FESTO球阀状态监测与评估研究

发布时间:2021-02-06

FESTO球阀状态监测与评估研究


FESTO球阀初始段压力值稳定在5 MPa,说明系统供气压力正常。此时球阀进气口压力为0,出气口压力为5 MPa,球阀处于关闭状态。当发出开阀指令后,二位五通阀动作,实现气路转换,球阀进气口压力为5 MPa,出气口压力为0,进气口与出气口的压力差形成的转矩驱动球阀打开; 当发出关阀指令后,二位五通阀动作,实现气路转换,球阀进气口压力为0,出气口压力为5 MPa,进气口与出气口的压力差形成的转矩驱动球阀关闭。图7压力曲线的两次波动反映了二位五通阀的状态转换,转换时间约为1 s,与该型二位五通阀的标称情况(转换时间小于1 s)基本一致。

 FESTO球阀分析评估

  1) 阀开启和关闭过程中进气口压力变化情况

  图10给出了FESTO球阀开启和关闭过程中进气口压力变化情况。

  FESTO球阀进气口压力-阀转动角度曲线

  球阀开启过程:当入口压力由0逐渐增加到大约4 MPa时,球阀开始动作。此后球阀逐渐打开,转动角度逐渐变大,直终到90°位置限位,之后回弹稳定角度85°。这一过程中,入口压力稍微降低,但体变化不大。到稳定角度85°后,压力继续增加直5 MPa。

  球阀关闭过程:当入口压力在二位五通阀的作用下由5 MPa逐渐减少到约1 MPa时,球阀开始动作。此后球阀逐渐关闭,角度逐渐变小,直终到-2.2° 位置限位,之后回弹稳定角度0°。这一过程中,入口压力基本不变,到稳定角度0°后,压力继续降低直0。

  2) 球阀开启和关闭过程中出气口压力变化情况

  FESTO球阀给出了球阀开启和关闭过程中出气口压力变化情况。

  FESTO球阀出气口压力-阀转动角度曲线

 FESTO球阀开启过程:当出口压力由5 MPa逐渐减小约2 MPa时,球阀开始动作。此后球阀逐渐打开,角度逐渐变大,直终到90°位置限位,之后回弹稳定角度85°。这一过程中,出口压力稍微降低但体变化不大,到稳定角度85°后,压力继续降低直0。

  FESTO球阀关闭过程:当出口压力在二位五通阀的作用下由0逐渐增大到约2 MPa时,球阀开始动作。此后球阀逐渐关闭,角度逐渐变小,直终到-2.2°位置限位,之后回弹稳定角度0°。这一过程中,出口压力基本不变,到稳定角度0°后,压力继续升高直5 MPa。

  3) FESTO球阀开启和关闭过程中球阀进气口与出气口间压力差的变化情况

  FESTO球阀开启和关闭过程中进气口与出气口间压力差的变化情况。

  FESTO球阀进气口与出气口间压力差-阀转动角度曲线

  球阀开启过程:初始时进气口压力为0,出气口压力为5 MPa,入口与出口间压力差为-5 MPa。当二位五通阀状态转换后,入口压力逐渐增大,出口压力逐渐减小,入口与出口间压力差由-5 MPa逐渐增约1.57 MPa时,球阀开始转动,球阀转角极限值90°。这一过程中,气压差值略有下降。当球阀转角回到稳定值85°后,压差值继续升高直5 MPa。

  球阀关闭过程:初始时入口压力为5 MPa,出口压力为0,入口与出口间压力差为5 MPa。当二位五通阀状态转换后,入口压力逐渐减小,出口压力逐渐增大,入口与出口间压力差由5 MPa逐渐降约1.57 MPa时,球阀开始转动,球阀转角极限值-2.2°。这一过程中,气压差值略有下降。当球阀转角回到稳定值0°后,压差值继续下降直-5 MPa。

  4) 阀开启(关闭)时间

  FESTO球阀开启和关闭过程中进气口压力变化情况。

  FESTO球阀进气口压力

  FESTO球阀的进气口压力可以大致估算出阀开启(关闭)时间。进气口压力由0~5 MPa的过程(如图A点B点)就是球阀的开启时间,约为1.22 s;进气口压力由5 MPa到0的过程(如图C点D点)就是球阀的关闭时间,约为1.12 s。这与该型球阀的标称情况(小于1 s)基本一致。实验中所用球阀为实际系统中淘汰下来的球阀,稍差,所以开启(或关闭)时间较长。


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