专利名称：无间断测定气动减压阀流量特性的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于气动减压阀流量特性无间断连续测量的手动或自动装 置，通过带大溢流功能的减压闽来调节被测减压阀的控制端的压力或流量，并 采用具有双向流量测量机能的流量计，实现正向流阶段到溢流向阶段无间断连 续的流量特性测量。
背景技术：
气动压力控制阀作为自动化技术领域中重要的压力控制元件，其影响控制 系统的最重要的性能指标是压力-流量特性，即在控制流量范围内控制压力的变 化特性。因此正确高效地测量其压力流量特性是有效把握其性能为设计和应用的基础。目前测量和表示压力流量特性的国际标准(IS06953)(参考资料l)和 国家标准(JB/T7376-94)(参考资料2)中，将正向流动状态的流量特性和溢流 状态的流量特性分别利用两套测试装置和测试回路进行测量，如附图1所示， 在测量正向流动状态的流量特性时，利用a)的实验装置，压缩空气经过减压阀 (8)的供气口和控制口，流经可变节流器(13)和流量计(14)排向大气，通 过调节被测减压阀控制端节流器的大小设定负载流量同时测量相应的被测减压 阀控制端压力从而绘制正向压力-流量特性曲线；在测量溢流流动状态的流量特 性时，利用b)的实验装置，压缩空气经过控制侧减压阀的供气口和控制口流过 流量计进入被测减压阀的控制口后从溢流口排向大气，通过调节控制侧减压阀 设定的压力同时测量相应的被测减压阀控制端流量从而绘制正向压力-流量特 性曲线。因此存在下面几个问题1)测试装置及回路的复杂易造成测试效率的 低下和测试成本的提高；2)在测试回路更换时由于测量仪器的更换在流量零点 处易产生测量误差；3)不易实现自动测试。不适应当前精密压力控制元件的高 效节能的测试要求。虽然可以通过回路中增加截止阀的方法将两个测试过程的 回路组合在一起，但增加了回路的复杂性，从而加大测试的成本和减低实验的 实用性。发明内容本发明目的在于提供一种能够不需要改变实验装置和试验回路无间断连续 改变负载测量的同时测量相应的压力得到被测减压阀的流量特性的手动或自动 测量装置。本发明实现这一目的方法是如附图2所示手动测量装置，在被测减压阀 的控制侧安装一个具有双向测试机能的流量计和一个具有大溢流功能的减压 阀。实验装置主要由过滤器(1)，供气压力设定减压阀(2)，供气侧截止阀(3)， 供气侧及控制侧温度测量管(4)、 (11)，供气侧及控制侧压力测量管(6)、 (9)， 被测减压阀(8)，双向流量计(16)，控制侧截止阀(14)，控制侧减压阀(17); 被测减压阀(8)的供气端通过压力测量管(6)，温度测量管(4)与供气压力 设定减压阀(2)的出口相连，被测减压阀(8)的控制端通过压力测量管(9)， 温度测量管(11)与流量计(16)的正向口连接，流量计(16)的逆向口与控 制侧减压阀(17)的出口相连。控制侧减压阀(17)的入口与气源相连。正向流量特性测量时，压縮空气由被测减压阀的供气口进入被测减压阀的 阀体从被测减压阀的控制口流出经过双向流量计的正向进入控制侧减压阀的控 制口后从控制侧减压阀的溢流口排向大气，此时流量为正值。溢流流量特性测量时，压縮空气由控制侧减压阀的供气口进入控制侧减压 阀的阀体后从控制侧减压阀的控制口流出经过双向流量计的反向从被测减压阀 的控制口进入被测减压阀的阀体后从被测减压阀的溢流口排向大气。根据被测减压阀的流量范围选择双向流量计的量程大小。根据被测减压阀的流量范围选择控制侧减压阀的流量特性，控制侧减压阀 的溢流能力要大于被测减压阀正向流通能力，控制侧减压阀的正向流通能力要 大于被测减压阀的溢流能力。手动测量步骤如下-1. 按照附图2搭建测试回路，关闭供气侧及控制侧截止阀，在无流量情况 下安装被测减压阀。2. 使用供气减压阀调定供气压力为表压(0.63MPa)，或最大额定压力，选 两者中较小的。打开供气侧截止阀，设定被测减压阀出口的控制压力。3. 控制侧减压阀设置为无调压状态，打开控制側截止阀，空气经过控制侧减压阀的溢流口排向大气。当流动稳定后，测量流量和相应的控制压力尸2和入口温度7;。4. 逐歩增大控制侧减压阀的压力减少流量，直至流量为零，记录在每一个 稳定流动后的流量和压力及温度。5. 继续逐步增大控制侧减压阀的压力，空气经过控制侧减压阀的输出口和 被测减压阀的溢流口排向大气，当流动稳定后，测量流量和相应的控制压力尸2 和出口温度7i。6. 增大控制侧减压阀的压力直至0.68MPa，或最大额定压力，选两者中较 小的。7. 在流量变化时(增加或减少)，保持入口压力月不变。8. 针对不同设定压力重复上面2-7的步骤，在无流量时缓慢改变控制压力 达到所要的设定压力。作为测量结果的表示，在每一个设定压力绘制控制压力-控制流量的曲线。 如附图3所示自动测量装置，主要由过滤器l，供气压力设定减压阀2，供 气侧截止阀3，供气侧及控制侧温度测量管4、 11,供气侧及控制侧压力测量管 6、 9，被测减压阀8，双向流量计16,控制侧截止阀14，控制侧减压阀17;被 测减压阀8的供气端通过压力测量管6，温度测量管4与供气压力设定减压阀2 的出口相连，被测减压阀8的控制端通过压力测量管9，温度测量管ll与流量 计16的正向口连接，流量计13的逆向口与控制侧减压阀17的出口相连。控制 侧减压阀17的入口与气源相连。控制侧电控减压阀17的压力由信号发生装置 自动设定，压力计7、 8,温度计5、 12及双向流量计16的电气信号进入数据记 录装置18。正向流量特性测量时，压縮空气由被测减压阀的供气口进入被测减压阀的 阀体从被测减压阀的控制口流出经过双向流量计的正向进入控制侧减压阀的控 制口后从控制侧减压阀的溢流口排向大气。此时流量为正值。溢流流量特性测量时，压縮空气由控制侧减压阀的供气口进入控制侧减压 阀的阀体后从控制侧减压阀的控制口流出经过双向流量计的反向从被测减压阀 的控制口进入被测减压阀的阀体后从被测减压阀的溢流口排向大气。根据被测减压阀的流量范围选择双向流量计的量程大小。根据被测减压阀的流量范围选择控制侧减压阀的流量特性，控制侧减压阀 的溢流能力要大于被测减压阀正向流通能力，控制侧减压阀的正向流通能力要 大于被测减压阀的溢流能力。 自动测量步骤如下1. 按照附图2搭建测试回路，关闭供气侧及控制侧截止阀，在无流量情况 下安装被测减压阀。2. 使用供气减压阀调定供气压力为表压(0.63MPa)，或最大额定压力，选 两者中较小的。打开供气侧截止阀，设定被测减压阀出口的控制压力。3. 打开控制侧截止阀，通过信号发生装置自动设定控制侧电控减压阔的出 口压力从大气压至0. 68MPa(或最大额定压力，选两者中较小的)连续缓慢变化， 同时利用数据记录装置记录变化过程中的流量和压力及温度。4. 在流量变化时(增加或减少)，保持入口压力A不变。5. 针对不同设定压力重复上面2-7的步骤，在无流量时缓慢改变控制压力 达到所要的设定压力。作为测量结果的表示，在每一个设定压力绘制控制压力-控制流量的曲线。本发明通过使用一种带大溢流功能的减压阀作为被测元件的控制端流量或 压力设定器件，无须更换器件的情况下，能够实现正向和溢流两个方向的流量 或压力的设定。使用一种双向流量测量机能的流量计，不用更换测试仪器或方 向的情况下，可以实现双方向流量的测量。与现有技术IS06953和JB/T7376相 比，它能够利用一套实验装置测试出减压阀完整的压力流量特性，节约了测试 装置成本，提高了测试效率，因此非常便于使用和推广。
图1为国际标准规定的测试方法；a)为正向流动流量特性测量装置、b)为溢流向流动流量特性测量装置；图2为手动测量装置原理图；图3为自动测量装置原理图；图4为测定气动减压阀流量特性的实验结果图；图5为测定一个口径为1/8英寸的电气控制喷嘴挡板式减压阀的流量特性 的实验结果图；图中l一过滤器、2—供气减压阀、3—供气端截止阀、4一供气端温度测 量管、5—供气端温度计、6—供气端压力测量接头、7—供气端压力计、8—被 测减压阀、9一控制端压力测量接头、IO—控制端压力压力计、ll一控制端温度 测量管、12—控制端温度计、13—流量计、14一控制端截止阀、15—控制端减 压阀、16—双向流量计、17—大溢流型减压阀、18—数据记录装置、19一信号 发生装置、7i—供气端温度、72—控制端温度、尸r"供气端压力、尸2—控制端压 力。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。如图2所示，本发明的实验装置主要由过滤器l，供气压力设定减压阀2， 供气侧截止阀3，供气侧及控制侧温度测量管4、 11，供气侧及控制侧压力测量 管6、 9，被测减压阀8，双向流量计16，控制侧截止阀14，控制侧减压阀17; 被测减压阀8的供气端通过压力测量管6，温度测量管4与供气压力设定减压阀 2的出口相连，被测减压阀8的控制端通过压力测量管9,温度测量管ll与流 量计16的正向口连接，流量计16的逆向口与控制侧减压阀17的出口相连。控 制侧减压阀17的入口与气源相连。利用本发明测定气动减压阀流量特性的实施例测定一个口径为1/8英寸 的减压阀的流量特性的手动测量方法。选用一个量程范围为士2001/min的流量 计， 一个口径为1/4英寸的大溢流型减压阀作为控制端减压阀。按照附图2所 示安装被测减压阀，供气用减压阀的口径为1/4英寸。设定供气压力为0.55MPa (表压)。实验结果绘制成附图4的形式，横坐标为由流量计测得的转化为标准 状况下的被测减压阀的控制端的流量，纵坐标为由压力计测得的被测减压阀的 控制端的压力，图中的压力值为零控制端流量时的设定的控制端压力，分别为 220、 352、 467、 536kPa。测定一个口径为1/8英寸的电气控制喷嘴挡板式减压阀的流量特性的自动 测量方法。选用一个量程范围为-2001-2001/min，对应输出信号为0. 5-4. 5V的 流量计。 一个口径为1/4英寸的大溢流型电控减压阀作为控制端减压阀，其输入信号为0-10V，对应输出压力为0-lMPa。信号发生装置为计算机通过D/A数 据转换板产生连续的斜波信号。数据记录装置为计算机通过A/D数据转换板采 集压力，温度和流量信号。按照附图3所示安装被测减压阀，供气用减压阀的 口径为1/4英寸，输入电流控制输出压力。设定供气压力为0.55MPa (表压)。 实验结果绘制成附图5的形式，横坐标为由流量计测得的转化为标准状况下的 被测减压阀的控制端的流量，纵坐标为由压力计测得的被测减压阀的控制端的 压力，图中的电流值为零控制端流量时的设定电流，分别为30、 50、 70、 90mA。
权利要求
1. 一种用于气动减压阀流量特性连续测量的装置，其特征在于主要包括过滤器(1)，供气压力设定减压阀(2)，供气侧截止阀(3)，供气侧及控制侧温度测量管(4)、(11)，供气侧及控制侧压力测量管(6)、(9)，被测减压阀(8)，双向流量计(16)，控制侧截止阀(14)，控制侧减压阀(17)；被测减压阀(8)的供气端通过压力测量管(6)，温度测量管(4)与供气压力设定减压阀(2)的出口相连，被测减压阀(8)的控制端通过压力测量管(9)，温度测量管(11)与双向流量计(16)的正向口连接，流量计(16)的逆向口与控制侧减压阀(17)的出口相连；控制侧减压阀(17)的入口与气源相连；采用带大溢流功能的控制侧减压阀作为被测减压阀负载压力或流量的调节器件，和具有双向流量测量功能的流量计，通过从正向最大流量到溢流向最大流量的不间断的手动或自动设定，实现压力和流量的连续测量，从而测出减压阀的控制口流量与控制口压力的关系，即减压阀流量特性。
2、 根据权利要求l所述的用于气动减压阀流量特性连续测量的装置，其特 征在于流量计为能够测量被试元件控制口进出气休的流量的双向流量计；流 量计测量范围涵盖被试元件最大可通过流量；正向流动时流量为正值，逆向流 动时流量为负值。
3、 根据权利要求l所述的用于气动减压阀流量特性连续测量的装置，其特 征在于控制侧减压阀为具有大溢流功能的减压阀，在正向流量特性测试中手 动或自动调节流量，在溢流向流量特性测试中手动或自动调节压力。
4、 一种用于气动减压阀流量特性连续测量的方法，其特征在于包括以下 测试步骤1) 关闭供气侧及控制侧截止阀，在无流量情况下安装被测减压阀；2) 使用供气减Ui阀调定供气压力为表压(0.63MPa)，或最大额定压力，选 两者中较小的，打开供气侧截止阀，设定被测减压阀出U的控制压力；3) 控制侧减压阀设置为无调压状态，打开控制侧截止阔，空气经过控制侧 减压阀的溢流口排向大气，当流动稳定后，测量流量和相应的控制压力尸2和入口温度r1;4) 逐步增大控制侧减压阀的压力减少流量，直至流量为零，记录在每一个 稳定流动后的流量和压力及温度；5) 继续逐步增大控制侧减压阀的压力，空气经过控制侧减压阔的输出口和 被测减压阀的溢流口排向大气，当流动稳定后，测量流量和相应的控制压力A 和出口温度K; 6) 增大控制侧减压阀的压力直至0.68MPa，或最大额定压力，选两者中较 小的； 7) 在流量变化时(增加或减少)，保持入口压力C不变； 8) 针对不同设定压力重复上面2) -7)的步骤，在无流量吋缓慢改变控制 压力达到所要的设定压力。
全文摘要
本发明涉及一种用于气动减压阀流量特性连续测量的方法。属于采用带大溢流功能的减压阀作为被测减压阀负载压力或流量的调节器件，和具有双向流量测量功能的流量计，通过从正向最大流量到溢流向最大流量的不间断的设定，实现压力和流量的连续测量，从而测出减压阀的流量特性，简化了实验回路，减少了测试设备交换及其产生的测量误差，提高了测试效率，节省了空气使用量。
文档编号G01M13/00GK101241043SQ20081005709
公开日2008年8月13日 申请日期2008年1月29日 优先权日2008年1月29日
发明者彭光正, 涛 王, 香川利春 申请人:北京理工大学