专利名称：核电站电动阀力矩测试台的校准装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于百万千瓦级核电站关键技术领域，尤其涉及一种核电站电动阀力矩测试台的校准装置。
背景技术：
电动阀卿电动执行阀)是用电动执行器控制阀门实现阀门开和关的。其可分为上下两部分，上半部分为电动执行器，下半部分为阀门。其由于具有结构简单、使用寿命长、适用范围广(适用于几乎所有介质)、耐高温、耐化学腐蚀、防爆费用低等优点，已被广泛应用于很多工业领域。核电站作为一种高新技术领域，其用于控制管道介质流量的阀大都为电动阀，而核电站的电动阀比常规大型火力发电站的电动阀的技术要求高。由于电动阀阀门的开启与闭合精度直接影响到电动阀的工作性能，所以被作为一项重要技术指标进行检查。电动阀的开启与闭合精度由电动阀动作的力矩决定，所以可以通过检测电动阀开启和关闭阀门的力矩来判断电动阀的开启与闭合精度。目前，核电站大都采用电动阀力矩测试台来检测现场各种电动阀开启和关闭阀门的力矩，其主要是通过一设于电动阀力矩测试台内的转矩传感器进行检测电动阀开启和关闭阀门的力矩的，这样电动阀力矩测试台内的转矩传感器的检测准确性直接影响待检电动阀阀门的开启及闭合精度。因此，电动阀力矩测试台检测前均需对其进行校准。现有技术中，由于电动阀力矩测试台整体体积和重量均较大，无法实现对其进行整体校准，所以一般只将其内部转矩传感器单独拆卸送外部检定机构校准，其在一定程度上可以达到校准电动阀力矩测试台的目的，但是仍存在以下不足之处:一方面由于外部检定机构只对送检的转矩传感器进行校准，即其只是对转矩传感器输出静态力矩值的校准，可以理解地,静态力矩值与电动阀力矩测试台实际工作输出的动态力矩值存在差异性，这样的校准过程忽略了因电动阀力矩测试台内部结构及实际工作中机械配合而产生的误差，缺乏对实际工作中误差来源的综合评价，这样出具的校准结果就无法确保电动阀力矩测试台实际检测的准确性；另一方面多次重复进行电动阀力矩测试台内部连接件和转矩传感器的拆卸与安装，增大了对内部连接件及转矩传感器本身的损坏风险，从而降低了设备的使用寿命；同时，送外部检定机构校准需要耗费大量的人力、物力和时间，运送成本高且工作效率低。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种核电站电动阀力矩测试台的校准装置，其体型轻小、结构简单、易于操作、校准准确度高、效率高且对设备无损坏。本实用新型是这样实现的:一种核电站电动阀力矩测试台的校准装置，用于校准具有第二力矩测量器的电动阀力矩测试台，所述电动阀力矩测试台的上方设有一电动阀；所述核电站电动阀力矩测试台的校准装置包括用于校准的第一力矩测量器和数据分析系统，所述第一力矩测量器的输入轴转动连接所述电动阀，输出轴转动连接所述第二力矩测量器，所述第一力矩测量器和所述第二力矩测量器均电连接所述数据分析系统。具体地，所述第一力矩测量器的输入轴通过第一联轴器连接所述电动阀，输出轴通过第二联轴器连接所述第二力矩测量器。更具体地，于所述电动阀与所述第一力矩测量器之间还设有一具有空腔的防护套，所述第一联轴器设于所述防护套的空腔内。具体地，所述防护套的两端分别通过法兰盘与螺栓的组合连接所述电动阀和所述
第一力矩测量器。具体地，所述电动阀力矩测试台上设有一凹腔，所述第二联轴器和所述第二力矩测量器均设于所述凹腔内。进一步地，所述凹腔内还设有用于控制所述电动阀力矩测试台运转的制动器。进一步地，还包括一用于驱动所述制动器运转的动力装置。优选地,所述动力装置为直流电流源。优选地，所述第一力矩测量器和所述第二力矩测量器均为转矩传感器。本实用新型提供的核电站电动阀力矩测试台的校准装置，其通过于电动阀与电动阀力矩测试台之间设置一第一力矩测量器，并将第一力矩测量器的输入轴转动连接电动阀，输出轴转动连接电动阀力矩测试台上的第二力矩测量器，以用于检测电动阀力矩测试台的输出动态力矩值，这样一方面由于其是直接对电动阀力矩测试台整体进行校准，综合考虑了电动阀力矩测试台实际工作中的客观条件的影响，从而大大提高校准的精确度；另一方面由于其不用拆装电动阀力矩测试台上的部件，这样防止了由于频繁拆装对设备的损坏，有效延长了电动阀力矩测试台的使用寿命；同时，其省去了送外校准的劳力和时间，降低了运送成本，提高了工作效率；进一步地，其通过数据分析系统接收并分析比较第一力矩测量器和第二力矩测量器的测量数据，可以理解地，电动阀力矩测试台的校准主要是对其内部的第二力矩测量器进行校准，这样以第一力矩测量器的测量数据作为基准进行校准第二力矩测量器，从而达到校准电动阀力矩测试台的目的，其结构简单、操作简便。
图1是本实用新型实施例提供的核电站电动阀力矩测试台的校准装置的组装示意图；图2是本实用新型实施例提供的核电站电动阀力矩测试台的校准装置的连接结构图；图3是图2中A-A的剖视图；图4是图2中B向的局部视图；图5是本实用新型实施例提供的第一力矩测量器的结构图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。如图1和图2所示，本实用新型实施例提供的核电站电动阀力矩测试台的校准装置，用于校准具有第二力矩测量器31的电动阀力矩测试台3，所述电动阀力矩测试台3的上方设有一电动阀I ;所述核电站电动阀力矩测试台的校准装置包括用于校准的第一力矩测量器2和数据分析系统(图中未视出)，所述第一力矩测量器2的输入轴22转动连接所述电动阀1，输出轴23转动连接所述第二力矩测量器31，所述第一力矩测量器2和所述第二力矩测量器31均电连接所述数据分析系统。作为一较优方案，数据分析系统采用计算机(电脑)，计算机的高速发展已经使其可灵活安装各种软件，从而可根据具体情况在计算机上安装相关软件以进行相关工作运转；同时，计算机的操作界面可实现模块界面下实际输出动态扭矩值的比对，直观地反映电动阀力矩测试台3的实际工作状态，避免出现不同模块输出不同准确度等级的扭矩值；当然了，数据分析系统也可采用其它类型的设备，具体应用中根据具体情况进行设计选择。本实用新型实施例提供的核电站电动阀力矩测试台的校准装置，其将用于校准电动阀力矩测试台3的第一力矩测量器2设置于电动阀I与电动阀力矩测试台3之间，设置合理、结构紧凑。其是直接对电动阀力矩测试台3整体进行校准的，这样一方面由于检测到的是电动阀力矩测试台3的输出动态力矩值，这样综合考虑了电动阀力矩测试台3实际工作中的客观条件的影响，从而大大提高校准的精确度；另一方面由于不用拆装电动阀力矩测试台3上的部件，这样防止了由于频繁拆装对设备的损坏，有效延长了电动阀力矩测试台3的使用寿命。进一步地，其通过数据分析系统接收并分析比较第一力矩测量器2和第二力矩测量器31的测量数据，以第一力矩测量器的测量数据作为基准进行校准电动阀力矩测试台3内的第二力矩测量器31，从而达到校准电动阀力矩测试台3的目的。同时，由于其是在电动阀力矩测试台3现场通过加装第一力矩测量器2进行校准的，省去了送外校准的劳力和时间，降低了运送成本，提高了工作效率。具体地，如图2 图4所示，所述第一力矩测量器2的一端通过第一联轴器5连接所述电动阀1，另一端通过第二联轴器6连接所述电动阀力矩测试台3。可以理解地，第一力矩测量器2与电动阀I及电动阀力矩测试台3之间的连接主要是为了传递转矩，而转矩的传递主要是通过各部件上转轴的相互连接实现的，而第一联轴器5和第二联轴器6就是用于连接这些转轴的。具体地，我们将电动阀I上与第一力矩测量器2连接的转轴命名为电动阀I的输出轴11 ;将电动阀力矩测试台3上与第一力矩测量器2连接的转轴命名为电动阀力矩测试台3的输入轴311 ;将第一力矩测量器2上与电动阀I连接的转轴命名为第一力矩测量器2的输入轴22，与电动阀力矩测试台3连接的转轴命名为第一力矩测量器2的输出轴23 ;那么，电动阀I的输出轴11通过第一联轴器5连接第一力矩测量器2的输入轴22，电动阀力矩测试台3的输出轴311通过第二联轴器6连接第一力矩测量器2的输出轴23，这样便可实现了转矩的传递。我们知道地，联轴器均是成对设置的，即第一联轴器和第二联轴器均包括两分联轴器。具体地，第一联轴器5的两分联轴器分别安装于电动阀I的输出轴11和第一力矩测量器2的输入轴22上；第二联轴器6的两分联轴器分别安装于电动阀力矩测试台3的输入轴311和第一力矩测量器2的输出轴23上。所以为了安装方便，应根据电动阀力矩测试台3的输入轴311和电动阀I的输出轴11的具体尺寸进行具体设计第一力矩测量器2，以使第一力矩测量器2的输出轴23与电动阀力矩测试台3的输入轴311直径相同，使第一力矩测量器2的输入轴22与电动阀I的输出轴11直径相同。第一联轴器5和第二联轴器6均可采用标准联轴器，这样大大简化了连接部件的设计加工过程，降低了设计加工的成本，且标准件之间具有互换性，易于其维修更换。具体设计选择时，第一联轴器5主要是根据第一力矩测量器2的输入轴22和电动阀I的输出轴11进行设计选择的；第二联轴器6主要是根据第一力矩测量器2的输出轴23和电动阀力矩测试台3的输入轴311进行设计选择的。为了校准的准确性，在安装过程中，需保证第一联轴器5的两分联轴器之间的配合和第二联轴器6的两分联轴器之间的配合均未产生任何额外的扭矩值。具体地，可通过人为转动电动阀I的执行器(图中未视出)的手轮或通过电动阀I执行器的电机(图中未视出)驱动电动阀I的执行器使其转动，并带动第一力矩测量器2与电动阀力矩测试台3内的第二力矩测量器31 —起转动，然后通过两力矩测量器测量的数据判断联轴器之间的配合程度，具体是通过两力矩测量器测量数据的差值进行判断的，若其差值接近或等于ONm则表明其配合程度良好。进一步地，如图2和图3所示，于所述电动阀I与所述第一力矩测量器2之间还设有一具有空腔42的防护套4，所述第一联轴器5设于所述防护套4的空腔42内；所述电动阀力矩测试台3上设有一凹腔33，所述第二联轴器6和所述第二力矩测量器31均设于所述凹腔33内。可以理解地，具体校准过程中，电动阀I运转的转矩会比较大，第一联轴器5和第二联轴器6均会受到较大的扭矩值，这样第一联轴器5和第二联轴器6可能会出现因无法承受扭矩值而爆裂飞溅造成人员伤害的现象。当然了，理论上可通过合理设计第一联轴器5和第二联轴器6的强度要求以杜绝其爆裂现象的发生，但由于实际应用中客观因素的不可预料性，所以实际中并不能完全保证杜绝第一联轴器5和第二联轴器6爆裂的现象。为提高装置运转的安全性，通过设置一防护套4并将第一联轴器5收容于防护套4的空腔42内，从而达到有效防护第一联轴器5的目的；同时将所述第二联轴器6收容于所述电动阀力矩测试台3的凹腔33内，从而达到有效防护第二联轴器6的目的，这样第一联轴器5和第二联轴器6因无法承受扭矩值而爆裂飞溅时就不会溅到人员身上，也就不会造成人员伤害，从而大大提高了设备运行的安全性。具体地，如图2和图3所示，所述防护套4的两端分别通过法兰盘41与螺栓7的组合连接所述电动阀I和所述第一力矩测量器2。可以理解地，法兰盘41设有两个且分别设于防护套4的两端。具体设计时，防护套4可与法兰盘41 一体成型加工设计，也可将防护套4与法兰盘41分为两单独部件进行加工设计，然后将两法兰盘41分别焊接于防护套4的两端。可以理解地，电动阀I与第一力矩测量器2上均设有用于方便与外部设备连接的连接法兰，防护套4的两法兰盘41的具体设计主要是根据电动阀I与第一力矩测量器2上的连接法兰进行设计的。优选地，所述第一力矩测量器2和所述第二力矩测量器31均采用转矩传感器。具体设计中，第一力矩测量器2和第二力矩测量器31可根据具体应用场合力矩范围与所需精度等级进行选择设计相应的转矩传感器的；而为了保证校准的可靠性，应使校准用的转矩传感器的精度等级高于被校准转矩传感器的精度等级，且一般高于被校准转矩传感器精度等级的三倍。作为本实用新型的一较优方案，第一力矩测量器2选用精度等级为0.2级的转矩传感器，第二力矩测量器31选用精度等级为1.0级的转矩传感器，而我们知道的，精度等级中的等级系数越低，其精度等级越高，这样所选两转矩传感器可满足校准的要求，从而有效保证了校准的可靠性。同时，由于转矩传感器可采用标准件，这样大大简化了第一力矩测量器2和第二力矩测量器31的设计加工过程，降低了其设计加工的成本，且标准件之间具有互换性，易于其维修更换。可以理解地，转矩传感器的两端均设有连接法兰，主要是用于方便与外部设备的连接。具体地，如图2所示，第一测量力矩器2两端的连接法兰21分别与防护套4的一法兰盘41和电动阀力矩测试台3连接。优选地，第一测量力矩器2与其两端的连接法兰21一体成型设计，这样可以减小电动阀力矩测试台3、第一力矩测量器2和电动阀I三者在串联方式下的同轴度误差。 具体地，为了保证标准用的第一力矩测量器2能够与电动阀I连接并正常动作，并从最优化配置综合考虑使用工作现场现有配件进行设计加工第一力矩测量器2，在第一力矩测量器2与电动阀I连接的一端完全复现了电动阀力矩测试台3工作台面的形状与尺寸。进一步地，如图1所示，所述凹腔3内还设有用于控制所述电动阀力矩测试台3运转的制动器32。制动器32的设置主要是为了方便电动阀力矩测试台3启动与停止的及时快速控制。优选地，制动器32采用磁粉制动器，磁粉制动器具有响应速度快、结构简单、无污染、无噪音、无冲击振动节约能源等优点，且磁粉制动器可采用标准件，这样大大简化了制动器32的设计加工过程，降低了其设计加工的成本，且标准件之间具有互换性，易于其维修更换。进一步地，还设有一用于驱动所述制动器32运转的动力装置(图中未视出)。动力装置用于向电动阀力矩测试台3内的制动器32提供外部负载，以使制动器32动作。具体地，制动器32的输出端连接所述第二力矩测量器31，动力装置驱动制动器32夹紧或松开第二力矩测量器31，当制动器32完全松开第二力矩测量器31时，即为电动阀力矩测试台3空载运转的状态。这样，通过控制动力装置，可控制制动器32夹紧或松开第二力矩测量器31的状态，从而实现通过制动器32向第二力矩测量器31施加不同载荷大小的目的。可以理解地，由于电动阀力矩测试台3的规格型号不一样,动力装置提供外部负载的方式也不一样。具体地，传统的电动阀力矩测试台3内部均只有一个制动器32，故只需向其提供一路外部负载；新型电动阀力矩测试台3内部制动器32的数量因电动阀力矩测试台3检测转矩量程而不同:量程为(O 100)Nm及(O 300)Nm的电动阀力矩测试台3内均只有一个制动器32，故只需要向其提供一路外部负载；而量程为(100 1000) Nm和(350 3500) Nm的电动阀力矩测试台3内均有两个制动器32，所以需向其提供两路外部负载，在调整该两套电动阀力矩测试台3的外加负载时，需同时调整两路电流信号，并保持回路中电流值相同。优选地，所述动力装置为直流电流源，直流电流源具有良好的调速性能，即其可以在重负载条件下，实现均匀、平滑的调速，而且调速范围较宽。具体地，所述电动阀力矩测试台3设有多台，所述第一力矩测量器2的数量与所述电动阀力矩测试台3的数量相同。可以理解地，为尽可能达到可进行多种电动阀I的力矩检测工作的目的，厂房内部大多配置多台量程不一样的电动阀力矩测试台3，电动阀力矩测试台3的具体量程和数量根据具体情况进行设计，作为本实用新型的一较优方案，电动阀力矩测试台3设有四台，其具体量程分别为:(10 100)Nm、(50 300)Nm、(100 1000)Nm和(500 3500)Nm ;考虑到一个全量程第一力矩测量器2的误差值无法覆盖四台电动阀力矩测试台3不同量程的误差要求，第一力矩测量器2也对应设有四个，其量程范围分别与四台电动阀力矩测试台3的量程范围一一对应。具体地，本实用新型实施例提供的核电站电动阀力矩测试台的校准装置，其具体校准过程为:通过第一联轴器5和第二联轴器6将第一力矩测量器2串接在电动阀力矩测试台3与电动阀I之间，并接好相关电控组件；然后通过动力装置向电动阀力矩测试台3内的制动器32提供外加负载，使制动器32动作(使电动阀力矩测试台3内部的第二力矩测量器31置于固定位置);接着，由外部控制系统同时向电动阀力矩测试台3和第一力矩测量器2发出启动指令使其启动，并由电动阀I驱动第一力矩测量器2及电动阀力矩测试台3内部的第二力矩测量器2进行转动，随之产生一个趋于稳定的动态力矩值，第一力矩测量器2及第二力矩测量器31同时感应测量数据并向数据分析系统反馈相关数据信息，由数据分析系统开始记录力矩值曲线，并保证两者反馈数据信息的时间间隔相同；待反馈数据信息完成后，再由外部控制系统向电动阀力矩测试台3和第一力矩测量器2发出停止指令使其停止运转；然后，分别从第一力矩测量器2及第二力矩测量器31的力矩曲线上任意选取若干个相同时间点的动态力矩值，即第一力矩测量器2输出的标准力矩值和电动阀力矩测试台3内部的第二力矩测量器31的输出值，并对两路输出值分别求平均值，以此平均值作为原始数据进行校准第二力矩测量器32，从而达到对电动阀力矩测试台3校准的目的。更具体地，电动阀力矩测试台3的校准主要是使其主要技术特性满足相应技术指标的要求，其主要技术特性包括转矩测量误差^和同轴度引起转矩的变化量T，其相应技术指标与电动阀力矩测试台3的精度等级相关，具体可通过查阅相关资料获取。同轴度引起转矩的变化量T的具体测量过程为:将第一力矩测量器2串接于电动阀I的执行器与电动阀力矩测试台3之间；然后对第一力矩测量器2按照传感器系数值(正、反向满量程频率值及零点频率值)和量程值进行设定，在不受扭矩值的情况下进行零点校准，同时对电动阀力矩测试台3也进行清零处理；接着，人为转动电动阀I执行器的手轮或由电动阀I执行器的电机驱动使电动阀I运转，并带动第一力矩测量器2与电动阀力矩测试台3内第二力矩测量器31 —起转动，使其转动至多个不同的转角位置，并分别读取不同转角位置下第一力矩测 量器2及第二力矩测量器31的测量值，分别记录各自的最大值与最小值，取最大值与最小值偏差大的一组作为计算值进行计算同轴度引起转矩的变化量T，其具体计算公式如下:
权利要求1.种核电站电动阀力矩测试台的校准装置，用于校准具有第二力矩测量器的电动阀力矩测试台，所述电动阀力矩测试台的上方设有一电动阀，其特征在于:所述核电站电动阀力矩测试台的校准装置包括用于校准的第一力矩测量器和数据分析系统，所述第一力矩测量器的输入轴转动连接所述电动阀，输出轴转动连接所述第二力矩测量器，所述第一力矩测量器和所述第二力矩测量器均电连接所述数据分析系统。
2.权利要求1所述的核电站电动阀力矩测试台的校准装置，其特征在于:所述第一力矩测量器的输入轴通过第一联轴器连接所述电动阀，输出轴通过第二联轴器连接所述第二力矩测量器。
3.权利要求2所述的核电站电动阀力矩测试台的校准装置，其特征在于:于所述电动阀与所述第一力矩测量器之间还设有一具有空腔的防护套，所述第一联轴器设于所述防护套的空腔内。
4.权利要求3所述的核电站电动阀力矩测试台的校准装置，其特征在于:所述防护套的两端分别通过法兰盘与螺栓的组合连接所述电动阀和所述第一力矩测量器。
5.权利要求2至4任一项所述的核电站电动阀力矩测试台的校准装置，其特征在于:所述电动阀力矩测试台上设有一凹腔，所述第二联轴器和所述第二力矩测量器均设于所述凹腔内。
6.权利要求5所述的核电站电动阀力矩测试台的校准装置，其特征在于:所述凹腔内还设有用于控制所述电动阀力矩测试台运转的制动器。
7.权利要求6所述的核电站电动阀力矩测试台的校准装置，其特征在于:还包括一用于驱动所述制动器运转的动力装置。
8.权利要求7所述的核电站电动阀力矩测试台的校准装置，其特征在于:所述动力装置为直流电流源。
9.权利要求1至4任一项所述的核电站电动阀力矩测试台的校准装置，其特征在于:所述第一力矩测量器和所述第二力矩测量器均为转矩传感器。
专利摘要本实用新型属于百万千瓦级核电站关键技术领域，提供了一种核电站电动阀力矩测试台的校准装置，其包括用于校准的第一力矩测量器和数据分析系统，第一力矩测量器的输入轴转动连接电动阀，输出轴转动连接与电动阀力矩测试台上的第二力矩测量器，第一力矩测量器和第二力矩测量器均电连接所述数据分析系统。其由于是直接对电动阀力矩测试台整体进行校准，综合考虑了电动阀力矩测试台实际工作中的客观条件的影响，从而大大提高校准的精确度；且由于其不用拆装电动阀力矩测试台上的部件，这样防止了由于频繁拆装对设备的损坏，有效延长了电动阀力矩测试台的使用寿命；同时，其省去了送外校准的劳力和时间，降低了运送成本，提高了工作效率。
文档编号G01L25/00GK202928740SQ20122060096
公开日2013年5月8日 申请日期2012年11月14日 优先权日2012年11月14日
发明者夏明 , 聂沈斌, 董连生 申请人:中国广东核电集团有限公司, 大亚湾核电运营管理有限责任公司