阻尼器閥閉性能試驗臺的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種阻尼器閥閉性能試驗臺，包括機座、依次設于機座上的伺服電機、減速箱、滾軸絲杠和阻尼器試驗油箱、以及設于機座一側的電氣控制臺、濾油器工作站等。由于其采用一體式結構，其機械強度大大加強，抗形變能力增強，同時便于各個組件之間的高度位置和水平位置的安裝精度調整。并且結合了實時閉環PLC電氣控制系統，從而達到勻加速實時跟隨控制和數據采集實時性。
【專利說明】阻尼器閥閉性能試驗臺
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及阻尼器閥檢測技術，更具體地說，涉及一種阻尼器閥閉性能試驗臺。
【背景技術】
[0002]隨著我國核電工業的快速發展，對核電站的運行安全和抗震能力提出更高要求。由于地震和自然災害的頻發，在核電裝置中安裝了液壓阻尼器閥，用于抵御和吸收地震、管道破裂等事故時所產生的瞬時沖擊能量，起到抗震支撐作用。為保證液壓阻尼器運行性能的可靠性，必須對液壓阻尼器閥的閉鎖性能進行檢測及更換附件(一般規定在役檢測周期為10年)。
[0003]目前，核電站質量監督部門只能提供相關的檢測技術要求，但缺乏這種類型產品的檢測試驗設備以及相應的檢測手段。
實用新型內容
[0004]針對現有技術中存在的上述缺點，本實用新型的目的是提供一種阻尼器閥閉性能試驗臺，能夠在模擬地震或管道瞬間破裂產生沖擊的現場工況狀態下，有效檢測液壓阻尼器閥的實時動態性能。
[0005]為實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案:
[0006]一方面，一種阻尼器閥閉性能試驗臺，包括機座、依次設于機座上的伺服電機、減速箱、滾軸絲杠和阻尼器試驗油箱、以及設于機座一側的電氣控制臺、濾油器工作站，其中，
[0007]所述的伺服電機輸出端通過減速箱與滾軸絲杠一端相連，滾軸絲杠該端還設有光電旋轉編碼器，滾軸絲杠另一端則通過設置雙向壓力傳感器與阻尼器試驗油箱的輸入端相連，阻尼器試驗油箱內設置被測液壓阻尼器，電氣控制臺分別與伺服電機、光電旋轉編碼器、雙向壓力傳感器電連接，濾油器工作站為阻尼器試驗油箱提供試驗用潤滑油。
[0008]所述的阻尼器試驗油箱內設有阻尼器安裝支架及溫度傳感器。
[0009]所述的機座上還分別設有用以固定滾軸絲杠的第一支撐架和用以固定阻尼器試驗油箱輸入端的第二支撐架。
[0010]所述的第一支撐架與滾軸絲杠通過含油軸承安裝。
[0011]所述的電氣控制臺設有PLC、觸控屏、人機界面，PLC的輸入端分別與光電旋轉編碼器、雙向壓力傳感器、溫度傳感器相連，輸出端與伺服電機相連。
[0012]在上述技術方案中，本實用新型的阻尼器閥閉性能試驗臺具有以下幾個優點:
[0013]1、由于采用一體式結構，其機械強度大大加強，抗形變能力增強，同時便于各個組件之間的高度位置和水平位置的安裝精度調整。
[0014]2、結合了實時閉環PLC電氣控制系統，達到勻加速實時跟隨控制和數據采集實時性。
[0015]3、進行了機械加強設計，把阻尼器動態試驗中的機械沖擊形變降到最低，同時阻尼器檢測試驗中運行穩定性大大加強。
[0016]4、能夠有效模擬地震或管道瞬間破裂產生沖擊的現場工況，使小噸位液壓阻尼器閥檢測閉鎖和位移性能進行測試成為可能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型的阻尼器閥閉性能試驗臺的結構示意圖；
[0018]圖2是本實用新型的阻尼器閥閉性能試驗臺的實時閉環控制原理框圖；
[0019]圖3是本實用新型的伺服分段控制原理的線性圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和實施例進一步說明本實用新型的技術方案。
[0021]請參閱圖1所示，本實用新型的阻尼器閥閉性能試驗臺包括機座1、依次設于機座I上的伺服電機2、減速箱3、高精度的滾軸絲杠4和阻尼器試驗油箱5、以及設于機座I 一側的電氣控制臺6、濾油器工作站7，其中，
[0022]所述的機座I為結構緊湊的一體式結構，具有很高的變形強度，承受較強的沖擊力和便于其他各個組件的安裝和安裝精度調整。
[0023]所述的伺服電機2輸出端通過減速箱3與滾軸絲杠4 一端相連，以達到恒扭矩輸出，響應速度快和運行高精度的性能。所述的滾軸絲杠4該端還設有光電旋轉編碼器8，滾軸絲杠4另一端則通過設置雙向壓力傳感器9與阻尼器試驗油箱5的輸入端相連。
[0024]所述的光電旋轉編碼器8用于阻尼器檢測狀態下，閉環控制中對滾軸絲杠4實時運行速度的數據采用。該光電旋轉編碼器8的分辨率lOOOp/rev，旋轉一周對應絲杠移動量10mm，一個脈沖信號間隔的絲杠的位移量為0.01mm。
[0025]所述的雙向壓力傳感器9，可選用拉/壓力傳感器，用于液壓阻尼器14檢測中壓力值數據采集和PLC運算控制。采集的壓力值可通過三菱FX3U-4AD模擬量模塊轉換成±16位二進制數據值，分辨率達0.32mV，以滿足拉/壓力傳感器轉換精度要求。
[0026]所述的阻尼器試驗油箱5內設有阻尼器安裝支架10，用以設置被測液壓阻尼器14，并能夠將阻尼器動態試驗中的機械形變降到最低，同時阻尼器檢測試驗中運行的穩定性大大加強，另外，由于油箱中的油溫對阻尼器閉鎖試驗產生一定的影響，故在阻尼器試驗油箱5內還設有溫度傳感器11，對油箱溫度進行實時采集及報警，采集的溫度值通過模擬量模塊轉換成±16位二進制數據值，分辨率0.32mV，滿足溫度傳感器的轉換精度要求。
[0027]所述的電氣控制臺6設有PLC、觸控屏、人機界面(HMI)、A/D、D/A轉換模塊等，PLC的輸入端分別與光電旋轉編碼器8、雙向壓力傳感器9、溫度傳感器相連,輸出端與伺服電機2相連。
[0028]所述的濾油器工作站7為阻尼器試驗油箱5提供試驗用潤滑油，并且可以提供100L/min的供油速度，同時油液的清潔度〈3，其濾油器如果堵塞，即測得濾油器兩端壓差達到0.50MPa時，提示報警更換濾油器。
[0029]另外，在機座I上還分別設有用以固定滾軸絲杠4的第一支撐架12和用以固定阻尼器試驗油箱5輸入端的第二支撐架13，用以保證滾軸絲杠、被測液壓阻尼器14、雙向壓力傳感器9的安裝精度(同軸度)和機械強度。為了減小滾軸絲杠的移動摩擦阻力，第一支撐架與滾軸絲杠4采用含油軸承進行固定。
[0030]本實用新型的阻尼器閥閉性能試驗臺適用于行程小于200mm，50KN以下各種規格的液壓阻尼器14的檢測試驗，請結合圖2所示，其具體試驗方法如下:
[0031]首先，把被測的液壓阻尼器14安裝于阻尼器試驗油箱5中，并根據被測阻尼器的規格型號選擇相應的雙向壓力傳感器9。其次,將外圍設備安裝結束后,在電氣控制臺6的觸控屏中進行阻尼器檢測參數的設定，如:限定阻力N、運行時間T、運行速度V、運行距離L等。選擇拉/壓力控制模式(5kN或50kN)。最后，按下電氣控制臺6上的閥閉試驗按鈕，進入液壓阻尼器14檢測狀態。
[0032]在試驗過程中，在PLC和伺服驅動器的控制下，伺服電機推動滾軸絲杠作勻加速運行。同時，PLC內置IOOKHz高速計數口讀入光電旋轉編碼器8的實時采集的脈沖數據并轉換成速度數據，再將伺服設定的運行速度和光電編碼器實時采集的實際運行速度進行比較運算，實時調整伺服驅動器輸入的脈沖值(即伺服電機運行速度)，從而實現了滾軸絲杠運行速度的閉環實時調整控制，以滿足液壓阻尼器14閥閉檢測中滾軸絲杠的實時勻加速運行和實時動態數據采集。
[0033]而雙向壓力傳感器9實時采集的實際壓力傳輸到A/D轉換模塊后，轉換成土 16位二進制數據值，PLC把設定的限定阻力和實時采集的實際壓力進行比較，當滾軸絲杠的運行速度V〉阻尼器閉鎖速度Vb時，使閥芯克服彈簧阻力關閉；而當采集的實際壓力瞬間到達設定限定阻力時，立即停止伺服電機驅動，由檢測操作人員可以根據人機界面的實時數據顯示和曲線調整檢測參數，再進行檢測或檢測完成。若采集的實際壓力未到達設定限定阻力，則采集光電編碼器的實時脈沖量，并轉換成滾軸絲杠的運行速度V，將伺服電機勻加速的設定值和實際運行速度V進行比較，如果兩者之間的差值大于±0.5mm/SeC，把伺服電機的運行脈沖量加上或減去速度差值轉換成的脈沖量，通過伺服控制指令“可變速脈沖指令PLSV”特性，即可以實時改變伺服電機運行速度功能。把PLC運算后的脈沖總量加載到伺服驅動器脈沖控制端，控制伺服電機運行速度，實時調節運行速度V，使其達到設定的勻加速運行特性。調整完成后，等待下一次20ms中斷信號的到來(分段控制)，一直到本次液壓阻尼器閥閉檢測結束。
[0034]需要說明的是，在整個試驗過程中，必須保證阻尼器試驗油箱5中的油面始終超過被測液壓阻尼器14。
[0035]上述試驗檢測中，滾軸絲杠的運行速度V，是由安裝在滾軸絲杠同軸上的光電編碼器測得。光電編碼器每旋轉一周，滾軸絲杠水平移動量為10mm。由于光電編碼器的分辨率1000p/rev,因此一個脈沖信號間隔的滾軸絲杠的水平位移量為0.01mm。滾軸絲杠在勻加速運行狀態下的運行速度值V為單位時間內滾軸絲杠的水平移動量。即滾軸絲杠水平運行速度 V=0.01/At (毫米 / 秒)。
[0036]另外，在電氣控制臺6上，可選用三菱GT1500系列觸控屏用于設定阻尼器閥閉試驗運行參數，試驗狀態的選擇和控制。并且其余各電氣控制器件均采用同品牌，可使系統連接實現無縫鏈接，大大提高了系統運行的穩定性。通過實時采集測試過程中的溫度、速度、位移、拉/壓力數據反饋值等數據，并顯示在彩色的觸控屏上，可以使檢測操作人員根據檢測運行曲線進行分析，實時調整檢測設定參數，重復進行檢測。
[0037]請結合圖3所示，為了保證滾軸絲杠勻加速運行速度達到預設的數據要求，在伺服驅動控制中還進行分段控制，具體如下:
[0038]如果根據液壓阻尼器14的檢測要求，設定10秒內，必須保證滾軸絲杠的勻加速運行速度從O—達到Smm/Sec。在伺服驅動器中設定電子齒輪比1/1000，即I個脈沖對應滾軸絲杠水平移動0.001mm。要達到8mm/SeC的運行速度，則每秒8000脈沖量。為了保證實時控制勻加速運行，設定每20ms進行一次實時運行速度的中斷檢測比較和實時修正。
[0039]即計算公式如下:
[0040]1、任何加速時間內的分段數據:10秒/X段=0.02秒，X=IOAX 02=500
[0041]2、任何運行速度的最大脈沖量:0.0Ol^Vx=設定速度V，Vx=V*1000
[0042]3、任何狀態下每段脈沖值:(V*1000) /X=N
[0043]第I段-----0.02Sec-----對應脈沖量N
[0044]第2段-----0.04Sec-----對應脈沖量2*N
[0045]第3段-----0.06Sec-----對應脈沖量3*N
[0046]第4段-----0.08Sec-----對應脈沖量4*N
[0047]第5段-----0.1OSec-----對應脈沖量5*N
[0048]…
[0049]…
[0050]…`
[0051 ]第 X-4 段-----9.92Sec-----對應脈沖量 496*N
[0052]第X-3 段-----9.94Sec-----對應脈沖量 497*N
[0053]第X-2 段-----9.96Sec-----對應脈沖量 498*N
[0054]第X-1 段-----9.98Sec-----對應脈沖量 499*N
[0055]第X 段-----10.0OSec-----對應脈沖量 500*N
[0056]通過PLC初始化程序的運算，可以求出上述對應的每一段勻加速的額定脈沖量。通過PLC定時中斷控制模式，可以保證每20ms內完成對滾軸絲杠同軸上的光電編碼器輸入的脈沖量進行采集運算。把計算出的滾軸絲杠實時運行速度值和每一段勻加速數據區中的額定值進行比較，偏差大于額定值的±0.50就進行修正。然后通過PLC “可變速脈沖輸出指令“PLSV”把計算結果以脈沖量送入伺服驅動器，達到調整伺服電機的轉速，滿足滾軸絲杠的勻加速控制。
[0057]綜上所述，采用本實用新型的阻尼器閥閉性能試驗臺，為小噸位液壓阻尼器閥閉特性的檢測提供了一種有效技術手段，將電氣控制系統集運行控制、數據采集、顯示、存檔集于一體。其操作簡單，數據調整方便。經過對秦山一期核電站使用的液壓阻尼器進行實際檢測，分析阻尼器閥閉運行速度和閥閉阻尼力數據曲線等一系列試驗證明，該阻尼器閥閉性能試驗臺的工作性能穩定，完全滿足設計技術要求。
[0058]本【技術領域】中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本實用新型，而并非用作為對本實用新型的限定，只要在本實用新型的實質精神范圍內，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本實用新型的權利要求書范圍內。
【權利要求】
1.一種阻尼器閥閉性能試驗臺，其特征在于: 包括機座、依次設于機座上的伺服電機、減速箱、滾軸絲杠和阻尼器試驗油箱、以及設于機座一側的電氣控制臺、濾油器工作站，其中， 所述的伺服電機輸出端通過減速箱與滾軸絲杠一端相連，滾軸絲杠該端還設有光電旋轉編碼器，滾軸絲杠另一端則通過設置雙向壓力傳感器與阻尼器試驗油箱的輸入端相連，阻尼器試驗油箱內設置被測液壓阻尼器，電氣控制臺分別與伺服電機、光電旋轉編碼器、雙向壓力傳感器電連接，濾油器工作站為阻尼器試驗油箱提供試驗用潤滑油。
2.如權利要求1所述的阻尼器閥閉性能試驗臺，其特征在于: 所述的阻尼器試驗油箱內設有阻尼器安裝支架及溫度傳感器。
3.如權利要求1所述的阻尼器閥閉性能試驗臺，其特征在于: 所述的機座上還分別設有用以固定滾軸絲杠的第一支撐架和用以固定阻尼器試驗油箱輸入端的第二支撐架。
4.如權利要求3所述的阻尼器閥閉性能試驗臺，其特征在于: 所述的第一支撐架與滾軸絲杠通過含油軸承安裝。
5.如權利要求2所述的阻尼器閥閉性能試驗臺，其特征在于: 所述的電氣控制臺設有PLC、觸控屏、人機界面，PLC的輸入端分別與光電旋轉編碼器、雙向壓力傳感器、溫度傳感器相連，輸出端與伺服電機相連。
【文檔編號】G01M13/00GK203672602SQ201320818067
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年12月12日 優先權日:2013年12月12日
【發明者】凌沛洪, 朱昆鵬, 金煉 申請人:上海瑞紐機械裝備制造有限公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
