燃气比例调节阀自动测试系统设计

    引　言

    通常,燃气比例调节阀由一个比例阀和1～2个开关阀构成,燃气比例调节阀系统通过传感器检测参数,传送给控制器进行运算后,驱动活塞作相应制动,以极其微小的比例控制燃气通量,达到精确控制的功能。

    点火指标、熄灭指标、燃烧指标是判定燃气比例调节阀性能优良的关键技术参数,量化为测绘比例调节阀进出气口压力(P2-P1)性能曲线、出气口压力与线圈电流(P2-I)曲线、电流与燃气流量曲线(I-Q)以及这些曲线相关数据,是燃气比例调节阀性能测试的关键。

    燃气比例调节阀性能的好坏是其质量优劣的具体体现,传统的比例调节阀性能测试方法精度低、载荷大、效率低。在仪器仪表及检测系统中应用计算机,带来了结构的根本性创新,它不仅能解决传统的仪器仪表不能或不易解决的问题,而且能简化电路,增加功能,提高精度和可靠性,降低成本和售价,加快新产品的开发速度。在当代,燃气行业的发展突飞猛进,对各种燃气具的质量以及燃气具零部件的性能的要求也越来越高。目前,国内检测比例调节阀性能的专业设备还有待发展,因此,研发这套燃气比例调节阀自动测试系统是很有意义的,它能够自动检测并判断比例调节阀合格与否,提高了企业效率与消费者安全系数。

    1　系统硬件部分设计

     系统硬件部分主要由上位机、下位机及气体通路三部分组成,如图1所示。

    实验气体采用压缩空气,经过压力调节装置、压力变送器送至燃气比例调节阀入口,入口压力为P1,比例阀出气口压力为P2,出气口流量为Q。数据采集卡分别采集P1,P2和Q三个传感器信号,送至工控机进行数据的处理。工控机/采集卡经过D/A转换、V/I转换输出电流信号I对燃气比例调节阀进行比例控制和开关控制,然后绘制出燃气比例调节阀的性能曲线和数据,并进行打印、存储和显示等。

    1.1　压力传感器选型

    本系统中需要测量燃气比例调节阀进气口压力和出气口压力,选用两个压力传感器对这两个参数进行测量。

    根据DB44/T 402.10-2007《家用燃气用具比例调节阀》中关于实验气体压力的测试方法,并考虑到测试系统要完成试验气的最大压力为10 kPa,测量压力的范围在0～5 kPa,测量范围小、要求精度高以及过载和以后更大压力的测试情况在整个量程范围内都需要保证测量精度。本系统选用美国Dwyer公司生产的MS系列微差压变送器,具体型号为MS111,量程0～20 kPa。它适用于空气或非腐蚀性气体的低压-正压、负压(真空)或差压。用来显示并监控安装点的被测气体压力。实物如图2所示。

    MS系列微差压变送器测量原理:在变送器敏感元件两侧分别有高、低两个压力室。测量时,将被测介质的压力接入高压力室,低压力室与大气接通引入空气,这样被测介质与空气通过隔离片同时作用在测量膜片两侧,测量膜片上装有敏感元件(扩散硅压阻式传感器)。测量膜片与两侧绝缘片上的电极各组成一个电容器。当两侧压力不一致时,致使测量膜片产生位移,其位移量和压力差成正比,故两侧电容量就不等,通过振荡和解调环节,转换成与压力成正比的信号。再由A/D转换器将解 调器的电流转换成数字信号,其值在微处理器中根据查寄存器的方式判定实际输入的压力值。微处理器控制变送器的工作,经过D/A转换器把微处理器来的并经校正过的数字信号微调后以4～20 mA的标准工业电流信号输出。