[发明专利]大型阀门的电动执行机构的实时监测方法

说明书

技术领域

本发明创造涉及大型阀门的电动执行机构的扭矩监测领域，尤其是一种扭矩实时监测的方法。

背景技术

目前越来越多的工厂采用了自动化控制，人工操作被机械或自动化设备所替代，因此采用电动执行机构能够起到控制系统与阀门机械运动之间的界面作用，更要求电动执行机构增强工作安全性能和环境保护性能。在一些危险性的场合，自动化的执行机构装置能减少人员的伤害。同样，对电动执行机构的运行状态的实时监测也越来越重要。

对电动执行机构的工作状态进行监测主要是为了保护阀门和电动执行机构，传统的监测方法是：首先对电动执行机构的输出扭矩通过扭矩测试台进行量程校准，测试台进行扭矩加载，电动执行机构中的控制器将采集到的扭矩信息进行模数转换获得与该实际输出扭矩值对应的“模数转换值”，建立实际输出扭矩值和模数转换值(记录在控制器中)的对应关系，然后控制器中预设置一个“扭矩保护值”，当工作时，实际输出扭矩值达到该扭矩保护值时，电动执行机构停止工作，并发出报警。

其中，实际输出扭矩值的实时获取方式是有如下两种，对于独立式的电动执行机构是通过获取蜗杆的轴向反作用力或者通过电机的电流、转速等参数综合计算得出，对于组合式电动执行机构(即含有减速器的电动执行机构)则是针对一级电动执行机构获取输出扭矩，再通过减速器效率计算整机实际输出扭矩值。

而由于实际输出扭矩值与控制器采集的模数转换值之间的对应关系，实际故障检测是通过监控模数转换值来进行的，即先由扭矩测试台输出额定转矩后，控制器记录此时采集到电动执行机构的模数转换值，此模数转换值对应的是额定转矩。如果设定的扭矩保护值是额定转矩的100％，那么当实际运行中检测到模数转换值超过记录的模数转换值，则认为出现扭矩故障；如果设定的扭矩保护值是额定转矩的80％，则线性计算获得80％对应的模数转换值，当实际运行中检测到模数转换值超过此保护值，则认为出现扭矩故障。

上述方法存在的问题是：只是针对100％额定扭矩这一个点进行标定,建立100％额定扭矩和模数转换值的对应关系，其余的百分比的扭矩对应的模数转换值都是通过计算获取。没有考虑到从0到100％额定扭矩之间，由于机械传动效率产生的非线性因素，因此其线性换算获取的扭矩值并不准确，造成保护扭矩也不精确。

同时，这种量程校准方法，没有考虑机械传动在电动执行机构全行程动作过程中不同行程位置的传动效率不同。同一台电动执行机构，在其全行程动作过程中，在不同的位置的传动效率都会有所偏差，同样的输出扭矩，对应的模数转换值会发生变化，因此像上述描述的不考虑行程位置的扭矩量程校准方法是不准确的。

同时，目前对于扭矩保护，对于执行机构全行程动作采用统一的扭矩保护值，这样的扭矩保护并没有考虑到电动执行机构连接阀门后，在驱动阀门的过程中，在阀门的不同阀位，其需要的输出扭矩差别很大，大部分的阀门只是在开启的一瞬间需要一个大扭矩，其余阀位大部分需要的输出扭矩都很小。如果采用最大扭矩值再加裕量设定扭矩保护值，则只能实现针对阀门开启瞬间的有效保护。无法真正意义上实现对电动执行机构和阀门全行程动作过程的保护，更无法实现对于电动执行机构和阀门长期运行过程中的全行程扭矩变化预警和设备预防性保护。也就是说，使用过程中，假如阀门开启中段，阀芯与阀体的内腔间接触部位有小异物，由于阀门开启中段，所需的扭矩很小，这样的小异物的存在，通常不会导致开启阀门所需扭矩超过设定扭矩保护值，因此现有的监测设备是不会报警的，但是，阀芯与阀体的内腔间接触部位的小异物，会加剧阀芯与阀体内腔的磨损，大大缩短阀门的使用寿命。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明创造采用的技术方案是：

大型阀门的电动执行机构的实时监测方法，包括如下步骤：

步骤一，首先对电动执行机构进行“全扭矩范围、全行程的标定”，即，从额定扭矩值的0％开始至100％的范围内，等间隔分别每次施加一恒定扭矩，对电动执行机构进行一次从全关到全开，再从全开到全关的的全行程加载，并在每次加载过程中，每隔一定行程间隔记录一次模数转换值，形成“模数转换值&行程值-实际输出扭矩值”数据表，该数据表中每个模数转换值同时对应相应的行程位置值和实际输出扭矩值；