專利名稱：一種閥門抗扭、彎安全性能綜合試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種閥門抗扭、彎安全性能綜合試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
閥門是一種需求量大的壓力管道元件，廣泛地應(yīng)用于各類石油、天然氣開采等場(chǎng)合，為穩(wěn)定、輸送與控制發(fā)揮了重要的作用。近年來閥門行業(yè)發(fā)展非常迅速，但閥門質(zhì)量保證也常常被人疏忽，導(dǎo)致引發(fā)的安全性事故頻頻發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計(jì)每年世界上引發(fā)的重大生產(chǎn)事故，其中1/3是由于閥門質(zhì)量事故所造成的。因此為了進(jìn)一步提高閥門產(chǎn)品質(zhì)量水平，應(yīng)在閥門質(zhì)量檢驗(yàn)上進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，目前在閥門檢驗(yàn)項(xiàng)目包含殼體試驗(yàn)、密封試驗(yàn)、壽命試驗(yàn)等，通過各項(xiàng)性能參數(shù)的試驗(yàn)分析，對(duì)閥門的設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)及實(shí)際工況場(chǎng)合的性能分析有指導(dǎo)幫助作用。然而在實(shí)際壓力管道工況上1、閥門、管道、介質(zhì)懸掛加載的自重；2、內(nèi)部介質(zhì)流動(dòng)帶來的沖擊和震動(dòng)；3、兩端法蘭安裝角度偏差錯(cuò)位；4、閥門及管道尺寸誤差間隙；5、系統(tǒng)溫度波動(dòng)的變化熱脹冷縮；6、熱處理內(nèi)應(yīng)力；7、啟閉動(dòng)作等因素，使得閥門元件承受著一定的扭矩力和彎矩力。這種內(nèi)部靜載的應(yīng)力會(huì)引起閥門殼體產(chǎn)生變形，甚至超過內(nèi)部介質(zhì)對(duì)殼體的承壓力，對(duì)閥門的整體結(jié)構(gòu)存在巨大的影響。而且很多閥門制造廠在閥門的殼體壁厚、殼體加強(qiáng)筋和緊固螺栓等部件設(shè)計(jì)過程中，常常只單一考慮閥門內(nèi)部介質(zhì)對(duì)殼體結(jié)構(gòu)的影響，往往疏忽在實(shí)際工況中外部管道對(duì)閥門所施加的扭矩和彎矩載荷，這些應(yīng)力的附加余量設(shè)計(jì)并沒有設(shè)計(jì)進(jìn)去，存在著很大的安全隱患。而且有些安全性能指標(biāo)都是只通過通用的計(jì)算公式來確定安全性能的要求，并沒有有效的試驗(yàn)過程來進(jìn)行分析，這樣閥門企業(yè)對(duì)于閥門的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，只能停止在理論計(jì)算基礎(chǔ)上，而且不同的閥門結(jié)構(gòu)類型都套用統(tǒng)一的計(jì)算公式，跟實(shí)際的使用工況相比有一定的性能偏差。 實(shí)際壓力管道工況中閥門所承受力失效方式有內(nèi)部介質(zhì)壓力、扭矩載荷和彎矩載荷。閥門內(nèi)部介質(zhì)壓力試驗(yàn)國(guó)內(nèi)外的方法標(biāo)準(zhǔn)很多，比如API598，JB/T9092-1999等，閥門抗扭矩、抗彎矩試驗(yàn)國(guó)內(nèi)外的相關(guān)研究及試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)介紹較少，只有GB/T 8464-2008《鐵制和銅制螺紋連接閥門》、CJ/T180-2003《家用手動(dòng)燃?xì)忾y門》標(biāo)準(zhǔn)提到了關(guān)于閥門外加扭矩力和彎矩力載荷對(duì)閥門安全性能的要求，但是試驗(yàn)具體方案比較籠統(tǒng)，比如沒有明確試驗(yàn)儀器的精度要求、試驗(yàn)載荷所施加力值的速度要求。閥門企業(yè)進(jìn)行閥門抗扭矩試驗(yàn)一般采用扭矩扳手來進(jìn)行，人工的操作過程中，力值保載的時(shí)間不容易精確把握，而且由于人工的操作，很難保證施加力值的均勻性，試驗(yàn)過程比較繁瑣，裝卸比較復(fù)雜，因此常常很多企業(yè)忽視抗扭矩試驗(yàn)；抗彎矩試驗(yàn)是一般采用掛砝碼的方法，這種方法在砝碼的垂掛過程中，垂掛的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于試驗(yàn)的過程，而且閥門另一端的模擬管道本身的重心不容易精確計(jì)算，容易對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的判斷產(chǎn)生影響，砝碼端的懸臂梁易隨著閥門的微變形，產(chǎn)生下垂現(xiàn)象，因此通過閥門中心點(diǎn)的垂直力臂也發(fā)生了改變，彎矩也隨之變小，測(cè)量穩(wěn)定性和準(zhǔn)確度達(dá)不到試驗(yàn)要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種集成度高、可以同時(shí)試驗(yàn)金屬及非金屬材料閥門的抗扭矩和抗彎矩安全性能的綜合試驗(yàn)裝置。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種閥門抗扭、彎安全性能綜合試驗(yàn)裝置，包括人機(jī)控制界面、閥門抗彎加載裝置和閥門抗扭加載裝置，所述閥門抗彎加載裝置包括力值傳感器、可調(diào)節(jié)懸臂架、調(diào)節(jié)環(huán)、抗彎模擬管道、拉桿、連桿和伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，可調(diào)節(jié)懸臂架的前后兩端分別通過懸臂架平衡支點(diǎn)固定，可調(diào)節(jié)懸臂架的左端與力值傳感器垂直連接，保證閥門試樣在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)所受的彎矩始終等于力值傳感器的反饋力X可調(diào)節(jié)懸臂架的力臂長(zhǎng)度，可調(diào)節(jié)懸臂架的右端與模擬管道之間安裝閥門抗彎試樣，抗彎模擬管道通過調(diào)節(jié)環(huán)固定，拉桿的一端與調(diào)節(jié)環(huán)連接，拉桿的另一端與連桿連接為活動(dòng)支點(diǎn)，連桿的另一端通過旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)固定，調(diào)節(jié)環(huán)、抗彎模擬管道、拉桿、連桿、活動(dòng)支點(diǎn)和旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)構(gòu)成組合連桿機(jī)構(gòu)，活動(dòng)支點(diǎn)由伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，力值傳感器和伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分別與人機(jī)控制界面相連，組合連桿機(jī)構(gòu)和伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)形成平行四邊形加載法；所述閥門抗扭加 載裝置包括滑動(dòng)導(dǎo)軌、滑套、抗扭模擬管道、軸承座、動(dòng)態(tài)扭矩傳感器、彈性聯(lián)軸器、減速器和伺服電機(jī)、抗扭模擬管道的一端通過滑套可滑動(dòng)地安裝在滑動(dòng)導(dǎo)軌上，抗扭模擬管道的另一端與軸承座之間安裝閥門抗扭試樣，軸承座、動(dòng)態(tài)扭矩傳感器、彈性聯(lián)軸器、減速器和伺服電機(jī)依次安裝在同一條軸上，動(dòng)態(tài)扭矩傳感器和伺服電機(jī)分別與人機(jī)控制界面相連。本發(fā)明閥門抗扭、彎安全性能綜合試驗(yàn)裝置的有益效果是由于采用數(shù)字化閉環(huán)控制系統(tǒng)，伺服驅(qū)動(dòng)力輸出加載于閥門上，經(jīng)傳感器進(jìn)行反饋，反饋信號(hào)采用電流反饋信號(hào)，同人員設(shè)定值進(jìn)入調(diào)節(jié)器，由調(diào)節(jié)器控制和調(diào)整輸出的控制指令，傳達(dá)至伺服控制系統(tǒng)，最終使試驗(yàn)閥門穩(wěn)定在試驗(yàn)人員的設(shè)定值進(jìn)行試驗(yàn)，從而大大提高試驗(yàn)的精度和穩(wěn)定性；其中閥門抗彎加載裝置采用全新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，力矩感應(yīng)側(cè)采用可調(diào)節(jié)懸臂架支撐方案，實(shí)現(xiàn)力值傳感器與可調(diào)節(jié)懸臂架始終保持垂直，而且可調(diào)節(jié)懸臂架設(shè)計(jì)保持一定的剛性，保證在試驗(yàn)前和試驗(yàn)后被試驗(yàn)閥彎矩更準(zhǔn)確地被感應(yīng)出，被試驗(yàn)閥門的彎矩M=FX L，并且試驗(yàn)前可調(diào)節(jié)懸臂架和閥門自重可以通過力值傳感器的復(fù)位進(jìn)行清零操作，使得試驗(yàn)結(jié)果更加準(zhǔn)確，出口端的模擬管道上施加的驅(qū)動(dòng)力采用平行四邊形加載法，保證力的加載過程中，力的方向始終向下；另外閥門抗扭加載裝置中減速器與動(dòng)態(tài)扭矩傳感器之間安裝彈性聯(lián)軸器，使得減速器與動(dòng)態(tài)扭矩傳感器中心軸相連能順利進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)能量的傳遞，解決異軸相連導(dǎo)致不同軸等問題，動(dòng)態(tài)扭矩傳感器與軸承座的連接采用硬連接，閥門試樣的扭矩值可直接從動(dòng)態(tài)扭矩傳感器上感應(yīng)出來。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。


圖I是本發(fā)明閥門抗扭、彎安全性能綜合試驗(yàn)裝置一種實(shí)施例的總體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖I中閥門抗彎加載裝置的平行四邊形加載結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖I、圖2所示，本發(fā)明閥門抗扭、彎安全性能綜合試驗(yàn)裝置的一種實(shí)施例，包括人機(jī)控制界面24、閥門抗彎加載裝置和閥門抗扭加載裝置，所述閥門抗彎加載裝置包括力值傳感器3、可調(diào)節(jié)懸臂架4、調(diào)節(jié)環(huán)8、抗彎模擬管道9、拉桿10、連桿11和伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)13，可調(diào)節(jié)懸臂架4的前后兩端分別通過懸臂架平衡支點(diǎn)5固定，可調(diào)節(jié)懸臂架4的左端與力值傳感器3垂直連接，保證閥門試樣在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)所受的彎矩始終等于力值傳感器3的反饋力X可調(diào)節(jié)懸臂架4的力臂長(zhǎng)度，可調(diào)節(jié)懸臂架4的右端與模擬管道9之間安裝閥門抗彎試樣7，抗彎模擬管道9通過調(diào)節(jié)環(huán)8固定，拉桿10的一端與調(diào)節(jié)環(huán)8連接，拉桿10的另一端與連桿11連接為活動(dòng)支點(diǎn)12，連桿11的另一端通過旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)23固定，調(diào)節(jié)環(huán)8、抗彎模擬管道9、拉桿10、連桿11、活動(dòng)支點(diǎn)12和旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)23構(gòu)成組合連桿機(jī)構(gòu)，閥門抗彎式樣7、調(diào)節(jié)環(huán)8、活動(dòng)支點(diǎn)12和旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)23構(gòu)成平行四邊形的四點(diǎn)，活動(dòng)支點(diǎn)12由伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)13驅(qū)動(dòng)，力值傳感器3和伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)13分別與人機(jī)控制界面24相連，組合連桿機(jī)構(gòu)和伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)形成平行四邊形加載法(如圖2所示)；所述閥門抗扭加載裝置包括滑動(dòng)導(dǎo)軌14、滑套15、抗扭模擬管道16、軸承座18、動(dòng)態(tài)扭矩傳感器19、彈性聯(lián)軸器20、減速器21和伺服電機(jī)22、抗扭模擬管道16的一端通過滑套15可滑動(dòng)地安裝在滑動(dòng)導(dǎo)軌14上，抗扭模擬管道16的另一端與軸承座18之間安裝閥門抗扭試樣17，軸承座18、動(dòng)態(tài)扭矩 傳感器19、彈性聯(lián)軸器20、減速器21和伺服電機(jī)22依次安裝在同一條軸上，動(dòng)態(tài)扭矩傳感器19和伺服電機(jī)22分別與人機(jī)控制界面24相連。為了使試驗(yàn)結(jié)果更加準(zhǔn)確，所述力值傳感器3采用彈簧2支撐，力值傳感器3的下方還設(shè)有鋼鏈1，力值傳感器3采用彈簧2來支撐，同時(shí)在彈簧2繃緊狀態(tài)下，靠鋼鏈I來進(jìn)行垂直限位，使得在力值施加的過程中，傳感器可以實(shí)時(shí)進(jìn)行感應(yīng)，從而使試驗(yàn)結(jié)果更加準(zhǔn)確。為了使結(jié)構(gòu)更加緊湊，所述伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)13為雙向絲桿，采用雙向絲桿結(jié)構(gòu)，使得伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可進(jìn)行旋轉(zhuǎn)作拉伸牽引，避免了伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在向下施力時(shí)產(chǎn)生水平的錯(cuò)位移動(dòng)。為了使閥門抗扭安全性能試驗(yàn)更加準(zhǔn)確，所述滑動(dòng)導(dǎo)軌14包括前后平行布置的兩根滑動(dòng)導(dǎo)軌14，抗扭模擬管道16上設(shè)有分別與兩根滑動(dòng)導(dǎo)軌14配合的兩個(gè)滑套15，兩根導(dǎo)軌14在水平方向限制了轉(zhuǎn)動(dòng)，縱向可沿著中心軸進(jìn)行滑動(dòng)，使得扭轉(zhuǎn)過程中，閥門的變形及螺紋的擰入，系統(tǒng)軸向距離會(huì)縮短，出口端的模擬管道可自由滑動(dòng)，從而更方便操作。
權(quán)利要求
1.一種閥門抗扭、彎安全性能綜合試驗(yàn)裝置，包括人機(jī)控制界面(24)、閥門抗彎加載裝置和閥門抗扭加載裝置，其特征在于所述閥門抗彎加載裝置包括力值傳感器(3)、可調(diào)節(jié)懸臂架(4)、調(diào)節(jié)環(huán)(8)、抗彎模擬管道(9)、拉桿(10)、連桿(11)和伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(13)，可調(diào)節(jié)懸臂架(4)的兩端分別通過懸臂架平衡支點(diǎn)(5)固定，可調(diào)節(jié)懸臂架(4)的左端與力值傳感器(3)垂直相連，保證閥門試樣在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)所受的彎矩始終等于力值傳感器(3)的反饋力X可調(diào)節(jié)懸臂架(4)的力臂長(zhǎng)度，可調(diào)節(jié)懸臂架(4)的右端與模擬管道(9)之間安裝閥門抗彎試樣(7)，抗彎模擬管道(9)通過調(diào)節(jié)環(huán)(8)固定，拉桿(10)的一端與調(diào)節(jié)環(huán)(8)連接，拉桿(10)的另一端與連桿(11)連接為活動(dòng)支點(diǎn)(12)，連桿(11)的另一端通過旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)(23)固定，調(diào)節(jié)環(huán)(8)、抗彎模擬管道(9)、拉桿(10)、連桿(11)、活動(dòng)支點(diǎn)(12)和旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)(23)構(gòu)成組合連桿機(jī)構(gòu)，活動(dòng)支點(diǎn)(12)由伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(13)驅(qū)動(dòng)，力值傳感器(3)和伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(13)分別與人機(jī)控制界面(24)相連，組合連桿機(jī)構(gòu)和伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)形成平行四邊形加載法；所述閥門抗扭加載裝置包括滑動(dòng)導(dǎo)軌(14)、滑套(15)、抗扭模擬管道(16)、軸承座(18)、動(dòng)態(tài)扭矩傳感器(19)、彈性聯(lián)軸器(20)、減速器(21)和伺服電機(jī)(22)、抗扭模擬管道(16)的一端通過滑套(15)可滑動(dòng)地安裝在滑動(dòng)導(dǎo)軌(14)上，抗扭模擬管道(16)的另一端與軸承座(18)之間安裝閥門抗扭試樣(17)，軸承座(18)、動(dòng)態(tài)扭矩傳感器(19)、彈性聯(lián)軸器(20)、減速器(21)和伺服電機(jī)(22)依次安裝在同一條軸上，動(dòng)態(tài)扭矩傳感器(19)和伺服電機(jī)(22)分別與人機(jī)控制界面(24)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的閥門抗扭、彎安全性能綜合試驗(yàn)裝置，其特征在于所述力值傳感器(3)采用彈簧(2)支撐，力值傳感器(3)的下方設(shè)有鋼鏈(I)進(jìn)行調(diào)節(jié)限位。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的閥門抗扭、彎安全性能綜合試驗(yàn)裝置，其特征在于所述伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(13)為雙向絲桿結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的閥門抗扭、彎安全性能綜合試驗(yàn)裝置，其特征在于所述抗扭模擬管道(16)通過兩個(gè)滑套(15)與兩根平行布置的滑動(dòng)導(dǎo)軌(14)滑動(dòng)配合連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種閥門抗扭、彎安全性能綜合試驗(yàn)裝置，包括人機(jī)控制界面、閥門抗彎加載裝置和閥門抗扭加載裝置，所述閥門抗彎加載裝置包括力值傳感器、可調(diào)節(jié)懸臂架、調(diào)節(jié)環(huán)、抗彎模擬管道、拉桿、連桿和伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，閥門抗彎加載裝置采用全新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，力矩感應(yīng)側(cè)采用可調(diào)節(jié)懸臂架支撐方案，實(shí)現(xiàn)力值傳感器與可調(diào)節(jié)懸臂架始終保持垂直，而且可調(diào)節(jié)懸臂架設(shè)計(jì)保持一定的剛性，保證在試驗(yàn)前和試驗(yàn)后被試驗(yàn)閥彎矩更準(zhǔn)確地被感應(yīng)出，被試驗(yàn)閥門的彎矩M=F×L，并且試驗(yàn)前可調(diào)節(jié)懸臂架和閥門自重可以通過力值傳感器的復(fù)位進(jìn)行清零操作，使得試驗(yàn)結(jié)果更加準(zhǔn)確。
文檔編號(hào)G01M13/00GK102928217SQ20121047032
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月20日
發(fā)明者陳敬秒, 林美, 王一翔, 吳建東, 繆克在 申請(qǐng)人:浙江省泵閥產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)中心