介紹了大口徑蝶閥扭矩試驗裝置研制背景，闡述了該裝置的組成與性能，并對DN900蝶閥樣機(jī)進(jìn)行了空載扭矩試驗與帶壓扭矩試驗。試驗得出的數(shù)據(jù)對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的改進(jìn)以及動力執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型具有重要意義。該試驗裝置及方法也適用于其他類型各通徑閥門的扭矩試驗，具有較強(qiáng)的通用性和擴(kuò)展性。

1、引言

　　蝶 閥以其結(jié)構(gòu)緊湊、操作扭矩小、啟閉迅速靈活、流阻小、流量系數(shù)大且維護(hù)使用方便的特點，得到廣泛應(yīng)用。本文根據(jù)某閥門廠對生產(chǎn)的蝶閥扭矩試驗要求，研制了以一套蝶閥扭矩試驗裝置，該試驗裝置不僅可對蝶閥在空載下進(jìn)行扭矩試驗，而且可以模擬蝶閥在試驗壓力下進(jìn)行開閥扭矩試驗。該試驗裝置的研制成功，為蝶閥特別是大口徑蝶閥的動力執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型提供重要依據(jù)，而且該試驗裝置及試驗方法同樣適用于其他類型各通徑閥門的扭矩試驗，具有較強(qiáng)的通用性、擴(kuò)展性。

2、試驗裝置設(shè)計

　　本套試驗裝置包括介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)、試驗臺架、電氣控制系統(tǒng)。介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)為試驗提供一定的水壓及流量;試驗臺架為大口徑蝶閥提供試驗平臺;電氣控制系統(tǒng)為試驗裝置供配電，控制電動裝置的啟停并提供安全保護(hù)，并為回路系統(tǒng)參數(shù)、傳感器遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。

2.1、介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計

　　介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)原理如圖1所示，該介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)可為開、關(guān)閥扭矩試驗提供壓力2.5MPa，流量90m³/h的試驗條件。

圖1 介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)原理示意圖

　　系統(tǒng)中兩臺多級泵并聯(lián)使用，單臺泵的工作壓力為2.5MPa，工作流量為46m³/h，當(dāng)要求試驗流量超過46m³/h時，兩臺泵同時啟用。在多級泵出口增加一旁通支路，支路上設(shè)有節(jié)流閥1、電磁閥2;該支路的作用是：當(dāng)試驗閥門關(guān)閉時，電磁閥2打開及時泄壓至所需的試驗壓力，電磁閥2的開關(guān)由試驗閥門的關(guān)到位信號控制。

　　在進(jìn)行閥門扭矩試驗前，設(shè)試驗閥門開始處于全開狀態(tài)，電磁閥2處于關(guān)閉狀態(tài)，全開3號閥，通過調(diào)節(jié)4號、5號電動調(diào)節(jié)閥，將試驗閥閥前壓力調(diào)至所需的試驗壓力;然后保持4號、5號電動調(diào)節(jié)閥的開度不變，關(guān)閉3號閥，合上調(diào)試開關(guān)，打開2號電磁閥，將1號節(jié)流閥調(diào)至合適的開度，使試驗閥前壓力為所需的試驗壓力;合上工作開關(guān)，2號電磁閥自動關(guān)閉，全開3號閥，即可進(jìn)行試驗閥門在試驗壓力下的關(guān)、開閥扭矩試驗。

　　本介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)可模擬的流量不超過90m³/h，適應(yīng)DN100以下閥門的水壓動態(tài)扭矩試驗。對于大口徑閥門，亦可對該套系統(tǒng)進(jìn)行改造，模擬出大流量，但成本過高，不宜采用。但是該系統(tǒng)可以模擬閥門帶壓開閥瞬間情況，而在生產(chǎn)活動中，帶壓開閥瞬間的扭矩值才是設(shè)計人員關(guān)心的重要參數(shù)。

2.2、試驗臺架設(shè)計

　　扭矩試驗臺架由傳動系統(tǒng)(電動裝置、基座、扭矩傳感器)、閥桿聯(lián)接裝置、過渡法蘭、移動平臺、臺架等組成，如圖2所示。

圖2 扭矩試驗臺架組成圖

　　電動裝置的作用是提供閥門開啟、關(guān)閉的動力，同時利用該裝置的位置指示、過扭保護(hù)等功能保護(hù)被測閥門。

　　閥門測驗前，根據(jù)蝶閥的通徑、型號選擇合適的閥門定位裝置、過渡法蘭、閥桿聯(lián)接裝置、傳動系統(tǒng)。此時，移動平臺位于臺架外側(cè)，先將被測試閥門、過渡法蘭、閥門定位裝置聯(lián)接好后在移動平臺上定位，然后將移動平臺定位至試驗位置，通過縱向、橫向位置微調(diào)裝置保證閥門輸出軸與扭矩傳感器同軸，可靠聯(lián)接后即可進(jìn)行扭矩測試。

　　該試驗臺架具有操作方便、較強(qiáng)的通用性與擴(kuò)展性，不僅可對大口徑蝶閥進(jìn)行扭矩試驗，更換傳動系統(tǒng)、閥桿聯(lián)接裝置、過渡法蘭后，也可對其他類型閥門進(jìn)行扭矩試驗。

2.3、電氣控制系統(tǒng)設(shè)計

　　電氣控制系統(tǒng)是扭矩試驗臺的一個重要組成部分。整個試驗總站的電氣設(shè)備運行狀態(tài)顯示、回路參數(shù)的監(jiān)測、試驗參數(shù)的設(shè)定和控制等都是由它來完成的。該系統(tǒng)很大程度上決定了試驗總站參數(shù)測量的精度和控制操作的特性。

　　電氣控制系統(tǒng)原理如圖3所示，主要由以下電控柜組成：集中控制臺、現(xiàn)場信號采集柜、扭矩控制箱。

圖3 電氣控制系統(tǒng)原理示意圖

　　集中控制臺內(nèi)的主控單元為德國公司S7-300PLC、信號采集柜和扭矩控制箱內(nèi)的主控單元為德國SIEMENS公司S7-200PLC組成了Profibus DP總線網(wǎng)絡(luò)，信號采集柜負(fù)責(zé)現(xiàn)場的各種信號的采集并處理相關(guān)電氣元件的動作，并把采集來的信號通過Profibus DP總線傳輸?shù)郊�中制控制臺內(nèi)的主控單元S7-300PLC上，在經(jīng)過S7-300PLC處理最后把數(shù)據(jù)傳輸至上位機(jī)PC。

3、樣機(jī)試驗

　　通過該套裝置對某閥門廠制造的DN900雙偏心蝶閥進(jìn)行了空載試驗、帶壓試驗，得到了一系列試驗數(shù)據(jù)。圖4所示為DN900蝶閥空載開閥扭矩試驗曲線，圖5所示為DN900蝶閥空載關(guān)閥扭矩試曲線，圖6所示為DN900蝶閥在1.0MPa試驗壓力下開閥扭矩試驗曲線，圖7所示為DN900蝶閥在1。0MPa試驗壓力下關(guān)閥扭矩試驗曲線，其中試驗壓力為閥門的入口壓力。

圖4 DN900蝶閥空載開閥扭矩試驗曲線

圖5 DN900蝶閥空載關(guān)閥扭矩試驗曲線

　　在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)置當(dāng)中，將開閥扭矩方向設(shè)為正向，扭矩值為正值;關(guān)閥扭矩方向為反向，扭矩值為負(fù)值。通過這些數(shù)據(jù)可知：

　　(1)開閥時，扭矩值有明顯突變，在帶壓狀態(tài)下突變尤為明顯;

　　(2)閥門設(shè)計時，應(yīng)以閥門的最大開閥扭矩值作為設(shè)計依據(jù)。

圖6 DN900蝶閥在1.0MPa試驗壓力下開閥扭矩試驗曲線

圖7 DN900蝶閥在1.0MPa試驗壓力下關(guān)閥扭矩試驗曲線

4、結(jié)語

　　設(shè)計的蝶閥扭矩試驗裝置已應(yīng)用在某閥門廠試驗室中，該試驗裝置不僅可對蝶閥在空載下進(jìn)行扭矩試驗，而且可模擬蝶閥在在試驗壓力下進(jìn)行開閥扭矩試驗。所得的數(shù)據(jù)對蝶閥特別是大口徑蝶閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料選型以及配套動力執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇具有重要意義，該試驗裝置和試驗方法也可應(yīng)用在其他各型閥門的扭矩試驗，具有很好的通用性和可擴(kuò)展性。