一种高速气动开关阀综合性能自动测试系统及其测试方法

技术领域

本发明涉及气动高速开关阀性能测试技术领域，具体涉及一种高速气动开关阀综合性能自动测试系统及其测试方法。

背景技术

随着技术的发展，气动阀的种类变得越来越多。气动高速开关阀作为气动阀门的一种，广泛运用于各类需要快速启闭，高频动作的元器件当中。如果该类阀门发生故障，则会导致气路无法启闭，动作卡死等情况，当运用于航天，车载，大型加工设备时，这些故障会造成无法挽回的损失。为了提高该类阀门工作的可靠性，减小失效发生性，对其的性能检测是必不可少的一道工序。

目前缺少能对气动高速开关阀综合性能测试的设备，如现有技术中如公开号为CN207439618U的中国专利公开了一种气动阀气密性检测装置，该装置测试精度低且测试过程繁琐，又如本发明人发现现有技术中对气动高速开关阀进行气密性测试时候，就需要采用两套治具对其分别进行内/外泄漏两项指标测试，降低了工作效率，增加了测试成本。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种高速气动开关阀综合性能自动测试系统及其测试方法，该系统和方法可实现高速气动开关阀的气密性、流量、响应时间这三项性能的综合自动化检测。

本发明所采取的技术方案如下：一种高速气动开关阀综合性能自动测试系统，包括具有工作台面的实验台，所述实验台上设有供气机构、PC一体机、第一稳压电源、第二稳压电源 、工控箱与夹具机构，所述夹具机构内固定有被测阀，所述工作台面上设有测试系统气路装置；

所述测试系统气路装置包括有均和工控箱连接的电子调压阀、第一集成块、第二集成块、流量传感器、第二压力传感器、二位三通换向阀、第一温度传感器、第三压力传感器、排气开关电磁阀、标准气容腔、第二温度传感器、控制开关、电流信号传感器与室内温压一体传感器；

所述第一集成块包括有第一集成块治具以及设置在第一集成块治具上的四位六通集成电磁阀与第一压力传感器；

所述第二集成块包括有第二集成块治具以及设置在第二集成块治具上的二位二通开关电磁阀与差压传感器；

所述供气机构分别和电子调压阀与二位三通换向阀连接；

所述电子调压阀、第一集成块与第二集成块依次连接；

所述第二集成块分别和流量传感器与标准气容腔连接；

所述流量传感器与第二压力传感器连接，所述第二压力传感器分别和二位三通换向阀与夹具机构连接；

所述标准气容腔与第二温度传感器连接；

所述夹具机构 分别和第一温度传感器与第三压力传感器连接；

所述第三压力传感器与排气开关电磁阀连接；

所述控制开关与二位三通换向阀连接。

所述夹具机构包括有夹具座、设置在夹具座内的被测阀阀座、设置在夹具座上部的气动缸以及与气动缸连接的气动缸顶块，所述被测阀阀座设置有用于固定被测阀的安装卡孔、第一气路快接头以及第一温度传感器探头，所述被测阀被抵压在气动缸顶块与被测阀阀座之间，所述夹具座一侧设置有开孔，所述第一温度传感器探头一端穿过开孔与第一温度传感器连接，所述第一气路快接头与第三压力传感器连接，所述气动缸与二位三通换向阀连接，并且由二位三通换向阀控制动作。

所述第一集成块还包括有第二气路快接头、第三气路快接头与第四气路快接头，所述第二气路快接头与电子调压阀连接，所述第三气路快接头与第四气路快接头均和四位六通集成电磁阀连接。

所述第二集成块还包括有第五气路快接头与第六气路快接头，所述二位二通开关电磁阀两侧分别连接有第一三通气路快接头与第二三通气路快接头，所述第五气路快接头与第六气路快接头分别连接有第三三通气路快接头与第四三通气路快接头；

所述第一三通气路快接头分别连接四位六通集成电磁阀与第三三通气路快接头；

所述第二三通气路快接头分别连接四位六通集成电磁阀与第四三通气路快接头；

所述第三三通气路快接头还与标准气容腔 连接；

所述第四三通气路快接头还与流量传感器连接。

所述标准气容腔包括有气容腔固定治具，所述气容腔固定治具上设置有第七气路快接头与标准气容腔腔体，所述标准气容腔腔体上设置有第二温度传感器探头，所述第七气路快接头与第三三通气路快接头连接，所述第二温度传感器探头与第二温度传感器连接。

所述工控箱为下位机，所述PC一体机为上位机，所述电子调压阀、四位六通集成电磁阀、二位二通开关电磁阀、二位三通换向阀、排气开关电磁阀均由工控箱发出指令控制，所述第一压力传感器、差压传感器、流量传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、室内温压一体传感器以及电流信号传感器均采集数据发送至工控箱，经采集卡A/D模块转化成数字量，并传输至PC一体机，所述PC一体机装有LabVIEW程序，并配备键盘与鼠标，用于人机交互。

所述LabVIEW程序包括有程序登入界面与功能选择界面，所述登入界面包括有账号输入模块与密码输入模块，用于记录测试人员数据，所述功能选择界面包括有气密性测试模块，流量测试模块与响应时间测试模块；

所述气密性测试模块包括气路压力曲线显示模块、被测件温度显示模块、标准腔温度显示模块、差压曲线显示模块、室内温压显示模块、数值显示控件以及若干相应的布尔开关控件；

所述流量测试模块包括气路压力曲线显示模块、被测阀温度显示模块、流量特性曲线显示模块、室内温压数值显示模块、数值显示控件以及若干相应的布尔开关控件；

所述响应时间测试模块包括入口压力曲线显示模块、被测阀出口压力与电流信号显示模块、被测阀温度曲线显示模块、数值显示控件以及若干相应的布尔开关控件。

一种应用于所述的高速气动开关阀综合性能自动测试系统的测试方法，其包括有气密性测试方法，所述气密性测试方法包括如下步骤：

A1. 测试时，首先由电子调压阀预设定气路压力，再开启供气机构，通过第一压力传感器 检测气路的压力；

A2. 进入充气阶段，打开四位六通集成电磁阀，使压缩气体进入标准气容腔与被测阀腔体内；

A3. 进入稳压阶段，关闭四位六通集成电磁阀，打开二位二通开关电磁阀，使得标准气容腔与被测阀腔体内压力可以互通，通过差压传感器采集的数据观察其是否达到平衡；

A4. 压力平衡进入测试阶段，关闭二位二通开关电磁阀，进行气密性测试，通过第二温度传感器检测标准气容腔内的温度，通过第一温度传感器检测被测阀内的温度，通过室内温压一体传感器检测当前室内的气压与温度；

其中，在进行内泄露测试的时，开启排气开关电磁阀，进行外泄漏测试的时，关闭排气开关电磁阀；

A5. 进入排气阶段，打开二位二通开关电磁阀，打开四位六通集成电磁阀，进行排气；

A6. 关闭供气机构，进行数据分析。

其还包括有流量测试方法，所述流量测试方法包括如下步骤：

B1. 测试时，首先由电子调压阀预设定气路压力，再开启供气机构，通过第一压力传感器 检测气路的压力；

B2. 当压力到达额定压力之后，开启排气开关电磁阀；

B3. 开启被测阀，通过流量传感器对流量信号进行采集；通过第一温度传感器 检测被测阀的温度；通过室内温压一体传感器检测当前室内气压与温度；

B4. 检测结束后，关闭被测阀，关闭供气机构，进行数据分析，也可预先设定被测阀开启时间与关闭时间。

其还包括有响应时间测试方法，所述响应时间测试方法包括如下步骤：

C1. 测试时，首先由电子调压阀预设定气路压力，再开启供气机构，通过第一压力传感器 检测气路的压力；

C2. 当压力到达额定压力之后，开启排气开关电磁阀；

C3. 开启被测阀，通过第二压力传感器检测被测阀入口的压力，通过第三压力传感器 检测被测阀出口的压力，通过电流信号传感器检测电流响应信号，通过第一温度传感器 检测被测阀温度，通过室内温压一体传感器检测当前室内气压与温度；

C4. 检测结束后，关闭被测阀，关闭供气机构，进行数据分析，也可预先设定被测阀开启时间与关闭时间。

本发明的有益效果如下：

1. 本发明通过气路设计以及搭载多种传感器可以进行针对气动高速开关阀的气密性、流量以及响应时间进行综合性测试，与以往传统的测试单一的系统不同，提高了测试功能的全面性与综合性。

2. 本发明通过合理布局气路，减少占用空间，同时在保证实现相应检测功能的前提下，简化气路，提升检测速度，仅一套治具就能完成气动高速开关阀的内/外泄漏两项指标测试，降低测试成本。

3. 本发明设置有检测对照组，提升检测准确性，同时通过检测温度变化来提升气密性、流量以及响应时间的检测准确性，而且会检测室内温压排出干扰，进一步提升检测准确性。

4. 本发明可以实现测试系统中各个控制阀门的动作以及各类测试信号的采集，实现测试的自动化，与以往传统的测试系统不同，摒弃了繁琐的人工操作过程，提高了测试的便利性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。

图1为本发明的示意图；

图2为本发明中夹具机构的示意图；

图3为本发明中第一集成块的示意图；

图4为本发明中第二集成块的示意图；

图5为本发明中标准气容腔的示意图；

图6为本发明中LabVIEW登入界面的示意图；

图7为本发明中LabVIEW功能选择界面的示意图；

图8为本发明中LabVIEW气密性测试界面的示意图；

图9为本发明中LabVIEW流量测试界面的示意图；

图10为本发明中LabVIEW响应时间测试界面的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是 为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二” 仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再 一一说明。

本发明所提到的方向和位置用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「顶部」、「底部」、「侧面」等，仅是参考附图的方向或位置。因此，使用的方向和位置用语是用以说明及理解本发明，而非对本发明保护范围的限制。

如图1至图10所示，为本发明提供的一种实施例：

一种高速气动开关阀综合性能自动测试系统，其包括具有工作台面101的实验台1，所述实验台1上设有供气机构2、PC一体机3、第一稳压电源4、第二稳压电源5 、工控箱10与夹具机构6，所述夹具机构6内固定有被测阀，所述工作台面101上设有测试系统气路装置，供气机构2可采用空气压缩机，在本实施例中，采用NI工控箱相较于普通机箱耐挤压，耐腐蚀，抗灰尘，抗振动，抗辐射。

具体地，所述测试系统气路装置包括有均和工控箱10连接的电子调压阀7、第一集成块8、第二集成块9、流量传感器11、第二压力传感器12、二位三通换向阀13、第一温度传感器14、第三压力传感器15、排气开关电磁阀16、标准气容腔17、第二温度传感器18、控制开关19、电流信号传感器20与室内温压一体传感器21；标准气容腔17可以作为对照组，提升检测准确性，由于温度会影响气密性、流量以及响应时间的检测，比如每0.1K温度的变化在泄露测试的测量阶段都能引起很大压力的变化，这些由于热量的变化，直接会影响到测量结果压力的变化值，也就是会导致结果值的重复性变差，因此设置多个温度传感器分别对标准气容腔17、被测阀以及测试环境温度进行检测，保证检测准确性。

所述第一集成块8包括有第一集成块治具81以及设置在第一集成块治具81上的四位六通集成电磁阀82与第一压力传感器83；所述第二集成块9包括有第二集成块治具91以及设置在第二集成块治具91上的二位二通开关电磁阀92与差压传感器93；在本测试系统气路装置中针对不同的阀门与传感器之间会采用气管或者导线进行连接，其中气管采用铜管，通过专门气路设计以及搭载多种传感器可以进行针对气动高速开关阀的气密性、流量以及响应时间进行综合性测试，与以往传统的测试单一的系统不同，集成了多种测试功能，提高了测试的综合性，并且还可以实现测试系统中各个控制阀门的动作以及各类测试信号的采集，实现测试的自动化，与以往传统的测试系统不同，摒弃了繁琐的人工操作过程，提高了测试的便利性。

具体地，所述供气机构2分别和电子调压阀7与二位三通换向阀13连接，所述电子调压阀7、第一集成块8与第二集成块9依次连接，所述第二集成块9分别和流量传感器11与标准气容腔17连接，所述流量传感器11与第二压力传感器12连接，所述第二压力传感器12分别和二位三通换向阀13与夹具机构6连接，所述标准气容腔17与第二温度传感器18连接，所述夹具机构6 分别和第一温度传感器14与第三压力传感器15连接，所述第三压力传感器15与排气开关电磁阀16连接，所述控制开关19与二位三通换向阀13连接，通过合理布局气路，减少占用空间，同时在保证实现相应检测功能的前提下，简化气路，提升检测速度，比如仅一套治具就能完成气动高速开关阀的内/外泄漏两项指标测试，降低测试成本。

所述夹具机构6包括有夹具座61、设置在夹具座61内的被测阀阀座62、设置在夹具座61上部的气动缸63以及与气动缸63连接的气动缸顶块64，本系统中设计专门的夹具机构6来固定被测阀进行检测，此夹具机构6通过气动缸63推动气动缸顶块64将被测阀被抵压在气动缸顶块64与被测阀阀座62之间，所述被测阀阀座62设置有用于固定被测阀的安装卡孔621、第一气路快接头622以及第一温度传感器探头623，具体地，被测阀阀座62分别设置有可与第一气路快接头622以及第一温度传感器探头623螺纹连接的气路快接头螺纹连接孔与温度传感器探头螺纹连接孔，所述夹具座61一侧设置有开孔611，所述第一温度传感器探头623一端穿过开孔611与第一温度传感器14连接，所述第一气路快接头622与第三压力传感器15连接，所述气动缸63与二位三通换向阀13连接，并且由二位三通换向阀13控制动作，二位三通换向阀13的pin针经由通电导体与工控箱10连接，可由控制开关进行动作控制，通过本夹具机构6减少了人工预紧的操作，提升检测效率。

具体地，所述第一集成块8还包括有第二气路快接头84、第三气路快接头85与第四气路快接头86，所述第二气路快接头84与电子调压阀7连接，所述第三气路快接头85与第四气路快接头86均和四位六通集成电磁阀82连接。所述第二集成块9还包括有第五气路快接头94与第六气路快接头95，所述二位二通开关电磁阀92两侧分别连接有第一三通气路快接头96与第二三通气路快接头97，所述第五气路快接头94与第六气路快接头95分别连接有第三三通气路快接头98与第四三通气路快接头99；在本实施例中，三通气路快接头均为T型三通气路快接头，所述第一三通气路快接头96分别连接四位六通集成电磁阀82与第三三通气路快接头98；所述第二三通气路快接头97分别连接四位六通集成电磁阀82与第四三通气路快接头99；所述第三三通气路快接头98还与标准气容腔17 连接；所述第四三通气路快接头99还与流量传感器11连接。所述标准气容腔17包括有气容腔固定治具171，所述气容腔固定治具171上设置有第七气路快接头172与标准气容腔腔体173，所述标准气容腔腔体173上设置有第二温度传感器探头174，所述第七气路快接头172与第三三通气路快接头98连接，所述第二温度传感器探头174与第二温度传感器18连接。

所述工控箱10为下位机，所述PC一体机3为上位机，工控箱10通过数据线与PC一体机3相连，所述电子调压阀7、四位六通集成电磁阀82、二位二通开关电磁阀92、二位三通换向阀13、排气开关电磁阀16均由工控箱10发出指令控制，并且均有第一稳压电源进行供电；所述第一压力传感器83、差压传感器93、流量传感器11、第二压力传感器12、第三压力传感器15、第一温度传感器14、第二温度传感器18、室内温压一体传感器21以及电流信号传感器20均采集数据发送至工控箱10，并且均有第二稳压电源进行供电，经采集卡A/D模块转化成数字量，并传输至PC一体机3，所述PC一体机3装有LabVIEW程序，并配备键盘与鼠标，用于人机交互， LabVIEW是通用的编程系统，通过该测试程序可实现对工控箱10输出控制信号的设定与工控箱采集信号的显示，工控箱10具有控制信号输出功能与采集信号接收功能。

在本实施例中，如图6与图7所示，所述LabVIEW程序包括有程序登入界面与功能选择界面，所述登入界面包括有账号输入模块与密码输入模块，用于记录测试人员数据，所述功能选择界面包括有气密性测试模块，流量测试模块与响应时间测试模块，选择不同的测试模块进行不同的功能测试。

如图8所示，所述气密性测试模块包括气路压力曲线显示模块、被测件温度显示模块、标准腔温度显示模块、差压曲线显示模块、室内温压显示模块、数值显示控件以及若干相应的布尔开关控件；如图9所示，所述流量测试模块包括气路压力曲线显示模块、被测阀温度显示模块、流量特性曲线显示模块、室内温压数值显示模块、数值显示控件以及若干相应的布尔开关控件；如图10所示，所述响应时间测试模块包括入口压力曲线显示模块、被测阀出口压力与电流信号显示模块、被测阀温度曲线显示模块、数值显示控件以及若干相应的布尔开关控件，布尔开关控件即为相应的功能按键，整体操作便捷，简单明确。

一种应用于所述的高速气动开关阀综合性能自动测试系统的测试方法，包括有气密性测试方法，所述气密性测试方法包括如下步骤：

A1. 测试时，首先由电子调压阀7预设定气路压力，再开启供气机构2，通过第一压力传感器83 检测气路的压力；

A2. 进入充气阶段，打开四位六通集成电磁阀82，使压缩气体进入标准气容腔17与被测阀腔体内；

A3. 进入稳压阶段，关闭四位六通集成电磁阀82，打开二位二通开关电磁阀92，使得标准气容腔17与被测阀腔体内压力可以互通，通过差压传感器93采集的数据观察其是否达到平衡；

A4. 压力平衡进入测试阶段，关闭二位二通开关电磁阀92，进行气密性测试，通过第二温度传感器18检测标准气容腔内的温度，通过第一温度传感器14检测被测阀内的温度，通过室内温压一体传感器21检测当前室内的气压与温度；

其中，在进行内泄露测试的时，开启排气开关电磁阀16，进行外泄漏测试的时，关闭排气开关电磁阀16；

A5. 进入排气阶段，打开二位二通开关电磁阀92，打开四位六通集成电磁阀82，进行排气；

A6. 关闭供气机构2，进行数据分析。

其还包括有流量测试方法，所述流量测试方法包括如下步骤：

B1. 测试时，首先由电子调压阀7预设定气路压力，再开启供气机构2，通过第一压力传感器83 检测气路的压力；

B2. 当压力到达额定压力之后，开启排气开关电磁阀16；

B3. 开启被测阀，通过流量传感器11对流量信号进行采集；通过第一温度传感器14 检测被测阀的温度；通过室内温压一体传感器21检测当前室内气压与温度；

B4. 检测结束后，关闭被测阀，关闭供气机构2，进行数据分析，也可预先设定被测阀开启时间与关闭时间。

其还包括有响应时间测试方法，所述响应时间测试方法包括如下步骤：

C1. 测试时，首先由电子调压阀7预设定气路压力，再开启供气机构2，通过第一压力传感器83 检测气路的压力；

C2. 当压力到达额定压力之后，开启排气开关电磁阀16；

C3. 开启被测阀，通过第二压力传感器12检测被测阀入口的压力，通过第三压力传感器15 检测被测阀出口的压力，通过电流信号传感器20检测电流响应信号，通过第一温度传感器14 检测被测阀温度，通过室内温压一体传感器21检测当前室内气压与温度；

C4. 检测结束后，关闭被测阀，关闭供气机构2，进行数据分析，也可预先设定被测阀开启时间与关闭时间。

在测试前，打开LabVIEW测试程序，输入账号密码进行登入，登入后进入功能选择界面，选择所需的测试模块。

在本实施例中，各种阀与传感器，如电子调压阀7、流量传感器11、第二压力传感器12、二位三通换向阀13、第一温度传感器14、第三压力传感器15、排气开关电磁阀16、第二温度传感器18等均为现有产品，具体结构不做详述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。