[实用新型]用于阀门执行器的力矩测量装置

说明书

所属技术领域

本实用新型涉及一种力矩测量装置，尤其涉及一种用于阀门执行器的力矩测量装置。

背景技术

通常所说的阀门执行器，包括用于手动开启阀门的手轮，以及由电机驱动的电动阀门执行器。其中，电动阀门执行器作为阀门驱动装置，在石油、化工、水处理等领域应用十分广泛。普通的阀门执行器不具有力矩保护功能，工作中容易出现阀门咬死、力矩超过额定值的情况，导致阀门的损坏。电动阀门执行器的一项十分重要的功能是具有力矩保护功能，通过对阀门操作过程中的力距进行必要限定，以防止阀门因扭转力距过大而损坏。

实用新型专利“阀门电脑电动装置”(专利公开号：CN87214208U)公开了一种对电动阀门扭转力矩进行检测和控制的装置，其转矩检测装置由蝶簧组件、计数尺、转矩检测器构成，采用机械脉冲计数的方法进行转距测量。这种转矩测量装置虽然结构简单，但是由于其检测到的转矩值为离散量，测量精度和控制精度较低，因此不能很好地应用于阀门执行器的力距测量和控制。

阀门力矩测量的精确度是阀门执行器充分实现力矩保护功能的关键因素之一，因而，如何进行精确的阀门力矩测量，是阀门执行器技术发展过程中一直急需解决的主要技术问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够精确测量阀门工作时的瞬时力矩值的力矩测量装置。

为解决以上技术问题，本实用新型采用了以下技术方案：

一种用于电动阀门执行器的力矩测量装置，包括蜗轮、蜗杆、力矩传感装置；所述的力距传感装置由感应铁芯、感应线圈和感应测量电路组成；感应铁芯置于感应线圈内，并和蜗杆联接；感应线圈由两个绕组构成，其中一个为基准绕组，产生交流电压，在线圈周围产生磁场；另一个为感应绕组，产生信号电压；感应线圈的两个绕组分别与感应测量电路连接。

在开启和关闭阀门时，电机带动蜗杆、蜗轮转动，从而通过蜗轮轴驱动与之相联的阀门。施加在阀门上的负载力矩作用在蜗轮上，通过蜗轮作用在蜗杆上的反作用力，蜗杆将产生微量的轴向位移；与蜗杆固定联接的感应线圈内部的铁芯随蜗杆同步产生轴向位移；铁芯的移动导致感应线圈所产生的信号电压随之变化；该信号电压由测量电路检波、整形和放大后，作为力矩传感器的输出信号送至电动阀门主控制板的电控单元。

由于本实用新型采用了可变电感式力矩传感装置，通过测量蜗杆的轴向位移间接测量作用在蜗轮轴的工作力矩，因此能够精确测量阀门工作时的瞬时力矩值，测量范围宽，灵敏度高，工作可靠。当阀门工作力矩超过设定值时，控制系统使执行器中止工作，对阀门和执行器进行保护，能够有效地避免阀门和执行器的过力矩损坏。此外，本实用新型机械结构简单，易于加工装配，制造成本低。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1为本实用新型的结构原理示意图；

图2为本实用新型的测量电路原理图；

图3为本实用新型的阀位和力矩测量-控制原理图。

1.机体，2.轴承，3.蜗杆，4.感应线圈，5.铁芯，6.联轴器，7.电机，8.蜗轮。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型所述的力矩测量装置主要由机体1、轴承2、蜗杆3、感应线圈4、铁芯5、电机7、联轴器6、蜗轮8和测量电路(如图2所示)组成。图示所有零部件均装配在机体1内，其中：蜗杆3采用两端支撑方式安装在机体1内；驱动电机7通过联轴器6和蜗杆3连接，联轴器6可采用柔性联轴器，以降低电机轴和蜗杆轴在装配时的同轴度要求；铁芯5装配在蜗杆轴的电机连接端上并置于感应线圈4内。

如图2所示，本实用新型所述测量电路中的感应线圈4由感应绕组L1和作为基准用的绕组L2两个绕组构成。感应绕组L1与测量电路相连，产生信号电压。基准绕组L2的各种参数如几何尺寸、材质、线径、匝数等等同于感应绕组L1。感应绕组L1、基准绕组L2及电阻R1和电阻R2组成交流电桥，并由二极管V1、二极管V2、二极管V3、二极管V4及二极管V5、二极管V6、二极管V7、二极管V8组成的桥式整流电路，使电桥输出端A、B两点位直流，并经电感L3、电容C3、电感L4、电容C4组成的LC滤波器滤去高次谐波。输出反映了感应绕组L1与感应绕组L2两电感线圈的电感量之差，亦即反映了被测力矩值。

在实际使用过程中，为了对工作过程中的执行器和阀门进行过载保护，即当执行器的工作力矩超过初始设定值Ni或额定力矩时，使执行器停止工作，操作者可通过现场输入设备(如现场计算机或手持式红外线输入装置)或控制网络上的远程计算机设定限定力矩Ti。当开启和关闭阀门时，电机7(手动时采用手轮)带动蜗杆3、蜗轮8转动，并通过蜗轮轴驱动与之相联的阀门。阀门执行器工作时，本实用新型所述的力矩测量装置将测得的实时力矩信号由测量电路检波、整形和放大后，作为力距传感装置的输出信号T传送至相应的阀门控制系统，阀门控制系统将预先输入的限定力矩信号Ti和力距传感装置输出的反馈信号T进行比较，若T≥Ti，则阀门控制系统发出指令，阀门执行器停止工作，从而使阀门执行器和阀门受到保护。与此同时，阀门控制系统中的存储器可实时记录阀门操作时间、力矩值等信息，以便工程技术人员及时分析处理问题。