電動調節閥及氣動調節閥性能測試

                          電動調節閥及氣動調節閥性能測試

                              上海申弘閥門有限公司

之前介紹油田卡箍式閘閥，現在介紹電動調節閥及氣動調節閥性能測試1.1 氣動調節閥主要性能及測試
        氣動調節閥的性能指標有：基本誤差、回差、死區、始終點偏差、額定行程偏差、泄漏量、密封性、耐壓強度、外觀、額定流量系數、固有流量特性、耐振動性能、動作壽命，計13項、前9項為出廠檢驗項目。
        由于調節閥的運輸、工作彈簧范圍的調整等因素，安裝前往往需要對如下性能進行調整、檢驗：
1）電動調節閥及氣動調節閥性能測試基本誤差
        將規定的輸入信號平穩地按增大和減小方向輸入執行機構氣室（或定位器），測量各點所對應的行程值，計算出實際“信號－行程”關系與理論關系之間的各點誤 差。其大值即為基本誤差。試驗點應至少包括信號范圍0、25％、50％、75％、100％這5個點。測量儀表基本誤差限應小于被試閥基本誤差限的1/4。
2）回差
        試驗程序與上面第1）點所述相同。在同一輸入信號上所測得的正反行程的大差值即為回差。
3）始終點偏差
        方法同第1）點。信號的上限（始點）處的基本誤差即為始點偏差；信號的下限（終點）處的基本誤差為終點偏差。
4）額定行程偏差
        將額定輸入信號加入氣動執行機構氣室（或定位器），使閥桿走*程，實際行程與額定行程之差與額定行程之比即為額定行程偏差。實際行程必須大于額定行程。
5）泄漏量
        試驗介質為10～50℃的清潔氣體（空氣和氮氣）或液體（水或煤油）；試驗壓力A程序為：當閥的允許壓差大于350KPa時，試驗壓力均按350KPa 做，小于350KPa時按允許壓差做；B試驗程序按閥的大工作壓差做。試驗信號壓力應確保閥處于關閉狀態。在A試驗程序時，氣開閥執行機構信號壓力為 零；氣閉閥執行機構信號壓力為輸入信號上限值加20KPa；兩位式閥執行機構信號壓力應為設計規定值。在B試驗程序時，執行機構的信號壓力應為設計規定 值。試驗介質應按規定流向加入閥內，閥出口可直接通大氣或連接出口通大氣的低壓頭損失的測量裝置，當確認閥和下游各連接管道*充滿介質后方可測取泄漏。
a.方式：這是過去習慣釆用方案，旁路可以自動放控，但由于兩個切斷閥在調節閥一根管線上，難于拆卸、安裝，且所占空間大。 
c.方式：這種形式也比較好，便于拆卸，但占地面枳比方案b大一些。 
3.操作人員能否通過觀察管線上的壓力表或閥桿移動指標件來確定閥桿移動的變化大小？ 
f.在卸下閥門配件如手動操作器、執行機構、電磁閥、閥門定位器等等時，閥門的側面應留空隙； 
2.如果要手動控制液位，操作人員是否能夠看見貯罐上的玻璃液位計？ 
調節閥安裝位置及手動操作要求
調節閥旁通配管圖
圖7-3常用調節閥旁路組合形式蘊
e.如果要卸下底部法蘭和閥桿、閥芯部件時，閥門的底部應留空隙； 
1.閥門的安裝位置是否便于操作人員手動操作，與此同時，操作人員是否能夠看著指示器上顯示的參數來操作閥門？ 
d.需要卸下帶有閥桿的閥芯的頂部組件的閥門上方應留空隙； 
a.需要卸下帶有閥桿的閥芯的頂部組件的閥門上方應留空隙； 
一、調節閥的安裝位置要考慮以下因素，以便于手動操作：
在試驗測定額定流量系數、固有流量特性時，由于測試裝置和方法的不同，其測量結果也相差很大。例如，在測定閥門壓差時，取壓點的位置、閥門前后的配管狀況都直接影響測量結果；在測定流量時，孔板閥、漸縮管、漸擴管、彎管等裝置的位置都會影響試驗值。
一、試驗系統
圖1 表示一個基本流量系統的主要部分。


（1）試驗樣品及其安裝
試驗樣品是各種需要取得試驗數據的 調節閥或閥、漸縮管、漸擴管或其他管件的組合。可以用縮小尺寸的試驗樣品進行模擬試驗，但采用實際尺寸或樣機。為了使模擬試驗取得令人滿意的結果，要注意各種主要的影響因素，如流體的雷諾數、可壓縮氣體的馬赫數及幾何相似性等。
安裝試驗閥時，被測試的調節閥應按規定的安裝位置與試驗管道相連接，管道與調節閥的公稱直徑相同，管道中心線與試驗閥出入口的中心線應保證同軸。允許的不直度在下列范圍之內：
   管道尺寸                         允許的不直度
   DNl5～DN25                       0.8mm
   DN32～DNl50                    1.6mm
   DN200以上                         公稱管道直徑的0.01
密封墊片的內徑尺寸應準確，墊片安裝后不應突出于管道內。
調節閥管道基本流量試驗系統圖


圖1 基本流量試驗系統
1 上游節流閥；2 溫度測量裝置；3 流量測量裝置；4 下游節流閥；5 取壓孔
（2）試驗段
試驗段應由表1所示的兩個直管段組成。試驗樣機的上、下游管道應與試驗樣機的公稱尺寸一樣。  
對于公稱尺寸DN250或更小、PN值為100或更小的閥，管道內徑與試驗樣機端部的實際內徑偏差應在2%之內。對于大于DN250的閥，試驗樣品入口和出口處的內徑應與相鄰管道的內徑匹配。管道內壁應無鐵銹、氧化皮或其他可能引起流體擾動的障礙物。
表1 兩個直管段有關參數
直管段有關參數表
（3）節流閥
上游節流閥用來控制試驗段的入口壓力，下游節流閥用于試驗期間的控制。這兩個閥一起用來控制試驗段取壓口之間的壓差，并使下游壓力保持恒定。閥的結構任選，但上游閥要安裝適當，閥門不應影響流量的測量。下游節流閥的公稱尺寸可大于試驗樣品的公稱尺，以保證阻塞流發生在試驗樣品之內。


當利用液體進行測試時，上游節流閥處要避免蒸發。
（4）取壓孔
取壓孔應按照表1的要求和圖2的結構設置。孔徑d至少應為3mm，但不能超過12mm道公稱直徑的1/10（取其小者）。閥門前后取壓孔的直徑要一致。取壓孔應當是圓形，邊緣要清潔，無毛刺，不形成線狀邊緣或其他不規則形狀。取壓孔應位于水平位置，以避免空氣和灰塵的積聚，其中心線應與管道中心線垂直相交，孔的邊緣不應凸出管內壁，孔端銳利或微帶圓角。
的取壓孔結構


圖2 的取壓孔結構
（5）流量測量裝置
流量測量可采用容積法、重量法或與標準流量計進行比較的方法。流量測量裝置或標準流量計的允許基本誤差應小于被測流量的±2%，重復性應在0.5%以內。流量測量裝置要每年進行一次鑒定校正。只有經常進行校準，才能保持流量測量儀表的度。
（6）壓力測量裝置
壓力測量可采用U形管壓力計或差壓變送器，其允許的基本誤差應小于被測壓力的±2%。壓力測量裝置也要經常進行校準，以保持其規定的度。
（7）行程測量裝置
在任何一種規定流量的試驗過程中，閥的行程都應固定在偏差為額定行程的±0.5%之內。測量行程的裝置可用百分表或千分表。
（8）溫度測量裝置
溫度測量可以采用玻璃管溫度計或其他裝置，允許的基本誤差是±1℃。無論以何種規定進行流量試驗，試驗時的流體入口溫度均應保持恒定在±3℃以內。用測溫探頭時必須經過選擇，并設置在對流量測量和溫度測量的影響為小的位置上。


二、試驗過程舉例
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥圖3表示一個用水進行試驗的裝置。被試驗的調節閥的每個測定點的信號壓力由定值器6設定，從壓力表7中顯示，由千分表8讀出行程值。水源來自水塔13。閥門前后的壓差由壓力調節器22給定，可通過調節閥18進行分流調節。電秒表24可以計時，并在規定時間內讀出量筒27上的水容積，經計算即能得到流量值。此裝置用玻璃管溫度計測量溫度，在計算各種有關數據之后，可計算出固有流量特性及額定流量系數。更具體的步驟如下．
調節閥流量試驗裝置及原理圖


圖3 流量試驗裝置及原理圖
1 空氣壓縮機；2,7,11,21 壓力表；3,12,20,23 截止閥；4 過濾器；5 減壓閥；6 氣動定值器；8千分表（百分表）；9 被試調節閥；
10 玻璃管溫度計；13 水塔；14 深井水泵；15 溢流管；16 水池；17 回水管；18 分流V形球閥；19 蝸輪流量計；22壓力調節器；
24 電秒表；25 調壓V形球閥；26 放水閥；27 量筒
a．試驗介質用5～40℃的干凈水。
b．調節閥前后壓差應當大于或等于35kPa。當閥的額定流量系數很小或很大時，在保證雷諾數Re大于4×104的情況下，可選其他合適的壓差值。在每一開度下，相鄰兩次重復試驗的閥門壓差的差值要大于15kPa。
c．在規定的壓差條件下試驗3次。
d．在每一開度下的3次流量測定值中，當大值大于小值的1.04倍時，必須把閥的入口側壓力提高，然后再進行測定。
e．為了保持液體充滿試驗段的下游部分，防止液體蒸發，入口壓力應保持等于或大于表2所列的小值。此低入口壓力取決于試驗樣品的液體壓力恢復系數FL，如果FL為未知數，就應保守地估計一個低人口壓力。
表2 與FL及ΔP有關的低入口試驗壓力(單位KPa(bar))
與FL及ΔP有關的低入口試驗壓力表
f．測量項目
     ·閥門前后壓差ΔP，偏差在±2％以內。
     ·閥門行程L，偏差在額定行程的±0.5%以內。
     ·流經閥門的體積流量Q，偏差在±2%以內。
g．流量系數的測定點是在全行程的5%及在0～99%之間每隔10%處選擇的。
h．利用液體流量系數計算公式計算流量系數。
i．求固有流量特性曲線。將各測定點測得的流量系數與實測額定流量系數相比，即得到相對流量系數。由此得到調節閥的“相對行程---—相對流量系數”的固有流量特性曲線。
j．額定流量系數的計算。在調節閥的額定行程值上，按流量系數計算公式計算得到額定流量系數。


三、國家標準的規定(GB/T 4213-92)
（1）額定流量系數
調節閥額定流量系數的數值由制造廠規定，調節閥額定流量系數的實測值與規定值的偏差應不超過規定值±10%。當額定流量系數K≤5時，應不超過規定值的±20%。
（2）固有流量特性
制造廠應以圖或表的形式規定Kv>1的各種規格、型式和節流組件結構的調節型調節閥的固有流量特性。在列表表示時，應該說明行程h=0.05，0.1，0.2，隨后以0.1遞增，直至1.0的特定流量系數Kv。制造廠也可以提供除上述行程外的流量系數。
① 直線流量特性的斜率偏差在相對行程h=0.1～0.9之間，任意兩個相鄰流量系數測量值與實測額定流量系數的比值應符合表3的規定。
表3 直線流量特性的斜率偏差(GB/T4213-92）
直線流量特性的斜率偏差表
表中   Kvn----——第n點的流量系數：
         Kvn——n一1點的流量系數；
         h——相對行程；
         Kvmax——大開度時的實測流量系數。
② 等百分比流量特性的斜率偏差在相對行程h=0.1～0.9之間，任意兩相鄰流量系數測量值的十進對數（1g）差值應符合表4的規定。
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類調節閥的固有流量特性為非直線或等百分比特性時，其流量特性可按下列斜率偏差或流量系數偏差規定其允許偏差。
a．斜率偏差：在相對行程h=0.1～0.9之間，實測的相鄰兩點的流量特性的斜率的允許偏差為對應的固有流量特性斜率的0.5～2倍。
b．流量系數偏差：在相對行程h=0.1～0.9之間，各相對行程^的實測流量系數與制造廠在流量特性中規定值的偏差不應超過±10（1/φ）0.2%（φ為相對流量系數）。


二、可接近性的考慮
調節閥安裝時，必須考慮到調節閥就地修或技日常計劃拆卸的可能性。維修費用在很大程度上取決于閥門的可接近程度，尤其是髙空閥更要注意。有的管道設計連維修人員都不好接近，又怎樣好安裝、維護呢？同時，還需要考慮調節兩維護時所需的空間空隙： 
b.如果要卸下底部法蘭和閥桿、閥芯部件時，閥門的底部應留空隙； 
b.方式：這種方案比較好，布置緊湊，占地面枳小，便于拆卸。 
4.是否可利用其它參數的指示器使操作人員能預料到參數的變化?例如，操作人員正在調節鍋爐給水流量，他是否能直接觀察蒸汽壓力表，按照蒸汽壓力表或流量表指示的蒸汽流量的增加或減小，提前調節需要的進水量的大小。 
5.如果要用旁路閥來進行手動操作的話，那么，旁路閥門的相對流量特性的行程要與調節閥選擇一樣。 
6.手控旁通閥和隔離閥對無手輪機構的氣動調節閥或雖有手輪機構但屬重要的調節系統的場合，可酌情釆用旁路，安裝切斷閥及旁路閥。旁路組合形式較多，現舉常用的4組方案（見圖7-3〕進行比較。 
a.方式：這是過去習慣釆用方案，旁路可以自動放控，但由于兩個切斷閥在調節閥一根管線上，難于拆卸、安裝，且所占空間大。 
d方式：這種方案只適用于小口徑的調節閥，否則，執行器安裝位置過高，裝拆均不方便。
c.在卸下閥門配件如手動操作器、執行機構、電磁閥、閥門定位器等等時，閥門的側面應留空隙； 
g.為便于卸下閥體法蘭上的螺栓應留空隙。這個空隙尺寸經常很少提供，設計人員在設計大小頭連接調節閥入口和出口配管時必須考慮這個空隙尺寸。對大口徑閥，特別是在髙空管道上的閥，忽略這個問題，將對維修時閥的裝卸帶來非常大的困難。我們在對某引進裝置的髙空大口徑閥維修時，僅卸下此閥就用了一周的時間，問題就是卸下閥所需空間太小。
1.2 電動調節閥主要性能及測試
        電動調節閥主要性能指標有：基本誤差、回差、死區、額定行程偏差、泄漏量、密封性、耐壓強度、外觀、額定流量系數，固有流量特性、耐振動、溫度、工作 可靠性、防爆、阻尼特性、電源電壓變化影響、環境溫度變化影響、絕緣電阻、絕緣強度等。*項指標的要求和試驗方法均與氣動閥相同或相似，其中基本誤 差、回差、死區、泄漏量、密封、外觀、阻尼特性、電源電壓變化影響、絕緣電阻為出廠試驗項目，后3項性能指標的要求和試驗方法為：
1）阻尼特性
        電動調節閥的阻尼特性，在正、反行程的兩個方向上規定為閥桿不超過3次“半周期”擺動。試驗方法是在輸入端分別加入輸入信號范圍值的20％、50％、80％信號，觀察閥桿在正、反行程相應位置上“半周期”擺動次數。
2）電源電壓變化影響
        電動調節閥的供電電壓在220+20 -30V范圍內變化時，閥桿的位移變化值不應超過全行程的1.5％。試驗方法是在電源電壓為220V時，在輸入端加入信號范圍值的20％的信號測量相對應 的閥桿行程值，然后將電源電壓調到190V和240V，測量相對應的閥桿行程變化值。再依次加入信號范圍值的50％、80％的信號、測量閥桿行程的變化值。
3）絕緣電阻
        當環境溫度為10～35℃、相對濕度不超過85％時，電動調節閥的絕緣電阻應符合下列規定：各輸入端子對機殼不小于20MΩ；各輸入端子對電源端子不小于50MΩ；電源端子對機殼不小于50MΩ。試驗方法是采用500型兆歐表測試。與本產品相關論文：壓力調節閥配套壓力變送器