ISO 10094-22021 气压传动.电动气压控制阀.第2部分确定供应商文献中主要特性的试验方法标准立项发展报告

气压传动电动气压控制阀第2部分：确定供应商文献中主要特性的试验方法标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:PneumaticFluidPower—Electro-pneumaticPressureControlValves—Part2:TestMethodstoDetermineMainCharacteristicstoIncludeintheSupplier'sLiterature摘要随着智能制造与工业自动化技术的飞速发展，气压传动系统作为工业自动化领域的重要动力与控制方式，其核心控制元件——电动气压控制阀的性能质量直接关系到整个系统的运行精度、响应速度与能效水平。然而，长期以来，各制造商在电动气压控制阀产品技术参数的测试方法和条件上存在显著差异，导致供应商文献中公布的主要特性数据缺乏统一的可比性和可复现性，给用户选型、系统设计及国际技术交流带来诸多困扰。为有效解决上述问题，国际标准化组织（ISO）制定了ISO10094-2:2021《气压传动电动气压控制阀第2部分：确定供应商文献中主要特性的试验方法》。本标准规定了电动气压控制阀主要特性参数的试验方法，包括试验回路、试验条件、测量精度及参数计算规则等内容，旨在统一全球范围内该类产品的性能测试与标示规范，为制造商、检测机构及用户提供共同的技术语言和评定依据。本报告对该标准的技术内容、制定背景、适用范围及实施意义进行了系统分析，并对未来相关标准体系的发展方向进行了展望，以期为中国相关国家标准和行业标准的制修订提供参考和借鉴。关键词：气压传动；电动气压控制阀；试验方法；供应商文献；标准化；ISO10094-2；性能特性Keywords:Pneumaticfluidpower;Electro-pneumaticpressurecontrolvalve;Testmethods;Supplier'sliterature;Standardization;ISO10094-2;Performancecharacteristics1引言1.1标准制定背景与意义气压传动技术以其结构简单、工作介质易获取、安全防爆及环境适应性好等优势，在制造业自动化、机器人技术、轨道交通、航空航天及过程控制等领域得到广泛应用。电动气压控制阀作为电气控制系统与气压执行系统之间的关键接口元件，其功能是将电信号精确转换为对应的压力输出，实现对气动执行元件输出力、速度及位置的高精度控制。近年来，随着电子技术、传感技术及智能控制算法在气动领域的深度渗透，电动气压控制阀的产品类型不断丰富，性能指标持续提升，市场竞争也日趋激烈。然而，在全球范围内，各制造商在产品样本和技术资料中公布的主要性能参数，如压力调节范围、线性度、滞环、重复精度、阶跃响应时间及流量特性等，所依据的测试方法和条件各不相同。部分制造商甚至在测试条件描述上模糊不清，导致用户无法对不同品牌、不同型号的产品进行科学、有效的横向比较，严重影响了产品的选型效率和应用质量。在此背景下，ISO/TC131（流体传动系统技术委员会）下属的SC5（气动系统及元件分技术委员会）经过多年工作，制定了ISO10094-2:2021标准，为电动气压控制阀供应商文献中主要特性参数的测试提供统一、明确的试验方法。该标准是ISO10094系列标准的重要组成部分，与ISO10094-1（通用要求和试验条件）共同构成了该类产品性能测试与标示的完整标准体系。1.2标准的制定历程ISO10094-2:2021由国际标准化组织ISO/TC131/SC5负责制定。该标准的研制工作历经多年，聚集了来自全球主要气动产品制造商、科研机构及检测认证机构的专家智慧。标准制定过程中，工作组充分调研了各主要工业国在电动气压控制阀测试方法方面的现有实践，参考了IEC60534（工业过程控制阀）系列标准中有关电磁阀和压力调节阀的测试思路，并结合气动元件本身特点进行了系统优化。经过多轮草案讨论、国际间征求意见（CD、DIS阶段）及最终表决，该标准于2021年11月22日正式发布。2标准范围与适用对象ISO10094-2:2021适用于由电信号控制的电动气压控制阀，该类阀门通过连续调节供气压力或排气流量来实现对输出压力的精确控制。具体适用范围包括：用于工业气动系统中的电动比例压力控制阀、电动伺服压力控制阀、电气压力调节器（EPR阀）及其他通过电信号对输出压力实现连续无级调节的控制阀。需要说明的是，本标准不适用于以下产品：-仅具有开关功能的电磁换向阀；-气动比例流量控制阀（由ISO10094系列其他部分或ISO6353等标准覆盖）；-手动或机械式压力调节阀；-用于特殊工况（如超高压、极端温度、腐蚀性介质）的特种阀门（此类产品可根据具体情况参照本标准另行制定专用测试规程）。在上述适用范围内，标准重点针对的是供应商在其产品样本、技术手册及商业文件中公布的主要特性参数提供统一的测试依据。3标准主要技术内容3.1规范性引用文件ISO10094-2:2021在实施过程中引用了若干国际标准，构成标准实施的技术基础。其中最主要的引用文件包括：-ISO5598：流体传动系统和元件——词汇（该标准界定了气动领域的基本术语和定义，为理解本标准中涉及的专业概念提供了共同语言）；-ISO10094-1：气压传动——电动气压控制阀——第1部分：安装面和接口尺寸等通用要求（该标准规定了电动气压控制阀的通用技术要求和安装接口规范，与第2部分配合使用可全面覆盖该类产品的设计、制造与测试要求）；-ISO1219-1：流体传动系统和元件——图形符号和回路图——第1部分：图形符号（用于规范试验回路图的绘制和符号标注）；-IEC60529：外壳防护等级（IP代码）（用于规定试验装置的防护要求，确保测试环境的安全性和可靠性）。此外，标准还参考了ISO6358（气动流体动力——元件流量特性的测定）中有关流量测试的部分方法，以及IEC61131系列中有关可编程控制器的相关术语和测试要求，以保证测试系统电气控制部分的规范性和兼容性。3.2术语与定义为保证标准的严谨性和实施的统一性，ISO10094-2:2021对以下关键术语进行了明确定义：-电动气压控制阀（Electro-pneumaticpressurecontrolvalve）：通过电信号对输出压力进行连续调节的气压控制元件。-供应商文献（Supplier'sliterature）：制造商或供应商公布的产品样本、技术手册、规格书及在线数据库等载体中提供的技术信息。-主要特性（Maincharacteristics）：用于全面描述电动气压控制阀静态与动态性能的关键参数集合。-额定供气压力（Ratedsupplypressure）：制造商规定并推荐使用的供气压力值。-设定点（Setpoint）：根据控制信号所期望的输出压力目标值。-线性度（Linearity）：实际输出压力与控制信号之间关系曲线偏离理想直线的程度。-滞环（Hysteresis）：在同一控制信号下，压力上升过程和下降过程中输出压力之间的最大差值。-重复精度（Repeatability）：在相同输入和条件下多次重复测量所得输出压力之间的一致程度。3.3试验条件与要求3.3.1标准试验环境标准明确规定了试验的标准环境条件。基准大气条件为：环境温度20°C±5°C，相对湿度不超过65%，大气压力86kPa～106kPa。如不能在标准大气条件下进行试验，应在试验报告中记录实际环境条件，并评估其对测量结果的影响。试验用压缩空气的质量应符合ISO8573-1规定的固体颗粒等级4级、水分等级4级、含油量等级4级以上的要求，以保证气源品质不会对被测阀的性能造成影响。供气压力应保持稳定，其波动幅度不超过被测阀额定供气压力的±1%。3.3.2试验用仪表标准对试验仪表的精度提出了明确要求：所有测量仪表应具备有效的计量校准证书，其校准周期不得超过12个月。压力测量仪表的精度等级不应低于0.5级（即最大允许误差不超过满量程的±0.5%），流量测量装置的精度不低于±2%读数。电气测量仪器（电压表、电流表）的精度不低于0.5级。所有仪表的量程应使被测参数的测量值处于仪表量程的30%～100%范围内。3.3.3试验回路标准以图示形式给出了推荐的试验回路布置方式。典型试验回路应包括：气源处理装置（过滤器、减压阀、油雾分离器）、精密调压阀、被测电动气压控制阀、标准负载容积（推荐使用标准容量的气罐）、精密压力传感器、流量传感器、数据采集系统及电气控制与信号发生装置。回路中各元件之间的连接管路的长度和内径应做明确规定，以减少管路阻抗对测试结果的影响。3.4主要特性参数的试验方法3.4.1压力调节范围试验压力调节范围是指电动气压控制阀在规定的供气压力条件下，输出压力能够稳定达到并保持的最小值和最大值之间的区间。该试验按照如下步骤进行：将被测阀的供气压力设定为额定值，输出端连接标准负载容积；在控制信号全行程范围内由小到大缓慢递增，记录输出压力随控制信号的变化。再在最小控制信号至最大控制信号所对应的输出压力之间确定实际可稳定调节的范围。试验应至少在3个不同供气压力点（额定供气压力的60%、80%、100%）下重复进行，以评估供气压力变化对调节范围的影响。3.4.2线性度与滞环试验线性度与滞环是评价电动气压控制阀静态控制精度的重要指标。试验中，将控制信号从最小值逐步递增至最大值（正行程），记录每个信号点对应的稳态输出压力值；随后将信号从最大值逐步递减至最小值（反行程），记录对应输出值。控制信号的变化步长应不大于信号全量程的5%，每个测量点应保持足够的稳定时间（不少于10秒），以确保输出压力达到稳态。依据测得数据绘制输入-输出特性曲线，计算正反行程平均特性曲线与理想直线（通常以端点连线或最小二乘拟合直线为基准）的最大偏差，该偏差与额定输出压力之比即为线性度误差。正反行程曲线在同一输入信号处输出压力差的最大值即为滞环误差。线性度误差和滞环误差通常以额定输出压力的百分比形式表示。3.4.3重复精度试验重复精度反映了电动气压控制阀在相同条件下多次执行同一控制指令时输出压力的一致程度。标准规定：在额定供气压力和规定负载条件下，选择不少于5个代表性设定点（包括量程的10%、25%、50%、75%、90%），每个设定点重复测量不少于10次，每次测量之间应使输出压力回到基准值后重新建立。计算每个设定点若干次测量输出压力值的标准差或最大偏差，取各设定点中最大的偏差值为该阀的重复精度。试验结果以额定输出压力的百分比表示。3.4.4阶跃响应试验阶跃响应试验用于评价电动气压控制阀的动态响应性能。试验方法为：在被测阀处于稳态工作状态时，对控制信号施加一个阶跃变化（通常为全量程的10%～90%或25%～75%，也可根据制造商规定的典型工况确定），通过高速数据采集系统（采样频率不低于1kHz）记录输出压力的时间历程。标准定义了以下关键时域指标，并要求供应商在文献中明确公布：-纯延迟时间（Deadtime）：从阶跃信号施加到输出压力开始发生变化的时间间隔；-上升时间（Risetime）：输出压力从终值的10%上升至90%所经历的时间（对于压力上升过程）；-调节时间（Settlingtime）：从阶跃施加到输出压力进入并保持在终值±2%（或±5%，按制造商声明）误差带内所需的时间；-超调量（Overshoot）：输出压力首次超过最终稳态值的最大偏离量，以稳态值的百分比表示。3.4.5流量特性试验流量特性是衡量电动气压控制阀供气能力和流通能力的重要参数。标准参照ISO6358中规定的声速流导C和临界压力比b的测定方法，结合电动气压控制阀的自身特点进行了适当调整。试验在额定供气压力和规定的输出压力条件下进行，通过改变下游负载，测量通过被测阀的稳态流量。根据测量数据计算声速流导C值和临界压力比b值，并在试验报告中以标准形式给出。此外，标准还要求测定在特定压差条件下（如供气压力0.6MPa，输出压力0.4MPa）的流量值，以方便用户根据实际应用工况进行选型估算。3.4.6内部泄漏试验内部泄漏是指电动气压控制阀在关闭状态下（控制信号为零或最小），输出口至排气口之间的泄漏流量。该参数直接关系到系统在保压状态下的能耗和安全性，标准对该试验的条件和方法进行了明确规定。试验时，将供气压力设定为额定值的75%进行测试，在被测阀排气口处连接精密流量计，待输出压力稳定后测量泄漏量。测量结果以标准状态下的体积流量表示。3.5数据处理与报告呈现标准对试验数据处理方法做了详细规定，包括测量数据的取舍规则、异常值的判断与处理、多次测量结果的算术平均计算方法、极限偏差的计算方式等，以确保不同试验室之间试验结果的可比性。标准特别强调了测量不确定度的评定要求，建议各试验室参照ISO/IECGuide98-3（测量不确定度表示指南，GUM）进行不确定度评估，并在试验报告中予以说明。在供应商文献的呈现方式方面，标准要求制造商在公布主要特性参数时，须同时明确标注对应的试验条件（如供气压力、负载容积、环境温度等）、测量方法依据（注明ISO10094-2:2021）以及数据为典型值还是保证值。标准还推荐了统一的性能参数表格模板和曲线图样式，以利于用户直观比较不同产品。4主要参与单位介绍ISO10094-2:2021的制定工作由国际标准化组织ISO/TC131/SC5（气动系统及元件分技术委员会）负责组织，秘书处设在德国标准化协会（DIN）。在该标准的研制过程中，来自多个国家的标准化技术机构和气动行业龙头企业深度参与了各项技术内容的讨论和起草工作。其中，德国的FestoAG&Co.KG（费斯托集团）是该标准制定的主要技术贡献单位之一。Festo作为全球气动和电动自动化技术领域的领先企业，在电动气压控制阀的研发、制造和应用方面拥有数十年的技术积累。Festo公司派驻ISO/TC131/SC5的专家代表主导了该标准中阶跃响应试验方法和流量特性试验方法的核心条款起草工作，提出了多项基于工程实践的技术建议，并承担了标准草案的实验室间比对试验（round-robintest）组织工作，为验证标准中试验方法的可操作性和数据可重复性提供了关键数据支撑。此外，日本的SMC株式会社、瑞典的PIAB公司、意大利的CamozziAutomationS.p.A.等单位也派出专家参与了相关章节的讨论和修订工作。中国作为ISO的常任理事国，派出全国液压气动标准化技术委员会（SAC/TC3）的专家代表全程参与了该标准的制定工作，在试验精度要求和数据处理方法等方面积极提出了建设性意见。5标准实施的意义与影响5.1对行业的技术引领作用ISO10094-2:2021的发布实施，统一了全球范围内电动气压控制阀主要性能参数的测试方法和条件，使不同制造商公布的技术数据具备了可比性，为行业带来了积极而深远的影响。首先，统一测试方法有助于建立公平竞争的市场环境，遏制个别企业通过采用宽松测试条件虚标性能指标的不良行为，促进气动行业的技术进步和产品质量提升。其次，标准化的测试规则为第三方检测机构和认证机构提供了明确的技术依据，有助于推动电动气压控制阀产品的质量认证和市场准入制度建设。5.2对用户的选型与应用价值对于气动系统的设计工程师和最终用户而言，该标准提供了可靠的技术选型依据。用户可根据供应商文献中公布的标准测试数据，对不同品牌的产品进行科学的横向比较，从而选择最适合应用工况的阀门产品。同时，统一的数据表达方式降低了对技术指标理解上的歧义和误解风险，减少了因选型不当而导致的系统性能不达标或设备故障问题。在系统仿真和数字化设计方面，标准化的性能数据也为建立精确的系统仿真模型提供了可靠的数据来源。5.3对国际贸易与技术交流的