介 质容器内安装有用于改变介质的温度的热器和制冷器；用于调节测试介质的流量和压力大 小的流量调节器和压力调节器安装在测试回路中；工控机通过视频线和USB线与触摸显示 器连接，采用PCI总线方式与运动控制卡和数据采集卡连接；触摸显示器可实现人机交互 功能，用户可在触摸式显示器上输入设定参数和读出测试数据；压力传感器分为阀前压力 传感器和阀后压力传感器，分别置于待测试球阀前后的管路中，用于测量阀前、阀后的压力 数据；流量传感器和温度传感器置于测试球阀前面的管路中，分别用于测量流经球阀的流 量和测试介质的温度，压力、流量和温度传感器通过屏蔽电缆与数据采集卡连接，将测试数 据传送到工控机一端；运动控制卡的脉冲输出口连接伺服驱动器的脉冲信号驱动端口，可 控制伺服电机的启动和停止；运动控制卡的数字量输出口连接伺服驱动器的方向控制端 口，可控制伺服电机的转动方向；伺服驱动器连接伺服电机，实现对电机的运行驱动，而伺 服电机与阀杆驱动机构连接，驱动球阀开启或闭合；旋转编码器安装在阀杆驱动结构的同 步轴上，通过屏蔽数据线连接到运动控制卡，用于测量球阀的开度值。3.根据权利要求1所述的一种球阀动态特性参数的测试系统，其特征在于：所述的软 件控制系统为建基于虚拟仪器的球阀动态特性参数测试软件控制系统，主要包括以下功能 模块：_根据设置参数，控制水栗、油栗或风机驱动单元自动切换测试介质；②根据测试要 求，自动调节回路中测试介质的流量和压力值，并自动调节球阀的开度大小实时采集压 力、流量和温度数据并进行数据预处理;i对球阀动态特性参数进行自动分析和保存，并实 时显示特性参数曲线。4.根据权利要求3所述的一种球阀动态特性参数的测试系统，其特征在于：所述的功 能模块进行实时采集压力、流量和温度数据并进行数据预处理时，通过软件控制系统驱动 数据采集卡实时读取待测试的球阀前后的管路中的压力传感器值后，对数据进行以下方式 处理：1?通过高斯滤波进行数据平滑处理，去除压力波动的尖峰干扰；②通过数字滤波方 法减少流量测试干扰信号在有用信号中的比重；_对测试数据进行均值化和平稳化处理， 消除温度测试的零漂和温漂，从而实现消除随机噪声和系统噪声引起的误差。5. 根据权利要求3所述的一种球阀动态特性参数的测试系统，其特征在于：所述的功 能模块实现球阀动态特性参数自动分析和保存，通过软件控制系统将测试得到的压力、流 量、开度和温度数据以及死区特性这两种动态特性参数分别进行动态特性分析和自动记 录，并将分析后得到的压力、流量、开度和温度特性曲线及死区特性曲线保存在工控机中。6. 根据权利要求3所述的一种球阀动态特性参数的测试系统，其特征在于：所述的功 能模块实现特性参数曲线实时显示时，通过软件控制系统将测试得到的压力、流量、开度和 温度特性曲线及死区特性曲线实时显示在触摸式显示器上。7. -种球阀动态特性参数的测试方法，其特征在于：利用上述测试系统对球阀进行开 度、压力、流量和温度特性的自动测试和分析，以及死区特性动态特性参数的自动测试和分 析，实现对球阀动态特性参数的测试。8. 根据权利要求7所述的一种球阀动态特性参数的测试方法，其特征在于：对球阀进 行开度、压力、流量和温度特性的自动测试和分析，具体包括以下步骤： 第一步，在软件控制系统的人机交互界面上设置待测球阀需测试的开度设定表，介质 温度设定表，介质类型设定值，介质压力设定表和介质流量设定表，并从开度为零的位置启 动测试； 第二步，软件控制系统驱动水栗、油栗和风机驱动单元和测试介质切换阀门，将测试管 路中的介质切换到设定的介质类型设定值，并通过驱动压力调节器来调节测试介质的压力 到介质压力设定表的第一个值，驱动流量调节器来调节测试介质的流量到介质流量设定表 的第一个值，驱动加热器或制冷器，并结合温度传感器调节测试介质的温度到介质温度设 定表的第一个值； 第三步，软件控制系统根据开度设定表的第一个值，通过运动控制卡驱动伺服电机，使 得待测球阀自动运行到指定的开度值的位置，开度位置数据由旋转编码器闭环反馈给运动 控制卡，软件控制系统驱动数据采集卡自动测试和记录此时待测试球阀的阀前压力传感器 和阀后压力传感器的压力值以及待测试球阀前面的流量传感器的流量值； 第四步，软件控制系统根据开度设定表的第二个值，通过运动控制卡驱动伺服电机，使 得待测球阀接着自动运行到指定的第二个开度值的位置，并依次重复类推，直到待测球阀 依次自动运行到开度设定表指定的所有开度值的位置，同时在待测球阀达到每个开度位置 后，软件控制系统驱动数据采集卡自动测试和记录此时待测试球阀的阀前压力传感器和阀 后压力传感器的压力值以及待测试球阀前面的流量传感器的流量值； 第五步，软件控制系统通过驱动压力调节器来调节测试介质的压力到介质压力设定表 的第二个值，并依次类推，直到调节测试介质的压力到介质压力设定表的最后一个值，而测 试介质的流量和温度保持不变，重复步骤三到步骤四，软件控制系统驱动数据采集卡自动 测试和记录此时待测试球阀的阀前压力传感器和阀后压力传感器的压力值以及待测试球 阀前面的流量传感器的流量值； 第六步，软件控制系统通过驱动流量调节器来调节测试介质的流量到介质流量设定表 的第二个值，并依次类推，直到调节测试介质的流量到介质流量设定表的最后一个值，而测 试介质的压力和温度保持不变，重复步骤三到步骤四，软件控制系统驱动数据采集卡自动 测试和记录此时待测试球阀的阀前压力传感器和阀后压力传感器的压力值以及待测试球 阀前面的流量传感器的流量值； 第七步，软件控制系统通过加热器或制冷器，并结合温度传感器调节测试介质的温度 到介质温度设定表的第二个值，并依次类推，直到调节测试介质的温度到介质温度设定表 的最后一个值，而测试介质的压力和流量保持不变，重复步骤三到步骤四；软件控制系统驱 动数据采集卡自动测试和记录此时待测试球阀的阀前压力传感器和阀后压力传感器的压 力值以及待测试球阀前面的流量传感器的流量值； 第八步，软件控制系统根据测试得到的开度、压力、流量和温度的数据表，自动分析并 生成待测试球阀的开度和压力特性曲线、开度和流量特性、压力和流量特性曲线、介质温度 和压力特性曲线以及介质温度和流量特性曲线。9.根据权利要求7所述的一种球阀动态特性参数的测试方法，其特征在于：对死区特 性动态特性参数的自动测试和分析，具体包括以下步骤： 第一步，在软件控制系统的人机交互界面上设置待测球阀的开度位置分别为最大开度 的25%、50%和75%，并设定介质类型后从开度为零的位置启动测试； 第二步，软件控制系统通过运动控制卡驱动伺服电机，使得待测球阀按照顺时针方向 旋转到最大开度的25%、50%和75%的位置，然后软件控制系统控制待测球阀以最大开度的 〇. 1%的旋转角度按顺时针方向增大开度，并同时通过旋转编码器读取实际的开度变化反馈 值，直到观察到一个可观察的行程开度变化出现，软件控制系统自动记录此时待测球阀在 伺服电机驱动下已经转过的开度值；然后软件控制系统驱动待测球阀按照逆时针的方向， 同样以最大开度的〇. 1%的旋转角度按逆时针方向增大开度，并同时通过旋转编码器读取 实际的开度变化反馈值，直到观察到一个可观察的开度变化出现，软件控制系统自动记录 此时待测球阀在伺服电机驱动下已经转过的开度值；上述记录的两项待测球阀在伺服电机 驱动下转过的开度值之差即为待测球阀在最大开度的25%、50%和75%位置时的死区； 第三步，软件控制系统根据测试得到的开度和死区的数据表，自动分析并生成待测球 阀的死区特性曲线。
【专利摘要】本发明涉及阀门装配测试技术领，尤其是涉及一种球阀动态特性参数测试系统及测试方法，本发明包括球阀动态特性参数测试的硬件控制系统和基于虚拟仪器编程的软件控制系统；硬件系统作为虚拟仪器软件的载体和执行部件，完成测试介质自动切换、测试介质压力和流量自动调节、伺服电机驱动球阀开度自动调节等动作。软件系统采用基于虚拟仪器的编程模式，用于实现压力数据采集和数据预处理、流量数据采集和数据预处理、测试介质的温度数据采集和数据预处理、球阀动态特性参数自动分析和保存，特性参数曲线实时显示。通过硬件系统和软件系统的协同工作，实现球阀对开度、压力、流量和温度特性，死区特性这两种动态特性参数的自动测试和分析。
【IPC分类】G01M13/00, G01D21/02
【公开号】CN105387886
【申请号】CN201510843657
【发明人】陈浩民
【申请人】苏州工业园区思达德阀门有限公司
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年11月27日