòng)操作，與此同時(shí)，操作人員是否能夠看著指示器上顯示的參數(shù)來操作閥門？ 
d.需要卸下帶有閥桿的閥芯的頂部組件的閥門上方應(yīng)留空隙； 
a.需要卸下帶有閥桿的閥芯的頂部組件的閥門上方應(yīng)留空隙； 
一、調(diào)節(jié)閥的安裝位置要考慮以下因素，以便于手動(dòng)操作：
在試驗(yàn)測定額定流量系數(shù)、固有流量特性時(shí)，由于測試裝置和方法的不同，其測量結(jié)果也相差很大。例如，在測定閥門壓差時(shí)，取壓點(diǎn)的位置、閥門前后的配管狀況都直接影響測量結(jié)果；在測定流量時(shí)，孔板閥、漸縮管、漸擴(kuò)管、彎管等裝置的位置都會(huì)影響試驗(yàn)值。
一、試驗(yàn)系統(tǒng)
圖1 表示一個(gè)基本流量系統(tǒng)的主要部分。


（1）試驗(yàn)樣品及其安裝
試驗(yàn)樣品是各種需要取得試驗(yàn)數(shù)據(jù)的 調(diào)節(jié)閥或閥、漸縮管、漸擴(kuò)管或其他管件的組合?？梢杂每s小尺寸的試驗(yàn)樣品進(jìn)行模擬試驗(yàn)，但采用實(shí)際尺寸或樣機(jī)。為了使模擬試驗(yàn)取得令人滿意的結(jié)果，要注意各種主要的影響因素，如流體的雷諾數(shù)、可壓縮氣體的馬赫數(shù)及幾何相似性等。
安裝試驗(yàn)閥時(shí)，被測試的調(diào)節(jié)閥應(yīng)按規(guī)定的安裝位置與試驗(yàn)管道相連接，管道與調(diào)節(jié)閥的公稱直徑相同，管道中心線與試驗(yàn)閥出入口的中心線應(yīng)保證同軸。允許的不直度在下列范圍之內(nèi)：
   管道尺寸                         允許的不直度
   DNl5～DN25                       0.8mm
   DN32～DNl50                    1.6mm
   DN200以上                         公稱管道直徑的0.01
密封墊片的內(nèi)徑尺寸應(yīng)準(zhǔn)確，墊片安裝后不應(yīng)突出于管道內(nèi)。
調(diào)節(jié)閥管道基本流量試驗(yàn)系統(tǒng)圖


圖1 基本流量試驗(yàn)系統(tǒng)
1 上游節(jié)流閥；2 溫度測量裝置；3 流量測量裝置；4 下游節(jié)流閥；5 取壓孔
（2）試驗(yàn)段
試驗(yàn)段應(yīng)由表1所示的兩個(gè)直管段組成。試驗(yàn)樣機(jī)的上、下游管道應(yīng)與試驗(yàn)樣機(jī)的公稱尺寸一樣。  
對于公稱尺寸DN250或更小、PN值為100或更小的閥，管道內(nèi)徑與試驗(yàn)樣機(jī)端部的實(shí)際內(nèi)徑偏差應(yīng)在2%之內(nèi)。對于大于DN250的閥，試驗(yàn)樣品入口和出口處的內(nèi)徑應(yīng)與相鄰管道的內(nèi)徑匹配。管道內(nèi)壁應(yīng)無鐵銹、氧化皮或其他可能引起流體擾動(dòng)的障礙物。
表1 兩個(gè)直管段有關(guān)參數(shù)
直管段有關(guān)參數(shù)表
（3）節(jié)流閥
上游節(jié)流閥用來控制試驗(yàn)段的入口壓力，下游節(jié)流閥用于試驗(yàn)期間的控制。這兩個(gè)閥一起用來控制試驗(yàn)段取壓口之間的壓差，并使下游壓力保持恒定。閥的結(jié)構(gòu)任選，但上游閥要安裝適當(dāng)，閥門不應(yīng)影響流量的測量。下游節(jié)流閥的公稱尺寸可大于試驗(yàn)樣品的公稱尺，以保證阻塞流發(fā)生在試驗(yàn)樣品之內(nèi)。


當(dāng)利用液體進(jìn)行測試時(shí)，上游節(jié)流閥處要避免蒸發(fā)。
（4）取壓孔
取壓孔應(yīng)按照表1的要求和圖2的結(jié)構(gòu)設(shè)置。孔徑d至少應(yīng)為3mm，但不能超過12mm道公稱直徑的1/10（取其小者）。閥門前后取壓孔的直徑要一致。取壓孔應(yīng)當(dāng)是圓形，邊緣要清潔，無毛刺，不形成線狀邊緣或其他不規(guī)則形狀。取壓孔應(yīng)位于水平位置，以避免空氣和灰塵的積聚，其中心線應(yīng)與管道中心線垂直相交，孔的邊緣不應(yīng)凸出管內(nèi)壁，孔端銳利或微帶圓角。
的取壓孔結(jié)構(gòu)


圖2 的取壓孔結(jié)構(gòu)
（5）流量測量裝置
流量測量可采用容積法、重量法或與標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)進(jìn)行比較的方法。流量測量裝置或標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)的允許基本誤差應(yīng)小于被測流量的±2%，重復(fù)性應(yīng)在0.5%以內(nèi)。流量測量裝置要每年進(jìn)行一次鑒定校正。只有經(jīng)常進(jìn)行校準(zhǔn)，才能保持流量測量儀表的度。
（6）壓力測量裝置
壓力測量可采用U形管壓力計(jì)或差壓變送器，其允許的基本誤差應(yīng)小于被測壓力的±2%。壓力測量裝置也要經(jīng)常進(jìn)行校準(zhǔn)，以保持其規(guī)定的度。
（7）行程測量裝置
在任何一種規(guī)定流量的試驗(yàn)過程中，閥的行程都應(yīng)固定在偏差為額定行程的±0.5%之內(nèi)。測量行程的裝置可用百分表或千分表。
（8）溫度測量裝置
溫度測量可以采用玻璃管溫度計(jì)或其他裝置，允許的基本誤差是±1℃。無論以何種規(guī)定進(jìn)行流量試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)的流體入口溫度均應(yīng)保持恒定在±3℃以內(nèi)。用測溫探頭時(shí)必須經(jīng)過選擇，并設(shè)置在對流量測量和溫度測量的影響為小的位置上。


二、試驗(yàn)過程舉例
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥圖3表示一個(gè)用水進(jìn)行試驗(yàn)的裝置。被試驗(yàn)的調(diào)節(jié)閥的每個(gè)測定點(diǎn)的信號壓力由定值器6設(shè)定，從壓力表7中顯示，由千分表8讀出行程值。水源來自水塔13。閥門前后的壓差由壓力調(diào)節(jié)器22給定，可通過調(diào)節(jié)閥18進(jìn)行分流調(diào)節(jié)。電秒表24可以計(jì)時(shí)，并在規(guī)定時(shí)間內(nèi)讀出量筒27上的水容積，經(jīng)計(jì)算即能得到流量值。此裝置用玻璃管溫度計(jì)測量溫度，在計(jì)算各種有關(guān)數(shù)據(jù)之后，可計(jì)算出固有流量特性及額定流量系數(shù)。更具體的步驟如下．
調(diào)節(jié)閥流量試驗(yàn)裝置及原理圖


圖3 流量試驗(yàn)裝置及原理圖
1 空氣壓縮機(jī)；2,7,11,21 壓力表；3,12,20,23 截止閥；4 過濾器；5 減壓閥；6 氣動(dòng)定值器；8千分表（百分表）；9 被試調(diào)節(jié)閥；
10 玻璃管溫度計(jì)；13 水塔；14 深井水泵；15 溢流管；16 水池；17 回水管；18 分流V形球閥；19 蝸輪流量計(jì)；22壓力調(diào)節(jié)器；
24 電秒表；25 調(diào)壓V形球閥；26 放水閥；27 量筒
a．試驗(yàn)介質(zhì)用5～40℃的干凈水。
b．調(diào)節(jié)閥前后壓差應(yīng)當(dāng)大于或等于35kPa。當(dāng)閥的額定流量系數(shù)很小或很大時(shí)，在保證雷諾數(shù)Re大于4×104的情況下，可選其他合適的壓差值。在每一開度下，相鄰兩次重復(fù)試驗(yàn)的閥門壓差的差值要大于15kPa。
c．在規(guī)定的壓差條件下試驗(yàn)3次。
d．在每一開度下的3次流量測定值中，當(dāng)大值大于小值的1.04倍時(shí)，必須把閥的入口側(cè)壓力提高，然后再進(jìn)行測定。
e．為了保持液體充滿試驗(yàn)段的下游部分，防止液體蒸發(fā)，入口壓力應(yīng)保持等于或大于表2所列的小值。此低入口壓力取決于試驗(yàn)樣品的液體壓力恢復(fù)系數(shù)FL，如果FL為未知數(shù)，就應(yīng)保守地估計(jì)一個(gè)低人口壓力。
表2 與FL及ΔP有關(guān)的低入口試驗(yàn)壓力(單位KPa(bar))
與FL及ΔP有關(guān)的低入口試驗(yàn)壓力表
f．測量項(xiàng)目
     ·閥門前后壓差ΔP，偏差在±2％以內(nèi)。
     ·閥門行程L，偏差在額定行程的±0.5%以內(nèi)。
     ·流經(jīng)閥門的體積流量Q，偏差在±2%以內(nèi)。
g．流量系數(shù)的測定點(diǎn)是在全行程的5%及在0～99%之間每隔10%處選擇的。
h．利用液體流量系數(shù)計(jì)算公式計(jì)算流量系數(shù)。
i．求固有流量特性曲線。將各測定點(diǎn)測得的流量系數(shù)與實(shí)測額定流量系數(shù)相比，即得到相對流量系數(shù)。由此得到調(diào)節(jié)閥的“相對行程---—相對流量系數(shù)”的固有流量特性曲線。
j．額定流量系數(shù)的計(jì)算。在調(diào)節(jié)閥的額定行程值上，按流量系數(shù)計(jì)算公式計(jì)算得到額定流量系數(shù)。


三、國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定(GB/T 4213-92)
（1）額定流量系數(shù)
調(diào)節(jié)閥額定流量系數(shù)的數(shù)值由制造廠規(guī)定，調(diào)節(jié)閥額定流量系數(shù)的實(shí)測值與規(guī)定值的偏差應(yīng)不超過規(guī)定值±10%。當(dāng)額定流量系數(shù)K≤5時(shí)，應(yīng)不超過規(guī)定值的±20%。
（2）固有流量特性
制造廠應(yīng)以圖或表的形式規(guī)定Kv>1的各種規(guī)格、型式和節(jié)流組件結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)型調(diào)節(jié)閥的固有流量特性。在列表表示時(shí)，應(yīng)該說明行程h=0.05，0.1，0.2，隨后以0.1遞增，直至1.0的特定流量系數(shù)Kv。制造廠也可以提供除上述行程外的流量系數(shù)。
① 直線流量特性的斜率偏差在相對行程h=0.1～0.9之間，任意兩個(gè)相鄰流量系數(shù)測量值與實(shí)測額定流量系數(shù)的比值應(yīng)符合表3的規(guī)定。
表3 直線流量特性的斜率偏差(GB/T4213-92）
直線流量特性的斜率偏差表
表中   Kvn----——第n點(diǎn)的流量系數(shù)：
         Kvn——n一1點(diǎn)的流量系數(shù)；
         h——相對行程；
         Kvmax——大開度時(shí)的實(shí)測流量系數(shù)。
② 等百分比流量特性的斜率偏差在相對行程h=0.1～0.9之間，任意兩相鄰流量系數(shù)測量值的十進(jìn)對數(shù)（1g）差值應(yīng)符合表4的規(guī)定。
表4 等百分比流量特性的斜率偏差
等百分比流量特性的斜率偏差表
③其他流量特性的偏差各類調(diào)節(jié)閥的固有流量特性為非直線或等百分比特性時(shí)，其流量特性可按下列斜率偏差或流量系數(shù)偏差規(guī)定其允許偏差。
a．斜率偏差：在相對行程h=0.1～0.9之間，實(shí)測的相鄰兩點(diǎn)的流量特性的斜率的允許偏差為對應(yīng)的固有流量特性斜率的0.5～2倍。
b．流量系數(shù)偏差：在相對行程h=0.1～0.9之間，各相對行程^的實(shí)測流量系數(shù)與制造廠在流量特性中規(guī)定值的偏差不應(yīng)超過±10（1/φ）0.2%（φ為相對流量系數(shù)）。


二、可接近性的考慮
調(diào)節(jié)閥安裝時(shí)，必須考慮到調(diào)節(jié)閥就地修或技日常計(jì)劃拆卸的可能性。維修費(fèi)用在很大程度上取決于閥門的可接近程度，尤其是髙空閥更要注意。有的管道設(shè)計(jì)連維修人員都不好接近，又怎樣好安裝、維護(hù)呢？同時(shí)，還需要考慮調(diào)節(jié)兩維護(hù)時(shí)所需的空間空隙： 
b.如果要卸下底部法蘭和閥桿、閥芯部件時(shí)，閥門的底部應(yīng)留空隙； 
b.方式：這種方案比較好，布置緊湊，占地面枳小，便于拆卸。 
4.是否可利用其它參數(shù)的指示器使操作人員能預(yù)料到參數(shù)的變化?例如，操作人員正在調(diào)節(jié)鍋爐給水流量，他是否能直接觀察蒸汽壓力表，按照蒸汽壓力表或流量表指示的蒸汽流量的增加或減小，提前調(diào)節(jié)需要的進(jìn)水量的大小。 
5.如果要用旁路閥來進(jìn)行手動(dòng)操作的話，那么，旁路閥門的相對流量特性的行程要與調(diào)節(jié)閥選擇一樣。 
6.手控旁通閥和隔離閥對無手輪機(jī)構(gòu)的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥或雖有手輪機(jī)構(gòu)但屬重要的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的場合，可酌情釆用旁路，安裝切斷閥及旁路閥。旁路組合形式較多，現(xiàn)舉常用的4組方案（見圖7-3〕進(jìn)行比較。 
a.方式：這是過去習(xí)慣釆用方案，旁路可以自動(dòng)放控，但由于兩個(gè)切斷閥在調(diào)節(jié)閥一根管線上，難于拆卸、安裝，且所占空間大。 
d方式：這種方案只適用于小口徑的調(diào)節(jié)閥，否則，執(zhí)行器安裝位置過高，裝拆均不方便。
c.在卸下閥門配件如手動(dòng)操作器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電磁閥、閥門定位器等等時(shí)，閥門的側(cè)面應(yīng)留空隙； 
g.為便于卸下閥體法蘭上的螺栓應(yīng)留空隙。這個(gè)空隙尺寸經(jīng)常很少提供，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)大小頭連接調(diào)節(jié)閥入口和出口配管時(shí)必須考慮這個(gè)空隙尺寸。對大口徑閥，特別是在髙空管道上的閥，忽略這個(gè)問題，將對維修時(shí)閥的裝卸帶來非常大的困難。我們在對某引進(jìn)裝置的髙空大口徑閥維修時(shí)，僅卸下此閥就用了一周的時(shí)間，問題就是卸下閥所需空間太小。
1.2 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥主要性能及測試
        電動(dòng)調(diào)節(jié)閥主要性能指標(biāo)有：基本誤差、回差、死區(qū)、額定行程偏差、泄漏量、密封性、耐壓強(qiáng)度、外觀、額定流量系數(shù)，固有流量特性、耐振動(dòng)、溫度、工作 可靠性、防爆、阻尼特性、電源電壓變化影響、環(huán)境溫度變化影響、絕緣電阻、絕緣強(qiáng)度等。*項(xiàng)指標(biāo)的要求和試驗(yàn)方法均與氣動(dòng)閥相同或相似，其中基本誤 差、回差、死區(qū)、泄漏量、密封、外觀、阻尼特性、電源電壓變化影響、絕緣電阻為出廠試驗(yàn)項(xiàng)目，后3項(xiàng)性能指標(biāo)的要求和試驗(yàn)方法為：
1）阻尼特性
        電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的阻尼特性，在正、反行程的兩個(gè)方向上規(guī)定為閥桿不超過3次“半周期”擺動(dòng)。試驗(yàn)方法是在輸入端分別加入輸入信號范圍值的20％、50％、80％信號，觀察閥桿在正、反行程相應(yīng)位置上“半周期”擺動(dòng)次數(shù)。
2）電源電壓變化影響
        電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的供電電壓在220+20 -30V范圍內(nèi)變化時(shí)，閥桿的位移變化值不應(yīng)超過全行程的1.5％。試驗(yàn)方法是在電源電壓為220V時(shí)，在輸入端加入信號范圍值的20％的信號測量相對應(yīng) 的閥桿行程值，然后將電源電壓調(diào)到190V和240V，測量相對應(yīng)的閥桿行程變化值。再依次加入信號范圍值的50％、80％的信號、測量閥桿行程的變化值。
3）絕緣電阻
        當(dāng)環(huán)境溫度為10～35℃、相對濕度不超過85％時(shí)，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的絕緣電阻應(yīng)符合下列規(guī)定：各輸入端子對機(jī)殼不小于20MΩ；各輸入端子對電源端子不小于50MΩ；電源端子對機(jī)殼不小于50MΩ。試驗(yàn)方法是采用500型兆歐表測試。與本產(chǎn)品相關(guān)論文：壓力調(diào)節(jié)閥配套壓力變送器