摘 要：阐述了阀门执行器发展趋势及寿命试验的研究现状，分析了阀门执行器工作原理及操作功能，给出了按照标准对执行器寿命试验的操作过程及其试验结果。

关键字：阀门 执行器 寿命试验 装置

1 概述

近年来管道输送建设越来越趋向智能控制和远程控制，自动控制技术的阀门代替了人工操作的阀门，减少了近距离操作阀门压力元件的危险，实现管道系统的开启和关闭，流量的调节和控制，提高了工作效率。因此对阀门执行器的各项安全性能进行试验是必要的，其中寿命试验又是重要的技术参数，涉及工况的使用稳定性。在JB/T8862－2000和JB/T8864－2004标准中就提出了阀门执行器寿命试验的技术要求，通过模拟实际工况场合负载扭矩的寿命试验，对阀门执行器（气动、电动）的运行效率，控制扭矩及其位置控制的精度进行试验数据分析，完善阀门执行器的结构设计尺寸、计算参数和选材等研发数据。目前国内执行器企业对此领域的研究最大只有1.2kN·m的负载扭矩特性，不能满足执行器的寿命试验要求，甚至很多不具备试验条件的情况下将空载的启闭试验作为寿命试验进行，其试验结果说服性不强。

2 工作原理

阀门执行器寿命试验装置采用多层摩擦离合式设计原理，能将液压缸轴向力高效转换为执行器负载扭矩，实现10kN·m负载扭矩特性，满足回转执行器负载扭矩特性要求和阀门气动装置技术条件试验要求。其平台可分为数字化控制系统、气液增压泵、液压系统、油缸压紧机构、摩擦盘负载扭矩装置等（图1）。

1.输入端压力传感器2.泄压电磁阀3.减压阀4.高压电磁阀

5.工作端压力传感器6.高压油缸7.多层摩擦离合盘负载扭矩装置

8.动态扭矩传感器9.角度编码器10.阀门执行器

11.人机控制界面12.进气压力表13.进气电磁阀

14.增压调速阀15.蓄能罐16.气液增压泵17.油箱

图1 阀门执行器寿命试验装置

数字化控制系统能够使各部件运行次序协调有效，主要有数字化闭环智能控制、动态扭矩传感器、角度编码器、压力传感器等。按照标准规定的扭矩负载特性要求，输入端压力传感器通过进气电磁阀控制气液增压泵的运行，再经过减压阀给高压油缸提供压力。由于JB/T8862－2000规定的负载特性是非恒定的，因此由工作端压力传感器控制旁路的高压电磁阀输出更高的压力值，来满足执行器的扭矩负载特性达到最大值（图2）。执行器在寿命试验中，开启终端位置由角度编码器行程控制，关闭终端位置由动态扭矩传感器控制。

图2 油缸压力控制系统

气液增压泵是由高压气体驱动活塞对液压油进行增压，气源压力为0.8MPa时，输出油压压力值最高可以达到14.0MPa，增压调速阀可以对气液增压泵的增压速度进行调节。

液压系统包括高压电磁阀、减压阀、泄压电磁阀、供油管路、回油管路、油箱和蓄能罐等，提供阀门执行器寿命试验过程中压力源，蓄能罐能够对气液增压泵的输出压力起到一定的缓冲作用，使压力输出更加平稳。

油缸压紧机构和摩擦离合盘负载扭矩装置配合。摩擦盘负载扭矩装置内部采用多层无石棉紫铜纤维摩擦材料，具有高而稳定的摩擦系数和优良的耐磨性能，最大摩擦系数可以达到0.4，有效的将垂直方向的油缸压紧力转换为摩擦盘产生旋转方向的扭矩负载，并且其扭矩负载根据减压阀和高压电磁阀提供的油缸压力值进行动态切换，符合JB/T8862－2000和JB/T8864－2004负载特性要求。

3 技术指标

液压泵调压范围 0～14.0MPa

负载扭矩特性范围  0～10kN·m

回转角度范围   0°～360°任意

开启终端位置  由行程控制开关控制

关闭终端位置 由扭矩控制开关控制

寿命试验次数设定   0～9999

控制系统      数字化闭环控制

4 试验过程

JB/T8862－2000标准要求执行器寿命试验时，以运行扭矩运转（最大控制扭矩的1/3），以最大控制扭矩关闭。通过高压电磁阀、减压阀、泄压电磁阀配合进行调整油缸内部压力，结合摩擦盘负载扭矩装置实现动态的扭矩负载特性。试验过程中调节减压阀使得阀门执行器扭矩负载特性达到最大值的1/3。而工作端压力传感器通过高压电磁阀控制高压油缸的压力值，使高压油缸活塞内部压力达到试验设定要求的压力值，此时内部压力值能够满足执行器的扭矩负载特性达到最大值。泄压电磁阀主要用来在运转一次试验结束时泄放2/3的油缸内部压力，将油缸内的压力降为减压阀的出口压力，使负载特性恢复到1/3的执行器最大控制扭矩。结合蓄能罐能够对气液增压泵的输出压力起到一定的缓冲作用，使压力输出更加平稳。因此这种动态扭矩负载特性调节方式自动化程度更高，输出的扭矩负载特性也更加平稳可靠（图3，图4）。

图3 T≤2.5kN·m负载扭矩特性试验

图4 T＞2.5kN·m负载扭矩特性试验

JB/T8864－2004标准要求其试验负载扭矩具有平稳不波动的特性，因此只需高压电磁阀、泄压电磁阀配合进行调整油缸内部压力，结合摩擦盘负载扭矩装置，达到扭矩的负载特性要求。

5 结语

阀门执行器寿命试验装置通过模拟阀门执行器实际工况场合的寿命试验，能够对阀门执行器的蜗杆、齿轮副，运行效率，最大控制扭矩，位置控制精度等多处关键部位进行综合性的试验，更加真实的模拟阀门的使用工况和各项性能参数数据，优化阀门结构设计计算、材料及驱动器选型等，利于生产企业提升产品质量水平。