通海閥啟閉可靠性試驗裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及到一種適應用于閥門大量啟閉、停止的靈活控制，并非常適合經常堵轉的場合的通海閥啟閉可靠性試驗裝置。通海閥啟閉可靠性試驗裝置，電源模塊采用臺灣明緯雙路輸出開關電源，型號為：NED-100B100W5V10A+24V3.5A；電源模塊給stc89c52為核心的電路板供電5V電源，為YUKEN油研放大器YC9L-1172-30供電24V電源。因為采用單片機控制，程序方便調節(jié)，使用靈活可靠。因為采用液壓馬達方案，所以系統(tǒng)能長時間連續(xù)工作，并且適應頻繁啟停及賭轉的場合。此方案比電機控制更適應頻繁堵轉的場合。因為馬達體積小，輸出扭矩大，在安裝位置受限的試驗臺上能很好的解決問題。
【專利說明】通海閥啟閉可靠性試驗裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及到一種適應用于閥門大量啟閉、停止的靈活控制，并非常適合經常堵轉的場合的通海閥啟閉可靠性試驗裝置。
【背景技術】
[0002]閥門是一種通用的機械產品，品種繁多，應用范圍廣。一方面，閥門在整個工作裝置和系統(tǒng)中起著至關重要的作用；另一方面，閥門的失效會導致系統(tǒng)、設備無法正常工作，尤其是核能、航空、航天及深水領域，閥門的失效甚至會導致災難性的事故的發(fā)生，這就要求閥門必須具有高的可靠性，相應的可靠性研究在閥門的研究中具有舉足輕重的作用。
[0003]對于新設計的閥門，通常要進行大量的啟閉試驗檢測其結構是否合理，而對于應用在重要系統(tǒng)中的閥門，我們又要對其啟閉多次進行可靠性壽命試驗，從而可以通過相應的理論計算預測其使用的壽命，有些閥門甚至要求做幾萬次啟閉試驗，如果用手動的方式反復開關閥門，則浪費掉大量的時間和精力，通過自動控制的執(zhí)行機構來完成類似的動作則減輕了人力和時間，并且使用、調節(jié)靈活，通用性強。
[0004]通海閥的啟閉可靠性試驗過程大致如下:閥門在帶壓的情況下以一定的速度開閥，開閥到位后以一定的力關緊閥門，啟閉一定次數(shù)后進行保壓，檢查閥體傳動及連接部分有無損壞及閥門止口是否漏水。以上過程一般要進行數(shù)千至數(shù)萬次。分析可知:通海閥啟閉可靠性試驗裝置要具有一下特點:(I)因為啟閉次數(shù)多，所以要有液晶計數(shù)顯示功能；(2)因為要實現(xiàn)開關閥雙向動作，所以驅動源要能雙向驅動；(3)因為對閥門啟閉速度有要求，所以驅動源要有調速功能；(4)因為對開、關閥力有要求，所以要求驅動源的輸出力可以調節(jié)。最重要的是通海閥啟閉可靠性試驗裝置要有很高的可靠性，否則將無法完成閥門幾萬次的啟閉任務。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種實現(xiàn)馬達的正反轉及輸出轉速、扭矩的控制，從而完成通海閥啟閉可靠性試驗的通海閥啟閉可靠性試驗裝置。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0007]通海閥啟閉可靠性試驗裝置，電源模塊采用臺灣明緯雙路輸出開關電源，型號為:NED-100B100W5V10A+24V3.5A ；電源模塊給stc89c52為核心的電路板供電5V電源，為YUKEN油研放大器YC9L-1172-30供電24V電源；
[0008]以stc89c52為核心的電路板包括stc89c52單片機最小系統(tǒng)，VCC電源接入及24V電源接入接出模塊，馬達正反轉控制模塊，液晶顯示模塊，馬達轉速、扭矩調節(jié)模塊，馬達轉速、扭矩數(shù)據采集模塊，閥門點動復位模塊，保壓燈提示模塊:stc89c52單片機最小系統(tǒng)，包括stc89c52rc單片機，stc89c52rc單片機的15、16引腳接晶振及電容Cl、C2，stc89c52rc單片機的PO 口接上拉電阻R1-R8，下載模塊接線端子共有四個引腳，其引腳2與stc89c52rc單片機的引腳7相連,引腳3與stc89c52rc單片機的引腳5相連；[0009]VCC電源接入及24V電源接入接出模塊，VCC引入接線端子的引腳I接地，引腳2連接VCC弓丨入開關的左端，VCC弓丨入開關的右端引入VCC，限流電阻R9與VCC引入顯示燈串聯(lián)后再與濾波電容C3并聯(lián)后接入VCC電源的回路中；24V電源引入接線端子引腳I接地，引腳2連接24V電源引入開關的左端并引入24V電源，限流電阻RlO與24V電源引入顯示燈串聯(lián)之后接入24V電源回路中，24V電源引出接線端子的引腳I連接24V電源引入開關的右端，引腳2接地；
[0010] 馬達正反轉控制模塊，其中正轉控制和反轉控制電路完全相同，限流電阻Rll的左端接stc89c52rc單片機的19引腳，限流電阻Rll的右端接光耦6N137的引腳3，光耦6N137的引腳2引入VCC，并經過電容C4濾波，光耦6N137的引腳7、8接VCC，引腳6經過上拉電阻R12作用后接入三極管Ql的集極，從而控制電磁繼電器Kl的通斷；光耦6N137的引腳5接地，并且通過電容C5與VCC相連接；繼電器Kl引入24V電源，常開觸點接控制馬達正轉的接線端子P5的引腳1，并且通過電阻R13及馬達正轉顯示燈接地；
[0011]液晶顯示模塊采用液晶1602，其引腳1、3、16接地，引腳2、15接￥0:，引腳7~14接stc89c52rc單片機的Pl 口，引腳4~6接stc89c52rc單片機的POO、P01、P02 口 ；
[0012]馬達轉速、扭矩調節(jié)模塊，限流電阻R17(38)的左端接stc89c52rc單片機的P23口，限流電阻Rl7的右端接光耦6N137的引腳3，光耦6N137的引腳2引入VCC，并經過電容C8濾波，光耦6N137的引腳7、8接VCC’光顆6N137的引腳5接地，并且通過電容C9與VCC相連接，引腳6經過上拉電阻R18作用后接入三極管Q3的集極，從而控制電磁繼電器K3的通斷；繼電器K3引入VCC電源，其常開觸點接馬達正轉扭矩控制電位計，其常閉觸點接馬達反轉扭矩控制電位計，兩個電位計的信號輸出端接在一起并且連接在馬達扭矩控制接線端子的引腳2上；馬達轉速控制電位計接入VCC回路，其輸出端接馬達轉速控制接線端子的引腳2上；
[0013]馬達轉速、扭矩數(shù)據采集模塊，馬達轉速數(shù)據采集A/D TLC1549及馬達扭矩數(shù)據采集A/DTLC1549都采用TLC1549芯片，兩芯片的引腳2分別引入馬達轉速及扭矩信號，并且把轉換后的數(shù)字信號傳遞給stC89C52rC單片機；
[0014]閥門啟動模塊，限流電阻R19的左端接VCC，右端與Stc89c52rc單片機的P25 口及開始按鍵的左端相接，開始按鍵的右端接地；
[0015]保壓燈提示模塊，限流電阻R20的左端接stC89C52rC單片機的P24 口，右端接入保壓燈；
[0016]交流電機帶動YUKEN變量柱塞泵04E電液比例壓力流量控制型A16-FR工作，并通過馬達扭矩控制接線端子的引腳2接入YUKEN油研放大器YC9L-1172-30進行馬達開關閥扭矩的調節(jié)；通過馬達轉速控制接線端子的引腳2接入YUKEN油研放大器YC9L-1172-30進行馬達轉速的調節(jié)；
[0017]控制馬達正轉的接線端子P5的引腳I向外接在電磁繼電器Kl的控制端，stc89c52rc單片機的P21、P22 口控制電磁繼電器Kl的通斷，實現(xiàn)三位四通電磁換向閥換向，從而控制馬達的正反轉及停止；
[0018]被試驗的一種閥門包括馬達、小齒輪、大齒輪、閥桿及閥頭，馬達的轉動帶動小齒輪轉動，小齒輪帶動大齒輪轉動；大齒輪與閥桿及閥頭通過螺紋連接，大齒輪的轉動通過螺紋連接帶動閥桿及閥頭上下運動。[0019]本發(fā)明的有益效果在于:
[0020]因為采用單片機控制，程序方便調節(jié)，使用靈活可靠。因為采用液壓馬達方案，所以系統(tǒng)能長時間連續(xù)工作，并且適應頻繁啟停及賭轉的場合。此方案比電機控制更適應頻繁堵轉的場合。因為馬達體積小，輸出扭矩大，在安裝位置受限的試驗臺上能很好的解決問題。在實際應用中，發(fā)現(xiàn)此發(fā)明裝置出現(xiàn)能關緊閥門但而不能打開的現(xiàn)象，所以改進為開閥和關閥門扭矩設定采用了兩套旋鈕，開關閥的扭矩可以單獨設置，扭矩調節(jié)范圍大，開關閥速度調節(jié)方便。因為閥門多次啟閉試驗在有水環(huán)境下完成。此方案中閥門遠離電源，而在防爆的場合，又避免了使用電機而產生電火花?？刂品桨负唵慰煽?，經過了長時間的實踐考驗。本發(fā)明可以實現(xiàn)其他諸多的功能應用，并且在其他領域的后續(xù)可開發(fā)性高、應用前景廣闊。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為閥門啟閉可靠性試驗系統(tǒng)總示意圖。
[0022]圖2為被試驗的一種閥門。
[0023]圖3為stc89c52單片機最小系統(tǒng)。
[0024]圖4為VCC電源接入及24V電源接入接出模塊。
[0025]圖5為馬達正反轉控制模塊。
[0026]圖6為液晶顯示模塊。
[0027]圖7為馬達轉速、扭矩調節(jié)模塊。
[0028]圖8為馬達轉速、扭矩數(shù)據采集模塊。
[0029]圖9為閥門啟動模塊。
[0030]圖10為保壓燈提示模塊。
【具體實施方式】
[0031 ] 下面結合附圖對本發(fā)明做進一步描述。
[0032]圖中:1.以馬達為驅動源的被試驗的一種閥門；2.YUKEN變量柱塞泵04E電液比例壓力流量控制型A16-FR ；3.交流電機；4.YUKEN油研放大器YC9L-1172-30 ；5.電源模塊；
6.以stc89c52單片機為核心的電路板7.電磁換向閥；8.大齒輪；9.閥桿及閥頭；10.馬達；11.小齒輪；12.stc89c52rc單片機；13.晶振；14.電容C1、C2;15.上拉電阻Rl?R8;16.下載模塊接線端子；17.VCC引入接線端子；18.VCC引入開關；19.限流電阻R9 ;20.VCC引入顯示燈；21.濾波電容C3;22.24V電源引入接線端子；23.24V電源引入開關；24.限流電阻RlO ;25.24V電源引出接線端子；26.24V電源引入顯示燈；27.限流電阻Rll;28.電容C4;29.光耦6N137(U2) ；30.電阻R12;31.電磁繼電器Kl;32.控制馬達正轉的接線端子Ρ5;33.電阻R13;34.馬達正轉顯示燈；35.功率放大三極管Ql ;36.電容C5 ;37.液晶1602 ；38.電阻 R17;39.電容 C8;40.光耦 6N137(U5) ；41.電容 C9;42.電阻 R18;43.電磁繼電器K3;44.功率放大三極管Q3 ;45.馬達正轉扭矩控制電位計；46.馬達反轉扭矩控制電位計；47.馬達扭矩控制接線端子；48.馬達轉速控制接線端子；49.馬達轉速控制電位計；50.馬達轉速數(shù)據采集A/D(TLC1549) ；51.馬達扭矩數(shù)據采集A/D (TLC1549) ；52.限流電阻R19;53.開始按鍵；54.限流電阻R20;55.保壓燈；[0033]交流電機(3)通電，帶動YUKEN變量柱塞泵04E電液比例壓力流量控制型A16-FR(2)轉動，此時24V電源引入開關(23)沒有按下，所以給YUKEN油研放大器YC9L-1172-30 (4)供電的24V電源引出接線端子(25)沒有電源輸出，所以YUKEN變量柱塞泵04E電液比例壓力流量控制型A16-FR(2)不輸出壓力和流量，液壓系統(tǒng)部供油。
[0034]按下VCC引入開關SI (18)，給以stc89c52為核心的電路板(6)通電，此時VCC弓I入顯示燈(20)亮，顯示通電成功。調節(jié)馬達正轉扭矩控制電位計(45)、馬達反轉扭矩控制電位計(46)和馬達轉速控制電位計(49)，使馬達扭矩控制接線端子(47)的引腳2及馬達轉速控制接線端子(48)的引腳2輸出O?VCC模擬信號，此信號一方面經過流量、壓力數(shù)據采集模塊(16)送入單片機，并從IXD1602液晶(15)實時顯示出來，另一方面送入YUKEN油研放大器YC9L-1172-30(4)，從而作用于YUKEN變量柱塞泵04E電液比例壓力流量控制型A16-FR(2)控制馬達(10)的轉速和開關閥扭矩。
[0035]按下24V電源引入開關(23)，此時24V電源引入顯示燈(26)亮,顯示通電成功，24V電源引出接線端子(25)給YUKEN油研放大器YC9L-1172-30 (4)供24V的電，因此YUKEN變量柱塞泵04E電液比例壓力流量控制型A16-FR(2)工作，系統(tǒng)按調定好的壓力和流量供油。但由于電磁繼電器Kl沒有動作，控制馬達正轉的接線端子P5(32)沒有給三位四通電磁換向閥(M型)(7)供電，三位四通電磁換向閥(M型)(7)處于中位溢流狀態(tài)，所以馬達(10)不轉動。
[0036]按一下開始按鍵(53)，馬達正反轉控制模塊(圖5)中兩套電磁繼電器(31)在設定好的程序的控制下有規(guī)律的一次導通的斷開，因此兩套控制馬達正轉的接線端子(32)以相同的規(guī)律通斷，三位四通電磁換向閥(7)以此規(guī)律換向，馬達(10)按照設定的扭矩和轉速以此規(guī)律正反轉運轉，并通過小齒輪(11)帶動大齒輪(8)完成閥桿及閥頭(9)的上下運動，進而實現(xiàn)開閥和關閥的動作，液晶顯示部分(15)顯示開關閥的次數(shù)，當開關閥門次數(shù)達到設定的值時，閥門停止開關閥動作，保壓燈(55)亮，提示對閥門進行保壓，系統(tǒng)停止運行。為防止事故發(fā)生，應用STC89C52RC自帶的看門狗功能，當程序運行不正常時，系統(tǒng)停止運行。
【權利要求】
1.通海閥啟閉可靠性試驗裝置，其特征在于:電源模塊(5)采用臺灣明緯雙路輸出開關電源，型號為:NED-100B100W5V10A+24V3.5A ;電源模塊(5)給stc89c52為核心的電路板(6)供電5V電源，為YUKEN油研放大器YC9L-1172-30 (4)供電24V電源； 以stc89c52為核心的電路板(6)包括stc89c52單片機最小系統(tǒng)，VCC電源接入及24V電源接入接出模塊，馬達正反轉控制模塊，液晶顯示模塊，馬達轉速、扭矩調節(jié)模塊，馬達轉速、扭矩數(shù)據采集模塊，閥門點動復位模塊，保壓燈提示模塊:stc89c52單片機最小系統(tǒng)，包括stc89c52rc單片機(12)，stc89c52rc單片機(12)的15、16引腳接晶振(13)及電容Cl、C2 (14)，stc89c52rc單片機(12)的PO 口接上拉電阻R1-R8 (15)，下載模塊接線端子(16)共有四個引腳，其引腳2與Stc8 9c52rc單片機(12)的引腳7相連，引腳3與stc89c52rc單片機(12)的引腳5相連； VCC電源接入及24V電源接入接出模塊，VCC引入接線端子(17)的引腳I接地，引腳2連接VCC引入開關(18)的左端，VCC引入開關(18)的右端引入VCC，限流電阻R9 (19)與VCC引入顯示燈(20)串聯(lián)后再與濾波電容C3 (21)并聯(lián)后接入VCC電源的回路中；24V電源引入接線端子(22)引腳I接地，引腳2連接24V電源引入開關(23)的左端并引入24V電源，限流電阻R10(24)與24V電源引入顯示燈(26)串聯(lián)之后接入24V電源回路中，24V電源引出接線端子(25)的引腳I連接24V電源引入開關(23)的右端，引腳2接地； 馬達正反轉控制模塊，其中正轉控制和反轉控制電路完全相同，限流電阻Rll (27)的左端接stc89c52rc單片機(12)的19引腳，限流電阻Rll (27)的右端接光耦6N137 (29)的引腳3，光耦6N137(29)的引腳2引入VCC，并經過電容C4(28)濾波，光耦6N137 (U2) (29)的引腳7、8接VCC，引腳6經過上拉電阻R12(30)作用后接入三極管Ql (35)的集極，從而控制電磁繼電器Kl (31)的通斷；光耦6N137(29)的引腳5接地，并且通過電容C5 (36)與VCC相連接；繼電器Kl (31)引入24V電源，常開觸點接控制馬達正轉的接線端子P5 (32)的引腳1，并且通過電阻R13(33)及馬達正轉顯示燈(34)接地； 液晶顯示模塊采用液晶1602 (37)，其引腳1、3、16接地，引腳2、15接￥0:，引腳7~14接 stc89c52rc 單片機(12)的 Pl 口，引腳 4 ~6 接 stc89c52rc 單片機(12)的 P00、P01、P02 Π ; 馬達轉速、扭矩調節(jié)模塊，限流電阻R17 (38)的左端接stc89c52rc單片機(12)的P23口，限流電阻R17(38)的右端接光耦6N137(40)的引腳3，光耦6N137 (40)的引腳2引入VCC，并經過電容C8(39)濾波，光耦6N137(40)的引腳7、8接VCC，光耦6N137 (40)的引腳5接地，并且通過電容C9 (41)與VCC相連接，引腳6經過上拉電阻R18 (42)作用后接入三極管Q3(44)的集極，從而控制電磁繼電器K3 (43)的通斷；繼電器K3(43)引入VCC電源，其常開觸點接馬達正轉扭矩控制電位計(45)，其常閉觸點接馬達反轉扭矩控制電位計(46)，兩個電位計(45、46)的信號輸出端接在一起并且連接在馬達扭矩控制接線端子(47)的引腳2上；馬達轉速控制電位計(49)接入VCC回路，其輸出端接馬達轉速控制接線端子(48)的引腳2上； 馬達轉速、扭矩數(shù)據采集模塊，馬達轉速數(shù)據采集A/D TLC1549(50)及馬達扭矩數(shù)據采集A/D TLC1549(51)都采用TLC1549芯片，兩芯片的引腳2分別引入馬達轉速及扭矩信號，并且把轉換后的數(shù)字信號傳遞給stc89c52rc單片機(12)； 閥門啟動模塊，限流電阻R19 (52)的左端接VCC，右端與Stc89c52rc單片機(12)的P25口及開始按鍵(53)的左端相接，開始按鍵(53)的右端接地； 保壓燈提示模塊，限流電阻R20 (54)的左端接stc89c52rc單片機(12)的P24 口，右端接入保壓燈(55)； 交流電機(3)帶動YUKEN變量柱塞泵04E電液比例壓力流量控制型A16_FR(2)工作，并通過馬達扭矩控制接線端子(47)的引腳2接入YUKEN油研放大器YC9L-1172-30 (4)進行馬達開關閥扭矩的調節(jié)；通過馬達轉速控制接線端子(48)的引腳2接入YUKEN油研放大器YC9L-1172-30(4)進行馬達轉速的調節(jié)； 控制馬達正轉的接線端子P5(32)的引腳I向外接在電磁繼電器Kl (31)的控制端，stc89c52rc單片機的P21、P22 口控制電磁繼電器Kl (31)的通斷，實現(xiàn)三位四通電磁換向閥(M型)換向，從而控制馬達(10)的正反轉及停止。
2.根據權利要求1所述的通海閥啟閉可靠性試驗裝置，其特征在于:被試驗的一種閥門⑴包括馬達(10)、小齒輪(11)、大齒輪(8)、閥桿及閥頭(9);馬達(10)的轉動帶動小齒輪(11)轉動，小齒輪(11)帶動大齒輪(8)轉動；大齒輪(8)與閥桿及閥頭(9)通過螺紋連接，大齒輪(8)的轉動通過螺紋連接帶動閥桿及閥頭(9)上下運動。
【文檔編號】G01M13/00GK103969041SQ201410216129
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月21日 優(yōu)先權日:2014年5月21日
【發(fā)明者】劉少剛, 潘方冬, 程千駒, 鄭大勇, 王博, 張學鑫, 郭猛, 吳偉峰, 桂貫倫, 盧銳新 申請人:哈爾濱工程大學