一种往复泵易损件寿命试验装置的制作方法

1.本发明涉及往复泵寿命检测技术领域，具体涉及一种往复泵易损件寿命试验装置。


背景技术：

2.往复泵内单向阀组和柱/活塞作为其核心零部件和易损件，其稳定性及寿命都会直接决定该类泵的性能及可靠性。一旦阀组和柱/活塞失效损坏，会使泵压力和流量下降，导致泵失效。迄今为止，由于寿命试验成本、验证方法等各种因素条件限制，绝大多数情况下，尚无行之有效的获得阀组和柱/活塞使用寿命的方法与手段。目前，往复泵单向阀组和柱/活塞的寿命数据多数通过理论分析与比对、现场试验等方法得到，这些数据来源要么准确性不够、指导性模糊，要么成本过高、周期长、无法普遍实施。上述因素都严重制约了攻关研制效果及其应用，甚至严重影响往复泵使用寿命的有效提高和其他关联新技术的发展，某种意义上说甚至制约了往复泵产品行业的进步。以目前最常使用的应用现场测试法和实物样机测试法为例：
3.1)应用现场测试法
4.这种测试方法就是全程借助于往复泵应用现场，利用泵使用现场具备的生产装置和便利条件，在流程生产用泵过程中，对泵配阀组和柱/活塞的寿命及工作状态进行跟踪、记录并最终获得阀组和柱/活塞寿命测试数据。这种测试方法的突出优势就是完全利用已有的生产装备、动力拖动、工艺和人员条件，能大幅度节约测试成本。
5.但这种测试方法的缺点也非常突出：
6.在流程应用现场，首要前提和目标是保障安全生产，阀组和柱/活塞寿命测试只是附加任务。在实际生产过程中，生产工艺总是不停在变化，决定泵运行工况(流量、压力、转速、温度、输送介质)等因素都在处于变化之中，导致阀组和柱/活塞寿命测试过程的边界条件常偏离预设工况但又不能调整，测试结果就不能客观反应阀组和柱/活塞工作的实际情况。甚至由于条件的制约，往往这种变化还缺乏有效的统计记录，分析数据时，缺乏必要的实际运行工况和运行边界条件作为变化分析基础。所以，许多通过这种方式仅仅获得寿命数据，由于缺乏许多必要的前提支撑，仅能作为寿命数据方向参考，不能用来指导精细化生产和精确寿命依据。同时，由于受制于现场操作者专业能力、专业技术人员难以系统参与、现场生产型仪器设备精度不够等诸多因素的影响，增加了这种测试数据的不确定性。以至于很多时候，相同阀组和柱/活塞，不同渠道得到数据差别很大，甚至有成倍的偏差。另外，大部分生产线意外停机检修会带来较大的经济损失。未经试验验证直接用于实际生产进行试验验证，很容易造成意外故障停机。以此多数情况下，未经试验验证的阀组和柱/活塞是不允许直接在生产现场进行试验测试的。
7.2)实物样机测试法
8.实物样机测试法就是将装配有被试阀组和柱/活塞的实物样机安装在专用试验台架系统上，在实际设计工况下，对泵进行连续运行试验，测试泵配阀组和柱/活塞的实际运
行寿命。与应用现场测试法相比，这种测试方法的显著优点是寿命试验始终符合标准要求和技术规范的试验边界，并始终处于设计工况下运行，能充分保障试验数据和测试结果准确性。
9.但这种测试方法的劣势也极其明显：即高耗能，尤其对于大功率机组而言更是如此。
10.1)试验成本巨大，需要消耗大量的电能(或柴油)成本和试验介质成本。
11.实物样机测试法需要将阀组和柱/活塞装配在实物样泵中，在泵实际工况下连续运行，直至阀组和柱/活塞损坏为止。以中等功率的315kw阶梯塞体泵为例，如果阀组和柱/活塞寿命按时间2000h、电费率按0.75元/kw.h估算，试验电费约为：315*2000*0.75/10000＝47.25万元。以上估算仅是对1组进出口阀、1种工况，如果阀组和柱/活塞需要进行多种工况的对比测试，那试验费用无疑将是巨大的支出；此种测试方法需要巨额成本开支作为支撑。实际上，试验除用电经费支出外，还有水费、庞大试验系统等建设费用，试验成本巨大。
12.2)试验周期长，不能快速获得试验数据。
13.这种测试方式是与泵一起试验，根据往复泵的结构和工作原理，泵的转速与泵的流量和功率是一次方关系。如果提高提速试验，势必提高泵的流量和驱动功率，是不可能试验的，因此寿命试验只能是原速或降速试验。
14.经验可知，往复泵阀组和柱/活塞寿命一般在1个月～6个月左右，大泵阀组和柱/活塞寿命相对短一点。如果大功率、原速试验，多数企业的测试能力则只能保证一台大泵试验，这就意味着如果进行大功率泵阀组和柱/活塞寿命试验，大量的泵正常试验将无法试验，长时间下去对任何企业都是无法承受的，因此长周期试验不仅是试验数据慢的问题，更是企业无法承受之重。况且，往复泵阀组和柱/活塞生产厂家根本就不具备稍大功率的测试条件。
15.当然，作为同为易损件的缸套与填料的寿命测试也同样存在上述问题，因此也同样亟待解决。


技术实现要素：

16.本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种结构合理而实用的往复泵寿命试验装置，该装置既能够完全模拟泵腔内的实际流动状况，又使作为被试件的高压排液阀、阶梯塞体及相应的缸套和填料不受或极少程度受泵流量、压力、尤其是功率的影响，最终实现准确、快速、低成本完成既定对象的寿命试验的目的。
17.为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
18.一种往复泵易损件寿命试验装置，包括缸套以及布置在缸套套腔内的用于构成活塞或柱塞的阶梯塞体，其特征在于：
19.所述阶梯塞体包括由前至后沿轴向依序同轴布置的直径逐渐增大的小头塞、工作塞以及蓄能塞；蓄能塞的后端面同轴布置附加塞杆以便连接外部的动力源，从而驱动所述阶梯塞体产生沿缸套套腔的轴向往复直线动作；
20.所述缸套套腔沿轴向由前至后依序被划分为用于与小头塞的外壁形成密封滑移配合从而密封套腔前端的压力交换过渡腔、用于实现模拟泵况的模拟泵腔、用于与工作塞外壁形成密封滑移配合的中段配合腔、用于与蓄能塞外壁形成密封滑移配合的后段配合腔
以及用于与附加塞杆的外壁形成密封滑移配合从而密封套腔后端的尾腔；所述后段配合腔的轴向长度大于蓄能塞的轴向长度，从而通过蓄能塞将后端配合腔分隔为位于前方的排空腔和位于后方的高压蓄能腔；
21.所述排空腔内具备常压环境；所述高压蓄能腔处设置连通自身的高压蓄能进液阀和高压蓄能排液阀；所述模拟泵腔处布置连通自身的高压进液阀和构成被试件的高压排液阀，且所述高压进液阀的出口位于压力交换过渡腔进口处；所述高压蓄能进液阀与高压排液阀间通过泵腔排出高压管连通彼此，高压蓄能排液阀与高压进液阀通过泵腔吸入高压管连通彼此；
22.该装置还包括用于监控阶梯塞体、缸套及介质的工作信息的检测组件；
23.被测试对象为高压排液阀、构成柱塞或活塞的阶梯塞体、与阶梯塞体间形成摩擦副的填料以及与阶梯塞体间形成摩擦副的缸套的其中一个或多个。
24.优选的，模拟泵腔内还布置有连通模拟泵腔的低压进液阀；该装置还包括用于提供介质和冷却介质的循环辅助组件，所述循环辅助组件的进口分别连通泵腔排出高压管和泵腔吸入高压管，循环辅助组件的进口连通低压进液阀的进口端。
25.优选的，所述循环辅助组件包括用于存储介质的储液罐，介质分别由泵腔排出高压管和泵腔吸入高压管再途径溢流阀和进液管路后进入储液罐内，储液罐的出液端处介质再经由第一水冷换热器冷却后进入出液管路并最终进入所述低压进液阀和模拟泵腔；所述进液管路及出液管路上均布置用于监控介质进入及流出时温度的温度传感器；温度传感器的信号输出端连接采集与控制模块的信号输入端。
26.优选的，储液罐上布置补液管，补液管上布置补液阀。
27.优选的，该装置还包括强制单向阀，所述强制单向阀布置在压力交换过渡腔内；当小头塞排程进入压力交换过渡腔且两者之间形成密封配合时，介质经由强制单向阀返流至泵腔排出高压管；所述低压进液阀的进液流量与压力交换过渡腔的进液流量之和等于高压排液阀与强制单向阀的通过排量之和。
28.优选的，所述检测组件包括用于监控阶梯塞体往复运动次数的冲次传感器、用于监控阶梯塞体转速的转速传感器以及用于监控模拟泵腔内液压力的压力传感器；冲次传感器及压力传感器的信号输出端连接至采集与控制模块的信号输入端。
29.优选的，该装置还包括增压稳压组件，所述增压稳压组件的出液端分别通过一组溢流阀连通泵腔排出高压管和泵腔吸入高压管；泵腔排出高压管及泵腔吸入高压管上均布置有蓄能器。
30.优选的，高压排液阀的出口与储液罐的进口间布置溢流阀；高压蓄能排液阀与储液罐的进口间布置溢流阀。
31.优选的，泵腔吸入高压管上布置有第二水冷换热器。
32.优选的，所述动力源为通过变频电机驱动的旋转往复转换机构，旋转往复转换机构的末端与附加塞杆的后端形成固接配合关系。
33.本发明的有益效果在于：
34.1)、与传统的试验方式相比，本发明可使得驱动阶梯塞体运动的功率与泵的设计流量和压力无必然关联；也即在完全模拟阶梯塞体与缸套之间相对运动的情形下，剔除了泵性能参数的影响，使得无论多大功率的泵配套的阀组、阶梯塞体及相应的缸套和填料在
进行寿命试验时，其试验所需驱动功率都极小，极大的节约了试验成本，为企业实现了节能降耗的目标。同时，由于试验需要介质极少，对一些特殊、稀有、贵重试验介质来说也是一种极大的节约。此外，由于本发明的阶梯塞体几乎不对介质做功，因此阶梯塞体几乎不承受任何轴向力，从而使得阶梯塞体的往复频次可以变得很高，也就是说在单位时间内可以让阶梯塞体的往复次数大幅增加，从而更快的完成对阀组、柱/活塞及相应的缸套和填料的使用寿命的检测，如此极大缩短了试验与测试周期，节约了大量的时间成本，也为新技术的开发提供了充分准备。
35.至此，本发明方案通过创造性地设计多腔体—阶梯塞体—多阀体结构型式来模拟泵体在实际工况下的运行状态。本发明实际应用时，既可以适用于活塞泵试验环境中，也可适用于柱塞泵试验环境中；既能模拟阀组、柱/活塞及相应的缸套和填料在实际工况下的受力和工作状态，又能极大程度上降低试验所需功率及试验时长，测试极为灵活。此外，本发明已在全自动测试系统、关键参数自纠错系统的辅助下进行了对应阀组和柱/活塞寿命的现场测试。测试结果也证明，本发明具备节能高效的工作特点，可保证寿命测试的准确、可靠、快速及自动化进行，尤其适合大功率机组内的阀组、柱/活塞及相应的缸套和填料的寿命测试所使用。
附图说明
36.图1为本发明的装配状态示意图；
37.图2为本发明的工作状态图；
38.图3为阶梯塞体的结构示意图。
39.本发明各标号与部件名称的实际对应关系如下：
40.a
‑
压力交换过渡腔 b
‑
模拟泵腔 c
‑
排空腔 d
‑
高压蓄能腔
41.10
‑
缸套
42.20
‑
阶梯塞体 21
‑
小头塞 22
‑
工作塞 23
‑
蓄能塞 24
‑
附加塞杆
43.30
‑
动力源 41
‑
高压蓄能进液阀 42
‑
高压蓄能排液阀
44.43
‑
高压进液阀 44
‑
低压进液阀 45
‑
强制单向阀
45.50
‑
高压排液阀 61
‑
泵腔排出高压管
46.62
‑
泵腔吸入高压管 62a
‑
第二水冷换热器
47.70
‑
循环辅助组件 71
‑
储液罐 72
‑
第一水冷换热器 73
‑
补液阀
48.80
‑
溢流阀 91
‑
温度传感器 92
‑
采集与控制模块
49.93
‑
冲次传感器 94
‑
转速传感器 95
‑
压力传感器
50.100
‑
增压稳压组件 110
‑
蓄能器
具体实施方式
51.本发明的具体实施例结构参照图1
‑
3所示。为便于理解，以下以检测对象为图中的被试件，也即位于模拟泵腔b上方处的高压排液阀50为例进行以下阐述：
52.实际设计时，需注意的是：本发明有别于传统的直通式的套腔构造，转而创造性地设置四个功能腔体，通过这四个功能腔体对高压介质的传递、蓄能、平衡等作用，实现低驱动力、低功耗、快速进行往复泵阀组寿命试验的功能。这四个功能腔体分别是：压力交换过
渡腔a、模拟泵腔b、排空腔c及高压蓄能腔d，具体布置位置参照图1所示。而对于中段配合腔及尾腔，更多的是起到分隔上述功能腔体的目的，分隔方式也是通过注入密封环或填料密封等实现封闭。
53.装配时，如图2所示的，模拟泵腔b位于缸套10套腔的前端也即左数第二位，具有模拟传统往复泵的液缸体腔的功能。模拟泵腔b处低压进液阀44和高压排液阀50安装在此腔，这两个阀的主要功能是实现试验时低压进液和高压排液。同时，在模拟泵腔b的腔壁与柱塞同轴处钻设一个高压进液通道，也即位于图2所示缸套的最左端处的压力交换过渡腔a；在压力交换过渡腔a内安装高压进液阀43，该阀将模拟泵腔b排出的大部分高压介质在流经高压蓄能腔d、泵腔吸入高压管62后重新以高压形式引导至模拟泵腔b内，这样将排出的高压介质回收至模拟泵腔b，从而实现节能试验的目的。
54.由于上述高压进液通道形成了所述的压力交换过渡腔a，因此，在模拟泵腔b吸程过程中，可利用小头塞21将此腔体的短暂封堵，将此高压进液通道短暂封闭，使得模拟泵腔b处低压进液阀44打开，低压介质进入模拟泵腔b，此时模拟泵腔b具有低压进液状态。压力交换过渡腔a设置一个强制单向阀45，强制单向阀45开启压力稍高于各个溢流阀80的设定压力。这样在模拟泵腔b排程过程中，保证小头塞21排程封堵压力交换过渡腔a时，该腔体介质由强制单向阀45排出至泵腔排出高压管61，也能保证小头塞21吸程封堵时该腔体介质不会排至泵腔排出高压管61，完全模拟高压排液阀50工作压差。
55.在图2结构的后方也即最右侧，本发明设置了环形的高压蓄能腔d，腔内安装高压蓄能进液阀41和高压蓄能排液阀42，实际可按现场布置便利需要确定具体安装位置，且两个阀都属于单向阀结构型式。高压蓄能进液阀41通过泵腔排出高压管61与高压排液阀50相连；当模拟泵腔b处于排液状态，也即高压蓄能腔d处于进液状态时，高压蓄能进液阀41打开，将模拟泵腔b高压介质通过泵腔排出高压管61导入高压蓄能腔d，进行蓄能；当模拟泵腔b处于进液状态，也即高压蓄能腔d处于排液状态时，高压蓄能进液阀41关闭，切断此通道，防止倒流。高压蓄能排液阀42通过泵腔吸入高压管62与模拟泵腔b内的高压进液阀43相连；当模拟泵腔b处于进液状态，也即高压蓄能腔d处于排液状态时，高压蓄能排液阀42打开，将高压蓄能腔d内高压介质排出。在实际设计时，可将高压蓄能腔d内的初始阶段部分高压介质通过溢流阀80排空，其后高压介质进入模拟泵腔b，开始蓄能转换。模拟泵腔b处于排液状态，也即高压蓄能腔d处于进液状态时，高压蓄能排液阀42关闭，切断通道，防止倒流。
56.在图1
‑
2中，模拟泵腔b与高压蓄能腔d间还布置有环形的排空腔c，其为辅助腔体。排空腔c上部设置排气孔与大气相通，保证腔内压力恒定保持常压状态，不产生新的柱塞力。排空腔c下部可设置排液孔，以便于收集泄漏液。
57.至此，可知：本发明通过设计阶梯塞体20，通过其往复运动，造成上述上述各个介质腔容积发生相应变化，实现多个腔体间介质的有序流入、排出、封堵、蓄能等功能，最终实现小柱塞力、微功率就能完成原本需要大柱塞力、大功率才能实现的寿命试验。更具体而言，本发明涉及的阶梯塞体20参照图3所示，其主要包括四个功能阶梯，为便于描述，此处以图2为具体实施例作以下标注：阶梯塞体20行程为s2；阶梯塞体20的阶梯从左向右依次为：小头塞21直径为d1、位于压力交换过渡腔a的最长行程为s1；模拟泵腔b处的工作塞22直径为d2；蓄能塞23直径为d3；附加塞杆24直径为d4。
58.在图2
‑
3中，最左端是小头塞21，其外径名义尺寸与压力交换过渡腔a内径名义尺
寸相同。模拟泵腔b吸程过程中，当小头塞21位于压力交换过渡腔a时，将高压蓄能腔d排出的高压介质封堵在小头塞21端面左侧区域也即压力交换过渡腔a内，使其暂时无法进入模拟泵腔b，保持模拟泵腔b处于短暂低压状态。当小头塞21完全移出压力交换过渡腔a时，高压介质开始进入模拟泵腔b，开始进行蓄能转换；模拟泵腔b吸程结束后，蓄能转换完成。模拟泵腔b排程过程中，小头塞21进入到压力交换过渡腔a时，压力交换过渡腔a内压力升高，强制单向阀45打开，腔内介质由强制单向阀45排出至泵腔排出高压管61。
59.紧邻小头塞21右侧是工作塞22，通过其往复运动在模拟泵腔b产生流量，并通过排出高压排液阀50排出试验需求流量，其全行程与阶梯塞体20的行程s2一致。1)模拟泵腔b吸程(也即高压蓄能腔d排程)的初始阶段：从开始到小头塞21移出压力交换过渡腔a，模拟泵腔b通过低压进液阀44进液，输入流量为2)模拟泵腔b吸程(也即高压蓄能腔d排程)的常规阶段：从小头塞21移出压力交换过渡腔a到吸程结束，模拟泵腔b从泵腔吸入高压管62进液，输入流量为两者之和即为高压排液阀50通过排量，共为设计满足此式，就能保证完全模拟阀的流量。模拟泵腔b排程过程中，除了高压排液阀50排出量外，从压力交换过渡腔a排出阀还排出介质，故共排出到泵腔排出高压管61的介质为
60.如图1
‑
2所示的，紧邻工作塞22右侧的是蓄能塞23，依靠其活塞环实现高压蓄能腔d的左侧密封；蓄能塞23右侧为附加塞杆24，依靠密封填料实现高压蓄能腔d右侧处后腔的密封目的。蓄能塞23的行程与阶梯塞体20一致，即为s2。阶梯塞体20往复运动时，依靠蓄能塞23与附加塞杆24的环形容积变化实现高压蓄能腔d的进液与排液。按单向排液方法进行设计，保持泵腔排出高压管61处排量与高压蓄能腔d处进液量一致，因此有：故两个阶梯直径满足条件就能保证模拟泵腔b排程介质与高压蓄能腔d吸入介质一致；高压蓄能腔d排出至泵腔吸入高压管62的量也为1)高压蓄能腔d排程(也即模拟泵腔b吸程)的初始阶段：从开始到小头塞21移出压力交换过渡腔a，高压蓄能腔d排出至泵腔吸入高压管62的量为泵腔吸入高压管62排出至压力交换过渡腔a量为因此有的量将通过泵腔吸入高压管62配置的溢流阀80排空至循环辅助组件70。2)高压蓄能腔d排程(也即模拟泵腔b吸程)的常规阶段：从小头塞21移出压力交换过渡腔a到吸程结束，高压蓄能腔d排出至泵腔吸入高压管62的量为与泵腔吸入量完全一致，可保证系统的稳定运行。
61.为了现实节能最大化，本发明一般采用单机构工作方式，这样机构中阀的排出介质流动脉动性较强。为了减少脉动，稳定工作，本发明在泵腔排出高压管61和泵腔吸入高压管62上各设置一组蓄能器110，蓄能器110的规格和数量根据高压排液阀50的设计通过流量
具体确定。同时蓄能器110也能适当补偿由于制造误差造成实际流量的微小差异。
62.如图1
‑
2式所示的，本发明还在整套高压管线外围通过溢流阀80连通增压稳压组件100。增压稳压组件100主要由小型往复增压泵、连接管线及阀组成，此结构市场可购置。主要作用是：1)在试验初期，为试验系统增压至试验压力，2)在试验过程中，不可避免在活塞或柱塞出现泄漏损失，压力和高压介质逐渐减少，无论这种减少有多小，都是存在的，在一定范围内的减少可以通过来补偿，超过一定范围就需要开启增压稳压组件，通过其向系统内补充高压介质，来维持系统压力和流量的稳定。在泵腔排出高压管61设置一个溢流阀80，用来释放由于管路堵塞或其他意外造成机构升高的压力，保证机构安全运行。
63.对于动力源30而言，其驱动形式依然按照曲柄连杆结构形式或其他旋转往复转换机构，将变频电机输出的旋转运动转换为阶梯塞体20的往复运动，驱动端转速可调。驱动端与阶梯塞体20连接，并为阶梯塞体20的往复运动提供动力；其驱动力只要提供克服阶梯塞体20往复运动的摩擦力，以及设备运行初始时左右泵腔内压力尚未平衡之前极短时间内阶梯塞体20克服高压介质做功的功率和强度即可。
64.密封环及填料密封等的选用按照实际情况选型，确保完全，并保证流量符合设计要求即可。
65.对于循环辅助组件70而言，其包括储液罐71、第一水冷换热器72及补液阀73等，目的为试验提供循环介质和冷却试验介质。循环辅助组件70是通用系统，经过科学设计基本可以满足所有阀组试验需要。
66.为便于进一步理解本发明，此处给出本发明的实际工作流程如下：
67.试验开始之前，通过外接的增压稳压组件100向泵腔吸入高压管62、泵腔排出高压管61、模拟泵腔b、高压蓄能腔d内注入与试验工况相符的、压力与高压排液阀50工作压力相同的高压介质，试验介质种类可以根据设计开发需要，采用实际介质，完成试验的前期准备工作。
68.如图1所示的，当阶梯塞体20向右运动时，模拟泵腔b处于吸程状态(也即高压蓄能腔d处于排程状态)；此过程可分为如下两个阶段，即初始阶段和常规阶段：
69.模拟泵腔b吸程初始阶段：小头塞21位于压力交换过渡腔a内。右侧高压蓄能腔d内的容积变小造成该腔体处的高压蓄能进液阀41关闭、高压蓄能排液阀42打开，高压介质通过泵腔吸入高压管62向模拟泵腔b方向流动。此时，由于左侧小头塞21尚未从压力交换过渡腔a内完全移出，小头塞21的封堵作用会使得模拟泵腔b处的高压进液通道关闭，高压流体不能进入模拟泵腔b，只能部分进入通道内、其余部分由溢流阀80排出。与此同时，由于左侧处模拟泵腔b的容积增大，模拟泵腔b处低压进液阀44打开，低压介质通过该阀流入模拟泵腔b内，进入低压吸液过程。这一阶段，阶梯塞体20需要克服高压介质做功，且功耗的大小与小头塞21的长度有关，小头塞21长度越短，功耗越低。小头塞21完全移出压力交换过渡腔a后，初始阶段结束，进入吸程常规阶段。
70.模拟泵腔b吸程常规阶段：小头塞21完全移出压力交换过渡腔a。随着阶梯塞体20继续向右运动，此时小头塞21完全移出压力交换过渡腔a，模拟泵腔b内高压进液通道打开，高压流体通过该通道流入模拟泵腔b，模拟泵腔b压力升高，低压进液阀44关闭，模拟泵腔b和高压蓄能腔d压力趋于平衡。此时动力源30只需提供克服阶梯塞体20摩擦力的功，就可使阶梯塞体20完成整个吸程动作。
71.当阶梯塞体20向左运动时，模拟泵腔b处于排程状态(也即高压蓄能腔d处于吸程状态)；此过程同样可分为如下的两个阶段，即初始阶段和后期阶段：
72.模拟泵腔b排程初始阶段：小头塞21完全位于模拟泵腔b内。由于模拟泵腔b容积减少，模拟泵腔b处的高压排液阀50会打开、腔内其他阀关闭，高压流体通过泵腔排出高压管61流向右侧的高压蓄能腔d方向；此时由于高压蓄能腔d容积变大，高压蓄能腔d处的高压蓄能进液阀41打开、高压蓄能排液阀42关闭，高压介质就流至高压蓄能腔d内，左右腔室压力再次趋于平衡，此时动力源30只需提供克服阶梯塞体20摩擦力的功，就可使阶梯塞体20完成整个排程动作。
73.模拟泵腔b排程后期阶段：小头塞21位于压力交换过渡腔a。模拟泵腔b容积继续减少，高压流体通过泵腔排出高压管61流向右侧的高压蓄能腔d方向。压力交换过渡腔a容积减少、腔内压力变大，强制单向阀45打开，压力交换过渡腔a内高压流体通过泵腔排出高压管61流向右侧的高压蓄能腔d方向；上述流量之和与初始阶段相同，继续流至高压蓄能腔d，直到排程结束。
74.模拟泵腔b吸程排程过程中，流体介质会产生压力脉动需要消减；同时由于实际加工误差，吸程排程流量会有微小误差需要补偿，这通过分别在两路高压管中增加的蓄能器110来解决。
75.阶梯塞体20在往复运动过程会产生摩擦热，溢流阀80的常态溢流排放也有能量释放，都会使得介质温度升高，为了保持介质温度稳定在试验允许的范围内，系统中增加第一水冷换热器72和第二水冷换热器62a进行热量交换，从而实现冷却的目的。
76.综上可知：相较于传统的阀组寿命试验，该装置只需动力源30提供装置初始运行压力、单次常态溢流耗功、克服阶梯塞体20往复运动时摩擦耗功，上述耗功大约仅有只有常规试验耗功的3％～5％，具体与设计有关，这样大大节省了传统排液过程中阶梯塞体20全行程克服高背压做功的能耗，对于大功率高背压往复泵其节能效果更为明显。
77.一般情况下，单向阀组寿命的表征参数是时间，实际上阀组可靠运行的时间也可以同等转化为阶梯塞体20正常状态下的运行时间也即阶梯塞体20往复次数的累积；因此，可将测量阀组寿命等价转化为测量往复泵正常运行情况下阶梯塞体20的累积运行次数。测得阀组损坏前的阶梯塞体20累积运行次数之后，按照泵的额定转速进行换算可得阀组寿命时长。
78.通过冲次传感器93，可记录阶梯塞体20的往复次数并累计，此信号非常关键，不容出错。本发明采用同源异源双比对方法进行自校纠错：阶梯塞体20端起始位置安装两个同源冲次信号传感器，测量记录阶梯塞体20往复次数作为试验有效冲次数并自检；同时还在与阶梯塞体20连接无减速低速旋转处安装转速传感器94，此转速传感器94可转换成冲次，与冲次传感器93异源，将其记录并与冲次传感器93的记录进行对比，以相互校验。各传感器，甚至包括图1中的温度传感器91和压力传感器92等，均和采集与控制模块92信号连接。
79.驱动端采用变频驱动方式，转速可调，阶梯塞体20的往复次数随之变化。当装置稳定运行后，左右腔体内也即模拟泵腔b与高压蓄能腔d内的压力会随着阶梯塞体20的运动在极短的时间内达到平衡，阶梯塞体20的往复运动频次不会影响左右腔体的压力分布，阶梯塞体20也无需克服高背压做功。因此，驱动端从功率佩带和结构受力上具备高速运行的可能性。
80.为了确保阀组寿命试验的精确性，可以同时针对两套相同阀组进行对比试验，增加试验透明度，降低试验偶然性。。
81.至此，本发明所述的具备高效节能功能的阀组寿命试验装置的优势可总结如下：
82.1)成本低
83.与传统的阀组寿命试验方式相比，本方案采用多腔体压力自平衡型阶梯塞体20搭配阀组运动结构形式；该装置能够完全模拟阀组在实际工况中的启闭状态，且阶梯塞体20无需全程克服高背压做功，极大减小了试验功率及驱动端强度，节约了试验成本，缩短了试验周期，为企业实现了节能降负的目标。
84.2)试验周期短
85.本发明使用的结构形式，使得阀组的启闭次数也即阶梯塞体20的往复频次与驱动功率和驱动端受力关系不大，能大幅提高试验转速，现有常用往复泵泵速在80～300范围内，通过本发明一般试验转速最大可以增加至4极电机的同步转速1500转左右，试验试验可以缩短至以前的五分之一甚至更多。如果一个阀组正常工作寿命是6个月，按正常的试验需要6个月才能完成，如果以5倍的速度做试验，现在仅需36天即可，极大缩短了试验与测试周期，节约了大量的时间成本，减少了技术开发周期。
86.3)效率高
87.阀组寿命试验边界条件通过数据控制系统自动控制；试验记录自动记录、自动控制；同时试验成本低、试验周期短也是试验系统效率高的一个具体体现。
88.4)准确性高
89.本发明的涉及的试验系统中，关键数据如压力、往复次数都采用多参数相互校验，保证试验的边界始终处于设计状态，保证试验结果无误，充分保证试验条件的一致性和试验寿命数据的准确，提高试验的准确性。
90.本发明适应在试验室进行试验，便于专业人士全程参与，也保障试验的专业性和准确性。本发明的结构设计便于同时无差别进行双阀组试验，无差别同时获得双样本数据，便于对试验结果的准确性进行进一步的甄别，提高试验准确性的实际效果。
91.同时，由于成本低，实现容易，更便于广泛开展针对性、多样性试验，可以针对诸多的影响阀组寿命的因素进行针对性的试验，使得不同种因素影响下的阀组寿命数据更为精准。
92.5)实用性超强，更容易实现，便于推广
93.综上，本发明的新型检测阀组寿命试验装置，便于更低成本、更高效、更快速、更广泛的试验开展，便于阀组生产企业、整泵生产企业装备该系统，为阀组寿命试验大量试验带来可能，为多种阀组寿命的科研带来可能，这样可以快速、大幅提高往复泵阀组可靠性，进而提高整体设备的使用寿命。
94.通过对本发明进行实际试验，本发明可节能90％～95％的能耗，同时能将原试验周期缩短至1/5以内，成效显著。
95.当然，当被试对象为图1
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3中所示的阶梯塞体20代表的柱塞或活塞时，此时作为前述的被试件的高压排液阀50也就可以直接用常规的排液阀来代替，从而实现对阶梯塞体20代表的柱塞或活塞的使用寿命的监测和试验目的；其试验流程及方式与前述高压排液阀50同理。必要时，甚至被试对象可以是阶梯塞体20代表的柱塞或活塞和高压排液阀50，也即可
以同时试验两者。此外，被测试对象也可以是与阶梯塞体20形成摩擦副的填料及缸套，也即与阶梯塞体20匹配的阀组及摩擦组均可作为测试对象，从而使用本发明所述的结构进行匹配性试验，实验原理及步骤同上，此处就不再多作赘述。
96.值得注意的是，对于本领域技术人员而言，本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
97.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
98.本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。