调节阀动作误差测试装置
介绍了调节阀各种误差的测量方法，论述了一种以上位机、下位机及输入输出接口为架构的测试装置的设计，提供了调节阀出厂试验时对各种误差的测量及在线校验装置。1、概述 调节阀(控制阀) 一般由执行机构和阀门组成，是工业自动化过程控制领域中通过接受调节控制单元输出的控制信号，借助动力操作去改变介质流量、压力和液位等工艺参数的最终控制元件。调节阀根据调节部位信号，自动控制阀门的开度，从而达到介质流量、压力和液位的调节。本文依据GBT 4213-2008 要求，设计了一种测量调节阀各类误差的测试装置，以满足出厂检验的需要。2、测试要求 2.1、基本误差 将规定的输入信号平稳的按增大或减小方向输入执行机构气室(定位器) ，测量个点所对应的行程值，并按式(1) 计算实际“信号- 行程”关系与理论关系之间的各点误差，其最大值即为基本误差。https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/55muld1MCela1ibLcOicQRQKjyesJdibUTcTfHlgtrtuaoGTIbCCCxOxjQspSQTicE0hbgEZBndkVWJeUq7Gk6hZHA/640?wx_fmt=jpeghttps://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/55muld1MCela1ibLcOicQRQKjyesJdibUTctian7gwPw0ibYRCPTlof5fJN16L4pQ1fKc6d8WB1JuXvyoCGSjHBayrQ/640?wx_fmt=jpeg 除非另有规定，试验点应至少包括信号范围的0、25%、50%、75%和100%五个点。测量仪表基本误差限应不超过被试调节阀基本误差限的1/4。 2.2、回差 回差的试验程序与基本误差相同，在同一输入信号上所测得的正反行程的最大差值的绝对值即为回差。 2.3、死区 (1) 缓慢改变( 增大或减小) 输入信号，直到观察出一个可察觉的行程变化，记下这时的输入信号值。 (2) 按相反方向缓慢改变( 减小或增大) 输入信号，直到观察出一个可察觉的行程变化，记下这时的输入信号值。 (3) 上述(1) 、(2) 两项输入信号之差的绝对值即为死区，死区应在输入信号量程的25%、50% 和75%三点上进行试验。 2.4、始终点偏差 将输入信号上、下限值分别加入气动执行机构气室( 或定位器) ，测取相应的行程值，按式( 1) 计算始终点偏差。 2.5、额定行程偏差 将输入信号加入气动执行机构气室( 或定位器) ，使阀杆走完全程，按式( 1) 计算额定行程偏差。3、系统设计 测试装置需要输出使调节阀动作的控制信号，接收各种测量传感器反馈的测量信号。目前仪表大多采用DDZ -Ⅲ标准电信号，即4 ～20mA DC 的电流信号和1 ～5V DC 的电压信号，少数仪表仍保留DDZ -Ⅱ标准0 ～10V DC 的电压信号，因此测试装置具备这三种电信号的输入输出。在测试调节阀信号与行程的同时，还具备数据处理、数据存储、报表输出及在线校验的功能。整个测试装置由上位机、下位机与信号接口组成(图1) 。https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/55muld1MCela1ibLcOicQRQKjyesJdibUTc0Tx2nvia7hPmeCtaDMmnzOWngU0t9F3YGguPEjN82BheKb3rxIUwG1w/640?wx_fmt=jpeg图1 系统结构 3.1、上位机 上位机是可以直接发出操控命令的计算机，屏幕上显示各种信号变化与控制命令的开关和输入框等。上位机发出的命令首先给下位机，下位机再根据此命令解释成相应时序信号直接控制相应设备。下位机不时读取设备状态数据(一般为模拟量) ，转换成数字信号反馈给上位机。 测试装置中，上位机采用一台平板电脑，安装PLC 编程软件与测试系统软件，实现PLC 组态、人机界面、数据处理、数据存储及报表输出的功能。用户在测试系统软件中输入调节阀开度，下位机再根据此开度转换成电信号输出，控制被测阀。同时下位机不断读取传感器的测量信号，转换成数字信号反馈给电脑，并将测量数据反映在软件界面供用户查看。 3.2、下位机 下位机是直接控制设备获取设备状况的计算机，在测试装置中主要实现信号输出和信号采集功能。 下位机具备了4 ～20mA DC 电流信号、1 ～5VDC 电压信号及0 ～10V DC 电压信号的发生和测量功能。调节信号由信号发生器产生，测量信号由数据采集器接收。采集信号由PLC 完成。 PLC 的中央控制单元通过总线方式与上位机建立通讯，实现数据传输功能。在上位机安装PLC的编程软件，除了维护系统常用的程序，更改接口配置、升级程序、在线校验等操作，都可以通过上位机方便快捷的实现。 3.3、输入输出接口 输入输出接口是测试装置与被测阀电气连接的接口，在测试装置中采用电连接器设计。电连接器一般由插头和插座组成，将插头称为自由端连接器，插座称为固定连接器。通过插头和插座的插合和分离实现电路的连接和断开。测试装置选择卡扣式电连接器作为电气信号接口。在柜体上安装电连接器固定端，自由端采用焊接形式配备屏蔽电缆，供被测阀与传感器接线。4、结语 调节阀动作误差测试装置对于标准中提出的各项误差都能快速有效的进行测量。经过实践验证，具有精度高、重复性好、信号种类全、接线快捷、维护方便、可移动的特点，能很好的满足调节阀出厂检验以及在线检测的要求。 参考文献 黄健. 阀门流量流阻试验装置数据监控系统研制. 流体机械，2010，7: 27 - 31. GBT 4213 - 2008. 气动调节阀. 工业自动化仪表与系统手册. 北京: 中国电力出版社，2008. 徐科军. 传感器与检测技术. 北京: 电子工业出版社，2008. 祝常红. 数据采集与处理技术. 北京: 电子工业出版社，2008. 绍裕森. 过程控制系统及仪表. 北京: 机械工业出版社，1999.
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