电动调节阀及气动调节阀性能测试

                          电动调节阀及气动调节阀性能测试

                              上海申弘阀门有限公司

之前介绍油田卡箍式闸阀，现在介绍电动调节阀及气动调节阀性能测试1.1 气动调节阀主要性能及测试
        气动调节阀的性能指标有：基本误差、回差、死区、始终点偏差、额定行程偏差、泄漏量、密封性、耐压强度、外观、额定流量系数、固有流量特性、耐振动性能、动作寿命，计13项、前9项为出厂检验项目。
        由于调节阀的运输、工作弹簧范围的调整等因素，安装前往往需要对如下性能进行调整、检验：
1）电动调节阀及气动调节阀性能测试基本误差
        将规定的输入信号平稳地按增大和减小方向输入执行机构气室（或定位器），测量各点所对应的行程值，计算出实际“信号－行程”关系与理论关系之间的各点误 差。其大值即为基本误差。试验点应至少包括信号范围0、25％、50％、75％、100％这5个点。测量仪表基本误差限应小于被试阀基本误差限的1/4。
2）回差
        试验程序与上面第1）点所述相同。在同一输入信号上所测得的正反行程的大差值即为回差。
3）始终点偏差
        方法同第1）点。信号的上限（始点）处的基本误差即为始点偏差；信号的下限（终点）处的基本误差为终点偏差。
4）额定行程偏差
        将额定输入信号加入气动执行机构气室（或定位器），使阀杆走*程，实际行程与额定行程之差与额定行程之比即为额定行程偏差。实际行程必须大于额定行程。
5）泄漏量
        试验介质为10～50℃的清洁气体（空气和氮气）或液体（水或煤油）；试验压力A程序为：当阀的允许压差大于350KPa时，试验压力均按350KPa 做，小于350KPa时按允许压差做；B试验程序按阀的大工作压差做。试验信号压力应确保阀处于关闭状态。在A试验程序时，气开阀执行机构信号压力为 零；气闭阀执行机构信号压力为输入信号上限值加20KPa；两位式阀执行机构信号压力应为设计规定值。在B试验程序时，执行机构的信号压力应为设计规定 值。试验介质应按规定流向加入阀内，阀出口可直接通大气或连接出口通大气的低压头损失的测量装置，当确认阀和下游各连接管道*充满介质后方可测取泄漏。
a.方式：这是过去习惯釆用方案，旁路可以自动放控，但由于两个切断阀在调节阀一根管线上，难于拆卸、安装，且所占空间大。 
c.方式：这种形式也比较好，便于拆卸，但占地面枳比方案b大一些。 
3.操作人员能否通过观察管线上的压力表或阀杆移动指标件来确定阀杆移动的变化大小？ 
f.在卸下阀门配件如手动操作器、执行机构、电磁阀、阀门定位器等等时，阀门的侧面应留空隙； 
2.如果要手动控制液位，操作人员是否能够看见贮罐上的玻璃液位计？ 
调节阀安装位置及手动操作要求
调节阀旁通配管图
图7-3常用调节阀旁路组合形式蕴
e.如果要卸下底部法兰和阀杆、阀芯部件时，阀门的底部应留空隙； 
1.阀门的安装位置是否便于操作人员手动操作，与此同时，操作人员是否能够看着指示器上显示的参数来操作阀门？ 
d.需要卸下带有阀杆的阀芯的顶部组件的阀门上方应留空隙； 
a.需要卸下带有阀杆的阀芯的顶部组件的阀门上方应留空隙； 
一、调节阀的安装位置要考虑以下因素，以便于手动操作：
在试验测定额定流量系数、固有流量特性时，由于测试装置和方法的不同，其测量结果也相差很大。例如，在测定阀门压差时，取压点的位置、阀门前后的配管状况都直接影响测量结果；在测定流量时，孔板阀、渐缩管、渐扩管、弯管等装置的位置都会影响试验值。
一、试验系统
图1 表示一个基本流量系统的主要部分。


（1）试验样品及其安装
试验样品是各种需要取得试验数据的 调节阀或阀、渐缩管、渐扩管或其他管件的组合。可以用缩小尺寸的试验样品进行模拟试验，但采用实际尺寸或样机。为了使模拟试验取得令人满意的结果，要注意各种主要的影响因素，如流体的雷诺数、可压缩气体的马赫数及几何相似性等。
安装试验阀时，被测试的调节阀应按规定的安装位置与试验管道相连接，管道与调节阀的公称直径相同，管道中心线与试验阀出入口的中心线应保证同轴。允许的不直度在下列范围之内：
   管道尺寸                         允许的不直度
   DNl5～DN25                       0.8mm
   DN32～DNl50                    1.6mm
   DN200以上                         公称管道直径的0.01
密封垫片的内径尺寸应准确，垫片安装后不应突出于管道内。
调节阀管道基本流量试验系统图


图1 基本流量试验系统
1 上游节流阀；2 温度测量装置；3 流量测量装置；4 下游节流阀；5 取压孔
（2）试验段
试验段应由表1所示的两个直管段组成。试验样机的上、下游管道应与试验样机的公称尺寸一样。  
对于公称尺寸DN250或更小、PN值为100或更小的阀，管道内径与试验样机端部的实际内径偏差应在2%之内。对于大于DN250的阀，试验样品入口和出口处的内径应与相邻管道的内径匹配。管道内壁应无铁锈、氧化皮或其他可能引起流体扰动的障碍物。
表1 两个直管段有关参数
直管段有关参数表
（3）节流阀
上游节流阀用来控制试验段的入口压力，下游节流阀用于试验期间的控制。这两个阀一起用来控制试验段取压口之间的压差，并使下游压力保持恒定。阀的结构任选，但上游阀要安装适当，阀门不应影响流量的测量。下游节流阀的公称尺寸可大于试验样品的公称尺，以保证阻塞流发生在试验样品之内。


当利用液体进行测试时，上游节流阀处要避免蒸发。
（4）取压孔
取压孔应按照表1的要求和图2的结构设置。孔径d至少应为3mm，但不能超过12mm道公称直径的1/10（取其小者）。阀门前后取压孔的直径要一致。取压孔应当是圆形，边缘要清洁，无毛刺，不形成线状边缘或其他不规则形状。取压孔应位于水平位置，以避免空气和灰尘的积聚，其中心线应与管道中心线垂直相交，孔的边缘不应凸出管内壁，孔端锐利或微带圆角。
的取压孔结构


图2 的取压孔结构
（5）流量测量装置
流量测量可采用容积法、重量法或与标准流量计进行比较的方法。流量测量装置或标准流量计的允许基本误差应小于被测流量的±2%，重复性应在0.5%以内。流量测量装置要每年进行一次鉴定校正。只有经常进行校准，才能保持流量测量仪表的度。
（6）压力测量装置
压力测量可采用U形管压力计或差压变送器，其允许的基本误差应小于被测压力的±2%。压力测量装置也要经常进行校准，以保持其规定的度。
（7）行程测量装置
在任何一种规定流量的试验过程中，阀的行程都应固定在偏差为额定行程的±0.5%之内。测量行程的装置可用百分表或千分表。
（8）温度测量装置
温度测量可以采用玻璃管温度计或其他装置，允许的基本误差是±1℃。无论以何种规定进行流量试验，试验时的流体入口温度均应保持恒定在±3℃以内。用测温探头时必须经过选择，并设置在对流量测量和温度测量的影响为小的位置上。


二、试验过程举例
上海申弘阀门有限公司主营阀门有：减压阀(气体减压阀,可调式减压阀,波纹管减压阀,活塞式减压阀图3表示一个用水进行试验的装置。被试验的调节阀的每个测定点的信号压力由定值器6设定，从压力表7中显示，由千分表8读出行程值。水源来自水塔13。阀门前后的压差由压力调节器22给定，可通过调节阀18进行分流调节。电秒表24可以计时，并在规定时间内读出量筒27上的水容积，经计算即能得到流量值。此装置用玻璃管温度计测量温度，在计算各种有关数据之后，可计算出固有流量特性及额定流量系数。更具体的步骤如下．
调节阀流量试验装置及原理图


图3 流量试验装置及原理图
1 空气压缩机；2,7,11,21 压力表；3,12,20,23 截止阀；4 过滤器；5 减压阀；6 气动定值器；8千分表（百分表）；9 被试调节阀；
10 玻璃管温度计；13 水塔；14 深井水泵；15 溢流管；16 水池；17 回水管；18 分流V形球阀；19 蜗轮流量计；22压力调节器；
24 电秒表；25 调压V形球阀；26 放水阀；27 量筒
a．试验介质用5～40℃的干净水。
b．调节阀前后压差应当大于或等于35kPa。当阀的额定流量系数很小或很大时，在保证雷诺数Re大于4×104的情况下，可选其他合适的压差值。在每一开度下，相邻两次重复试验的阀门压差的差值要大于15kPa。
c．在规定的压差条件下试验3次。
d．在每一开度下的3次流量测定值中，当大值大于小值的1.04倍时，必须把阀的入口侧压力提高，然后再进行测定。
e．为了保持液体充满试验段的下游部分，防止液体蒸发，入口压力应保持等于或大于表2所列的小值。此低入口压力取决于试验样品的液体压力恢复系数FL，如果FL为未知数，就应保守地估计一个低人口压力。
表2 与FL及ΔP有关的低入口试验压力(单位KPa(bar))
与FL及ΔP有关的低入口试验压力表
f．测量项目
     ·阀门前后压差ΔP，偏差在±2％以内。
     ·阀门行程L，偏差在额定行程的±0.5%以内。
     ·流经阀门的体积流量Q，偏差在±2%以内。
g．流量系数的测定点是在全行程的5%及在0～99%之间每隔10%处选择的。
h．利用液体流量系数计算公式计算流量系数。
i．求固有流量特性曲线。将各测定点测得的流量系数与实测额定流量系数相比，即得到相对流量系数。由此得到调节阀的“相对行程---—相对流量系数”的固有流量特性曲线。
j．额定流量系数的计算。在调节阀的额定行程值上，按流量系数计算公式计算得到额定流量系数。


三、国家标准的规定(GB/T 4213-92)
（1）额定流量系数
调节阀额定流量系数的数值由制造厂规定，调节阀额定流量系数的实测值与规定值的偏差应不超过规定值±10%。当额定流量系数K≤5时，应不超过规定值的±20%。
（2）固有流量特性
制造厂应以图或表的形式规定Kv>1的各种规格、型式和节流组件结构的调节型调节阀的固有流量特性。在列表表示时，应该说明行程h=0.05，0.1，0.2，随后以0.1递增，直至1.0的特定流量系数Kv。制造厂也可以提供除上述行程外的流量系数。
① 直线流量特性的斜率偏差在相对行程h=0.1～0.9之间，任意两个相邻流量系数测量值与实测额定流量系数的比值应符合表3的规定。
表3 直线流量特性的斜率偏差(GB/T4213-92）
直线流量特性的斜率偏差表
表中   Kvn----——第n点的流量系数：
         Kvn——n一1点的流量系数；
         h——相对行程；
         Kvmax——大开度时的实测流量系数。
② 等百分比流量特性的斜率偏差在相对行程h=0.1～0.9之间，任意两相邻流量系数测量值的十进对数（1g）差值应符合表4的规定。
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类调节阀的固有流量特性为非直线或等百分比特性时，其流量特性可按下列斜率偏差或流量系数偏差规定其允许偏差。
a．斜率偏差：在相对行程h=0.1～0.9之间，实测的相邻两点的流量特性的斜率的允许偏差为对应的固有流量特性斜率的0.5～2倍。
b．流量系数偏差：在相对行程h=0.1～0.9之间，各相对行程^的实测流量系数与制造厂在流量特性中规定值的偏差不应超过±10（1/φ）0.2%（φ为相对流量系数）。


二、可接近性的考虑
调节阀安装时，必须考虑到调节阀就地修或技日常计划拆卸的可能性。维修费用在很大程度上取决于阀门的可接近程度，尤其是髙空阀更要注意。有的管道设计连维修人员都不好接近，又怎样好安装、维护呢？同时，还需要考虑调节两维护时所需的空间空隙： 
b.如果要卸下底部法兰和阀杆、阀芯部件时，阀门的底部应留空隙； 
b.方式：这种方案比较好，布置紧凑，占地面枳小，便于拆卸。 
4.是否可利用其它参数的指示器使操作人员能预料到参数的变化?例如，操作人员正在调节锅炉给水流量，他是否能直接观察蒸汽压力表，按照蒸汽压力表或流量表指示的蒸汽流量的增加或减小，提前调节需要的进水量的大小。 
5.如果要用旁路阀来进行手动操作的话，那么，旁路阀门的相对流量特性的行程要与调节阀选择一样。 
6.手控旁通阀和隔离阀对无手轮机构的气动调节阀或虽有手轮机构但属重要的调节系统的场合，可酌情釆用旁路，安装切断阀及旁路阀。旁路组合形式较多，现举常用的4组方案（见图7-3〕进行比较。 
a.方式：这是过去习惯釆用方案，旁路可以自动放控，但由于两个切断阀在调节阀一根管线上，难于拆卸、安装，且所占空间大。 
d方式：这种方案只适用于小口径的调节阀，否则，执行器安装位置过高，装拆均不方便。
c.在卸下阀门配件如手动操作器、执行机构、电磁阀、阀门定位器等等时，阀门的侧面应留空隙； 
g.为便于卸下阀体法兰上的螺栓应留空隙。这个空隙尺寸经常很少提供，设计人员在设计大小头连接调节阀入口和出口配管时必须考虑这个空隙尺寸。对大口径阀，特别是在髙空管道上的阀，忽略这个问题，将对维修时阀的装卸带来非常大的困难。我们在对某引进装置的髙空大口径阀维修时，仅卸下此阀就用了一周的时间，问题就是卸下阀所需空间太小。
1.2 电动调节阀主要性能及测试
        电动调节阀主要性能指标有：基本误差、回差、死区、额定行程偏差、泄漏量、密封性、耐压强度、外观、额定流量系数，固有流量特性、耐振动、温度、工作 可靠性、防爆、阻尼特性、电源电压变化影响、环境温度变化影响、绝缘电阻、绝缘强度等。*项指标的要求和试验方法均与气动阀相同或相似，其中基本误 差、回差、死区、泄漏量、密封、外观、阻尼特性、电源电压变化影响、绝缘电阻为出厂试验项目，后3项性能指标的要求和试验方法为：
1）阻尼特性
        电动调节阀的阻尼特性，在正、反行程的两个方向上规定为阀杆不超过3次“半周期”摆动。试验方法是在输入端分别加入输入信号范围值的20％、50％、80％信号，观察阀杆在正、反行程相应位置上“半周期”摆动次数。
2）电源电压变化影响
        电动调节阀的供电电压在220+20 -30V范围内变化时，阀杆的位移变化值不应超过全行程的1.5％。试验方法是在电源电压为220V时，在输入端加入信号范围值的20％的信号测量相对应 的阀杆行程值，然后将电源电压调到190V和240V，测量相对应的阀杆行程变化值。再依次加入信号范围值的50％、80％的信号、测量阀杆行程的变化值。
3）绝缘电阻
        当环境温度为10～35℃、相对湿度不超过85％时，电动调节阀的绝缘电阻应符合下列规定：各输入端子对机壳不小于20MΩ；各输入端子对电源端子不小于50MΩ；电源端子对机壳不小于50MΩ。试验方法是采用500型兆欧表测试。与本产品相关论文：压力调节阀配套压力变送器