阀门流动特性实验台（阀门测试，水泵测试）

在各类阀门的开发、研制及产品检测过程中，需要大量的流量特性和阻力特性实验数据，这些数据对于提高产品技术水平、保证产品质量是至关重要的。易可润科技有限公司联合英国BRUNEL大学、青岛理工大学，针对流体设备生产企业、科研单位的需求研制的阀门流动特性实验台，采用先进的虚拟仪器技术和变频控制技术，实现了全范围连续测量和测试过程全参数实时监控。不但加快了测量进程，提高了测量准确性，而且便于调试，降低了实验成本，同时具有自动化程度和信息化程度高的特点。

1、基本功能

阀门流动特性实验台，可实现如下基本测试功能：⑴阀门流量-压差特性曲线；（2）阀门流量-开度特性曲线；（3）阀门流量系数；（4）阀门流阻系数；（5）减压阀及压差控制阀调压试验；（6）水泵工作特征曲线测试及变频工作特征曲线测试；（7）其他流体设备及管件流量-阻力特征测试。

同时可根据用户需求，增加新的测试功能。

2、实验台系统及组成

2.1 试验系统

整套系统如图1所示，系统由机械循环部分、测控硬件部分、计算机测控软件部分组成，满足流体控制的多功能测试。

2.2 机械循环

由循环水泵、稳压罐、电磁阀、测试元件、管路等组成。主要工作原理：驱动变频器开启带动水泵运行，使流体在管路里循环，应用变频调速技术控制泵的转速，可连续改变管道内流体的流量和压差，通过压力控制器控制加压水泵，来调节测试系统的工作压力。

设计了大、中、小三个管径不同的管路，同时配带系列变径接头，满足不同管径的实验要求。试验时，在计算机上控制电磁阀的开启，保证对应的管路保持通路。

图1：实验台系统图

2.3 测控硬件

由流量传感器、压力传感器、压差传感器、调理模块、数据采集卡、通讯串口、计算机、变频控制柜等组成。主要工作原理：根据实验要求，控制管路内流体走向，传感器获取实验件的状态信息，输出信号4-20mA，信号经过放大、滤波、隔离等预处理工作后，经A/D转换输入到控制器中；通讯串口完成对变频的控制信号输出。

2.4 计算机测控软件

此实验系统软件在美国NI的“LabVIEW”平台上进行开发。LabVIEW是虚拟仪器领域中最具代表性的图形化编程开发平台，是目前国际上首推并应用最广的数据采集和控制开发环境之一，主要应用于仪器控制、数据采集、数据分析、数据显示等领域，具有强大的数据可视化分析和仪器控制能力。以此为平台开发的测试程序具有人机交互界面直观友好、容易操作，显示内容清楚直观等特点。可通过界面控制整个实验过程，就像直接操纵仪器一样，可在界面上看到以数据和图形方式显示的控制信息和测试结果。软件还有各种控制及监控功能，如所有测点，如流量测点、压差测点等参数的实时监控；系统运行状态、变频器运行状态、电动调节阀和传感器工作状态的实时监控；自动选择测试管路和数据传输通道；自动生成测量数据表格和有关性能曲线；可以在网络上发布测试软件前面板的图象，或在网络上打开其他计算机内存中的程序前面板，安全、快捷地进行程序的远程控制等等。

3、测试界面

软件包括登陆界面、功能选择界面、测试主界面等等。首先进入欢迎界面，如图2所示，界面上有“ENTER”与“EXIT”两个按钮可选择，按下“ENTER”，来到登陆界面，输入在程序后台既定的口令，进入图3所示的功能选择界面，按下界面上“阀门流量特性实验”按钮，弹出如图4所示的阀门流量特性测试输入界面，按开始键进入测试主界面。

图2：流体控制系统实验台欢迎界面

图3：流体控制系统实验台选择界面

图4：阀门流量特性测试输入界面

图5：阀门流量特性测试主界面

图6、生成报表界面

图7、测试数据报表

4、几项实验的测试方法

4.1 阀门流量特性实验

将测试阀门按其尺寸安装在管路相应位置上，开动变频器使其频率按指定速率上升，水泵转速上升，阀门两侧压差随之变化，同时得到对应的流量值。当阀门两侧压差值到达其最大压差值或运行频率到达50HZ时，变频器自动减速停机。记录流量传感器和压差传感器的数值，绘出压差—流量特性曲线，完成该项试验。图8所示为流量平衡阀流量特性曲线的测试结果。

图8： 流量平衡阀流量—压差曲线

4.2 阀门开度特性实验

将带有执行器的调节阀装在管路上，调节阀门上的开度来调节流量，同时将阀门两端压差控制在100kPa，得到开度—流量特性曲线。如图9所示。

图9： 开度—流量曲线

4.3阀门流量系数、阀门流阻系数测试

将阀门两端压差控制在100kPa，测得此时阀门的流量 ，利用公式（1），就可求出流量系数 ，而阻力系数 利用公式（2）计算，其中V为阀门管道流速，由公式（3）计算，D为阀门公称直径。以上过程在输入测试选项后，由计算机自动完成生成报表。

4.4减压阀及压差控制阀调压试验

利用本实验台可以测试减压阀输出压力及流量与输入压力的变化曲线；

利用本实验台可以测试压差控制阀两端压差及流量与输入压力的变化曲线。

5、阀门流量特性界面及打印生成图表

阀门流量特性试验测试报表

试验设置参数

参数名称　数据　参数名称　数据

试验台名称　多功能流体测控试验台　压差上限(KPa)　

试验名称　阀门流量特性试验　压差下限(KPa)　

试验编号　2010-08-12　采样间隔(s)　1

被测阀门类型　平衡阀　试验人员　LSS

被测阀门型号　固定流量式动态平衡阀　自定义　

试验管路选择　DN65　自定义　

流量上限(m^3/h)　
　自定义　

流量下限(m^3/h)　
　自定义　

压差—流量数值表

　进程压差（Kpa）　进程流量（m3/h）　回程压差（Kpa）　回程流量（m3/h）

1　56.662876　8.566942　56.662876　8.426415

2　83.928840　8.388089　84.693306　8.273112

3　111.194803　8.311438　109.665871　8.336988

4　138.205945　8.400864　139.734878　8.400864

5　164.452621　8.362539　164.707443　8.324213

6　191.718585　8.324213　189.680008　8.209236

7　217.965260　8.273112　220.768303　9.359005

8　245.740868　9.052400　245.486046　9.269579

9　272.752010　9.512308　271.732722　9.512308

10　297.214931　9.588959　288.041336　9.793362

压差—流量曲线

多功能阀门流动特性实验台运用LabVIEW编程开发出测试软件，实现了流体控制中流动情况的模拟与流体控制元件的测试，对各测量点及实验设备运行状态实现了实时监控，自动生成满足国家标准及欧洲标准的表格及曲线，大大提高了测试效率，为科研单位及生产企业进行流体控制技术研究和产品开发提供了有力的工具。(易可润能源科技有限公司)