介紹了調(diào)節(jié)閥各種誤差的測(cè)量方法，論述了一種以上位機(jī)、下位機(jī)及輸入輸出接口為架構(gòu)的測(cè)試裝置的設(shè)計(jì)，提供了調(diào)節(jié)閥出廠(chǎng)試驗(yàn)時(shí)對(duì)各種誤差的測(cè)量及在線(xiàn)校驗(yàn)裝置。

1、概述

　　調(diào)節(jié)閥(控制閥) 一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥門(mén)組成，是工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程控制領(lǐng)域中通過(guò)接受調(diào)節(jié)控制單元輸出的控制信號(hào)，借助動(dòng)力操作去改變介質(zhì)流量、壓力和液位等工藝參數(shù)的最終控制元件。調(diào)節(jié)閥根據(jù)調(diào)節(jié)部位信號(hào)，自動(dòng)控制閥門(mén)的開(kāi)度，從而達(dá)到介質(zhì)流量、壓力和液位的調(diào)節(jié)。本文依據(jù)GBT 4213-2008 要求，設(shè)計(jì)了一種測(cè)量調(diào)節(jié)閥各類(lèi)誤差的測(cè)試裝置，以滿(mǎn)足出廠(chǎng)檢驗(yàn)的需要。

2、測(cè)試要求

　　2.1、基本誤差

　　將規(guī)定的輸入信號(hào)平穩(wěn)的按增大或減小方向輸入執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣室(定位器) ，測(cè)量個(gè)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的行程值，并按式(1) 計(jì)算實(shí)際“信號(hào)- 行程”關(guān)系與理論關(guān)系之間的各點(diǎn)誤差，其最大值即為基本誤差。

　　除非另有規(guī)定，試驗(yàn)點(diǎn)應(yīng)至少包括信號(hào)范圍的0、25%、50%、75%和100%五個(gè)點(diǎn)。測(cè)量?jī)x表基本誤差限應(yīng)不超過(guò)被試調(diào)節(jié)閥基本誤差限的1/4。

　　2.2、回差

　　回差的試驗(yàn)程序與基本誤差相同，在同一輸入信號(hào)上所測(cè)得的正反行程的最大差值的絕對(duì)值即為回差。

　　2.3、死區(qū)

　　(1) 緩慢改變( 增大或減小) 輸入信號(hào)，直到觀察出一個(gè)可察覺(jué)的行程變化，記下這時(shí)的輸入信號(hào)值。

　　(2) 按相反方向緩慢改變( 減小或增大) 輸入信號(hào)，直到觀察出一個(gè)可察覺(jué)的行程變化，記下這時(shí)的輸入信號(hào)值。

　　(3) 上述(1) 、(2) 兩項(xiàng)輸入信號(hào)之差的絕對(duì)值即為死區(qū)，死區(qū)應(yīng)在輸入信號(hào)量程的25%、50% 和75%三點(diǎn)上進(jìn)行試驗(yàn)。

　　2.4、始終點(diǎn)偏差

　　將輸入信號(hào)上、下限值分別加入氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣室( 或定位器) ，測(cè)取相應(yīng)的行程值，按式( 1) 計(jì)算始終點(diǎn)偏差。

　　2.5、額定行程偏差

　　將輸入信號(hào)加入氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣室( 或定位器) ，使閥桿走完全程，按式( 1) 計(jì)算額定行程偏差。

3、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　測(cè)試裝置需要輸出使調(diào)節(jié)閥動(dòng)作的控制信號(hào)，接收各種測(cè)量傳感器反饋的測(cè)量信號(hào)。目前儀表大多采用DDZ -Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)，即4 ～20mA DC 的電流信號(hào)和1 ～5V DC 的電壓信號(hào)，少數(shù)儀表仍保留DDZ -Ⅱ標(biāo)準(zhǔn)0 ～10V DC 的電壓信號(hào)，因此測(cè)試裝置具備這三種電信號(hào)的輸入輸出。在測(cè)試調(diào)節(jié)閥信號(hào)與行程的同時(shí)，還具備數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、報(bào)表輸出及在線(xiàn)校驗(yàn)的功能。整個(gè)測(cè)試裝置由上位機(jī)、下位機(jī)與信號(hào)接口組成(圖1) 。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　3.1、上位機(jī)

　　上位機(jī)是可以直接發(fā)出操控命令的計(jì)算機(jī)，屏幕上顯示各種信號(hào)變化與控制命令的開(kāi)關(guān)和輸入框等。上位機(jī)發(fā)出的命令首先給下位機(jī)，下位機(jī)再根據(jù)此命令解釋成相應(yīng)時(shí)序信號(hào)直接控制相應(yīng)設(shè)備。下位機(jī)不時(shí)讀取設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)(一般為模擬量) ，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)反饋給上位機(jī)。

　　測(cè)試裝置中，上位機(jī)采用一臺(tái)平板電腦，安裝PLC 編程軟件與測(cè)試系統(tǒng)軟件，實(shí)現(xiàn)PLC 組態(tài)、人機(jī)界面、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及報(bào)表輸出的功能。用戶(hù)在測(cè)試系統(tǒng)軟件中輸入調(diào)節(jié)閥開(kāi)度，下位機(jī)再根據(jù)此開(kāi)度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，控制被測(cè)閥。同時(shí)下位機(jī)不斷讀取傳感器的測(cè)量信號(hào)，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)反饋給電腦，并將測(cè)量數(shù)據(jù)反映在軟件界面供用戶(hù)查看。

　　3.2、下位機(jī)

　　下位機(jī)是直接控制設(shè)備獲取設(shè)備狀況的計(jì)算機(jī)，在測(cè)試裝置中主要實(shí)現(xiàn)信號(hào)輸出和信號(hào)采集功能。

　　下位機(jī)具備了4 ～20mA DC 電流信號(hào)、1 ～5VDC 電壓信號(hào)及0 ～10V DC 電壓信號(hào)的發(fā)生和測(cè)量功能。調(diào)節(jié)信號(hào)由信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生，測(cè)量信號(hào)由數(shù)據(jù)采集器接收。采集信號(hào)由PLC 完成。

　　PLC 的中央控制單元通過(guò)總線(xiàn)方式與上位機(jī)建立通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸功能。在上位機(jī)安裝PLC的編程軟件，真空技術(shù)網(wǎng)（http://smsksx.com/）認(rèn)為除了維護(hù)系統(tǒng)常用的程序，更改接口配置、升級(jí)程序、在線(xiàn)校驗(yàn)等操作，都可以通過(guò)上位機(jī)方便快捷的實(shí)現(xiàn)。

　　3.3、輸入輸出接口

　　輸入輸出接口是測(cè)試裝置與被測(cè)閥電氣連接的接口，在測(cè)試裝置中采用電連接器設(shè)計(jì)。電連接器一般由插頭和插座組成，將插頭稱(chēng)為自由端連接器，插座稱(chēng)為固定連接器。通過(guò)插頭和插座的插合和分離實(shí)現(xiàn)電路的連接和斷開(kāi)。測(cè)試裝置選擇卡扣式電連接器作為電氣信號(hào)接口。在柜體上安裝電連接器固定端，自由端采用焊接形式配備屏蔽電纜，供被測(cè)閥與傳感器接線(xiàn)。

4、結(jié)語(yǔ)

　　調(diào)節(jié)閥動(dòng)作誤差測(cè)試裝置對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)中提出的各項(xiàng)誤差都能快速有效的進(jìn)行測(cè)量。經(jīng)過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證，具有精度高、重復(fù)性好、信號(hào)種類(lèi)全、接線(xiàn)快捷、維護(hù)方便、可移動(dòng)的特點(diǎn)，能很好的滿(mǎn)足調(diào)節(jié)閥出廠(chǎng)檢驗(yàn)以及在線(xiàn)檢測(cè)的要求。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1] 黃健. 閥門(mén)流量流阻試驗(yàn)裝置數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)研制[J]. 流體機(jī)械，2010，7: 27 - 31.

　　[2] GBT 4213 - 2008. 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥[S].

　　[3] 工業(yè)自動(dòng)化儀表與系統(tǒng)手冊(cè)[M]. 北京: 中國(guó)電力出版社，2008.

　　[4] 徐科軍. 傳感器與檢測(cè)技術(shù)[M]. 北京: 電子工業(yè)出版社，2008.

　　[5] 祝常紅. 數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)[M]. 北京: 電子工業(yè)出版社，2008.

　　[6] 紹裕森. 過(guò)程控制系統(tǒng)及儀表[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社，1999.