動態扭矩儀在水處理控制閥扭矩實現上的應用

張麗乾

摘要：隨著水處理行業的發展，一種端面密封的水處理多功能控制閥應用越來越廣泛，從手動控制到自動控制，再到產品向智能化方向發展。這對控制閥的電控、動力部分以及機械結構扭矩的穩定性要求越來越高。因此，借助動態扭矩儀對控制閥扭矩實現過程進行研究，設計制作了一套全自動裝配設備，并在生產線上成功應用。

關鍵詞：扭矩;動態扭矩儀;端面密封;水處理多功能控制閥

隨著人類生活水平的提升以及環保的要求，生活用水、生產用水、可排放廢水的處理越來越重要。在水處理的過濾、吸附、阻垢、反滲透的裝置中，水處理多功能控制閥作為核心部件，能改變水的流動方向實現特定功能。陶瓷端面密封的“潤新閥”市場占有率約70%。“潤新閥”經過不斷的技術革新，從手動控制到自動控制再到物聯網控制，功能集成到智能反沖、防泄漏，帶動了水處理行業的發展和普及。產品的技術進步，需要依托產品控制與動力系統到機械結構的穩定性，所以水處理控制閥的動密封機構的旋轉扭矩需要可測量、可控制、可自動實現。

1 端面密封水處理多功能控制閥的扭矩實現

端面密封，采用一定面積的高平面度兩平面的貼合，能起到密封阻流作用。從而將多個閥門緊密地集中在一個閥體上，呈平面圓周布置。“潤新閥”在閥體內徑向固定一個高平面度的定密封片，通過手柄或電機帶動撥叉從而帶動高硬度、高平面度的陶瓷動密封片與定密封片旋轉。

旋轉過程中受力分析，主要為：

（1）撥叉旋轉受到與壓緊螺母的密封圈的摩擦力。

（2）撥叉帶動動密封片旋轉與定密封片之間的摩擦力，動、定密封片的摩擦力主要受水壓作用在動密封片上的力和定密封片與閥體密封的橡膠的回彈力影響。

從而產生撥叉旋轉的扭矩，不同的控制閥的扭矩不同，一般在3～10N.m之間。

2 扭矩的測量、控制與自動實現方案

根據動態扭矩儀的測量和使用要求，應用到水處理控制閥扭矩實現過程中，需要在控制閥裝配的壓緊螺母預緊過程中，對撥叉旋轉的扭矩進行動態測量和控制。所以實現的方案為一臺全自動裝配設備，包括壓緊螺母止轉裝置、閥體旋轉組件、扭矩測試組件和撥叉扳手組件。閥體旋轉組件由伺服電機帶動閥體組件及定片;撥叉扳手組件包括彈簧及連接軸，在連續轉動過程中連接撥叉花鍵，帶動閥體組件及動片;壓緊螺母止轉裝置包括齒形扳手固定壓緊螺母，使其旋入閥體將動片、定片壓緊;在壓緊過程中，扭矩測試組件動態測試旋轉撥叉帶動動片的扭矩，當達到設定扭矩時即停止閥體旋轉組件，各動作復位。

全自動裝配裝置主要是利用plc、伺服電機、氣缸、光電尺等提供自動動作信號和動力;利用伺服電機帶動工作盤旋轉，帶動閥體自動旋轉，同時氣缸帶動螺母齒形扳手下降并自動與旋轉閥體螺母相應位置配合，使螺母相對于閥體旋轉實現螺母自動安裝的效果;當伺服電機快速旋轉到設定位置時，扭矩檢測系統下降并利用自身旋轉功能自動與閥體的撥叉工件相對應位置配合，從而帶動閥體拔插旋轉，通過扭矩測試儀采集測試數據，并與人機界面屏幕里面設定值相比對，控制伺服電機是否繼續運行，或者按照設定的速度運行，直至達到設定的數值時，完成閥體的標準安裝。

3 控制系統

控制系統采用三菱PLC，扭矩測試組件和閥體旋轉組件采用伺服電機，壓緊螺母止退裝置移動采用氣缸，上位采用一臺威綸通觸摸屏，實現在工作區域內方便操作設置和監控。

雙工位控制系統原理圖如圖3所示。

（2）A、B每個工位，實現根據控制閥扭矩要求進行設定，位置、速度可調。每個工位一套雙控開關和復位開關。

（3）控制壓緊螺母止退組件的氣缸和閥體旋轉組件的伺服電機，可控制旋緊過程的速度、位置。

（4）在壓緊螺母與閥體旋緊過程中，實現撥叉扭矩測試組件連續測試扭矩。

（5）達到設定扭矩，即各動作復位，包括扭矩測試組件復位、壓緊螺母止退組件復位、閥體旋轉組件復位。

（6）異常報警的輸入包括移動達到最大限位、扭矩超過上限、周期時間超過上限、急停。

4 結語

本設備依照產品裝配特性，設定相應程序，通過更換螺母齒形扳手和撥叉齒形套即可實現各類閥體的裝配，通用性強。確保產品裝配后的拔叉帶動動片旋轉的扭矩值量化并保持可控，這樣可使手動水處理控制閥用戶得到良好的旋轉手感、保障自動水處理控制閥電機的負載，確保產品質量。以前此道裝配工序是利用簡易的旋螺母裝置將螺母快速旋轉到一定位置，然后再利用員工手工逐個調整撥叉帶動動片旋轉的扭矩，全過程都是人工憑感覺完成調整工作，這樣效率慢而且每只閥體調整出來的扭矩都是不固定的，無法實現扭矩值量化標準化。

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