安全阀密封性能数字化测试技术研究

发布时间：2020-08-22 07:33

【摘要】：安全阀是一种超压自动泄放的安全保护装置,广泛安装在各种各类的承压设备之中,其机械结构动作的稳定性与密封的可靠性直接关系到设备能否正常运行。根据我国特种设备行业制定的规程要求,所有安全阀每年必须检验至少一次~([1])。安全阀密封性能试验的目的是检测其泄漏量,以每分钟泄漏的气泡数或体积量表示泄漏率~([2])。目前普遍采用的是API Std527~([3])推荐的气泡法与试验装置,这种方法试验装置结构简单,但是可操作性较差,易受实际工况影响,容易产生误差,工作效率较低。针对这些问题,本文结合传感技术、微机控制技术与计算机技术,提出了一种新型的安全阀密封试验数字化测试系统。本文的主要研究内容和创新点如下:(1)研究了安全阀密封试验气泡法的测试机理,在理论上对气泡的体积大小与气体流量的关系进行数值分析。此外,通过对比实验,进一步研究了不同因素(气体流量、管子内径和水温)对气泡法测试精度的影响。通过理论分析与实验验证发现,在气泡法条件下,生成的气泡体积受气体流量(0-30cm~3/min)影响非常微弱,而受管子内径和水温的影响较大。这就表明气泡法是可行的,但是容易受实验条件和实际工况影响。(2)根据相关标准中对安全阀密封试验的技术要求和性能指标,提出了安全阀密封试验数字化测试系统的整体方案,即采用直接测量泄漏气体流量法代替间接数气泡法,并且搭建系统整体构架,在此基础上设计了主要硬件——安全阀密封试验专用堵盖,用于堵住安全阀排气口并收集泄露气体。(3)基于现代传感技术与微机测控技术,研究了一个下位机数据采集系统,由单片机采集气体流量传感器测到的信号,并将信号进行模数转换,再通过RS-232串口通信将其发送到计算机管理系统。单片机系统硬件部分主要由电源电路、基本电路、数据采集电路、串口通信电路和应急电路组成。(4)研究了一个安全阀密封试验的计算机管理系统,包括数据库和管理软件。在SQL Server 2008数据库系统中建立了专门的安全阀密封试验数据库,用于存放基本信息与试验测试数据。开发的管理软件可实现安全阀信息录入、生成校验任务、自动测试并实时显示、自动保存结果数据、任务审核并生成报告等功能。(5)本文研究的安全阀密封试验数字化测试系统能够实现对泄漏气体的自动化检测,可以直接测量泄漏气体的体积流量,并转化为标况下数值,消除了不同工况条件对测量精度的影响。试验结束后自动将试验结果数据保存于密封试验的数据库中,便于后期任务审核与报告生成,从而实现安全阀密封试验的数字化、自动化、无纸化,减少人工误差,大大提高校验人员的工作效率。
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH134
【图文】：

结构图,弹簧式安全阀,结构图,安全阀

述工业的快速发展，在化工、炼油、核电等行业中，安全阀的使用家在“十三五”期间积极推进核电建设，必然需要安装大量的安安全阀作为重要的安全附件，广泛用于各行业的承压设备中，当阀的控制范围时，安全阀就会自动开启泄压、降温，以保证设备发生意外，保护设备的运行安全以及操作人员的人身安全。根据2017 年全国共发生特种设备事故和相关事故 238 起，死亡 251分事故发生的主要原因是安全附件不起作用，即由于安全阀没有炸，或者由于安全阀密封不良而造成有毒有害的危险物质泄漏出安全阀对国民经济发展、社会安全管理，以及生态健康保护都至对象安全阀符合《TSGZF001-2006 安全阀安全技术监察规程》弹簧直接载荷式安全阀》里对安全阀的规定。根据规定，这里的安或者等于 8mm 的蒸汽锅炉、压力容器和压力管道等设备上所用MPa 的弹簧直接载荷式安全阀[1-2]，具体结构如图 1-1 所示。

试验装置图,气泡法,试验装置

图 1-2 气泡法试验装置的试验装置看似结构简单，但是根据我国规程要求必须满牢固连接，且出口端面和轴线垂直（国内外标准要求一致以下 12.5mm 处（国际标准要求入水 12.7mm）；3 集漏管标准要求外径 7.9 mm，内径 6.12mm）。、常州的安全阀校验站实地调研后发现，由于待检验的、实验条件等因素影响，对校验员来说气泡法试验装置的操容易出现人工误差。同时，这种装置及检测方法无法实记录，工作效率较低。由于这些弊端，导致大部分校验人觉、视觉试验来判断安全阀密封性能是否合格。这种做法的要求，无法保证安全阀的密封性能校验的准确性。如果会造成管道中介质跑、冒、滴、漏的问题，不仅会造成会使安全阀生锈，降低其动作灵敏度，影响开启压力的、有毒的气体或液体，则非常容易发生危险事故，严重

气体泄漏,检测装置,压力表

江南大学硕士学位论文究现状阀密封试验检测技术方面，国内的研究人员、学者与工程师主要研压差法、流量法等方法，具体情况如下：油钻采系统(上海)有限公司的黄河[6]明了一种气体泄漏检测装置，包底座上的压力表、截止阀、气体流量计，具体结构如图 1-3 所示。全阀性能鉴定设备配套，能有效地检测安全阀是否有泄漏。压力表有压力泄漏以及泄漏压力的大小，并且能够根据压力表的读数来决气体的泄放，以防止高压气体致使观测装置中的水大量飞溅，造成意能够直观地看到是否有气体泄漏，并且能够量化泄漏量。但是这种够智能化，无法实现数据的自动记录、存储。

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