一種測試安全閥熱態(tài)機(jī)械性能的試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種測量安全閥熱態(tài)機(jī)械性能的試驗(yàn)裝置與方法。通過鍋爐提供蒸汽源，儲(chǔ)能器3的壓力高于實(shí)驗(yàn)容器4。通過大口徑調(diào)節(jié)閥，實(shí)現(xiàn)安全閥實(shí)驗(yàn)容器蒸汽的快速補(bǔ)充與切斷，保持安全閥的穩(wěn)定排放，并同時(shí)操控快速放空閥，避免安全閥測試過程中出現(xiàn)頻跳。激光測量裝置實(shí)現(xiàn)測量精度為10ms的安全閥開啟狀態(tài)測試，非接觸式的電磁裝置測量安全閥的開高數(shù)值，高壓蒸汽測壓裝置測量實(shí)驗(yàn)容器的壓力。通過控制系統(tǒng)在安全閥測試階段和準(zhǔn)備階段設(shè)置不同的掃描周期，精確測量安全閥的機(jī)械性能相關(guān)參數(shù)并兼顧數(shù)據(jù)處理量。此安全閥熱態(tài)試驗(yàn)裝置和工藝方法具有防止安全閥頻跳、測量精度高、安全性強(qiáng)、系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、自動(dòng)化程度高的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種測試安全閥熱態(tài)機(jī)械性能的試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種測試安全閥熱態(tài)機(jī)械性能的試驗(yàn)裝置與試驗(yàn)方法，特別涉及一種基于補(bǔ)量法的安全閥的熱態(tài)機(jī)械性能試驗(yàn)裝置與方法。
【背景技術(shù)】
[0002]安全閥是一種防止系統(tǒng)超壓、保障人員安全和設(shè)備安全的主要壓力釋放裝置；是鍋爐、壓力容器、壓力管道上的主要安全附件，對(duì)鍋爐、壓力容器、壓力管道的安全運(yùn)行起到最后一道屏障保護(hù)作用。為保證安全閥產(chǎn)品質(zhì)量，需要高精度的安全閥全試驗(yàn)裝置和方法。
[0003]安全閥是“小閥門、大臺(tái)架”。安全閥熱態(tài)試驗(yàn)臺(tái)架包含鍋爐、容器、控制閥和控制系統(tǒng)，造價(jià)近億元，試驗(yàn)技術(shù)遠(yuǎn)比安全閥本身復(fù)雜得多。目前，安全閥熱態(tài)試驗(yàn)主要是依照美國ASME PTC 25標(biāo)準(zhǔn)。此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了對(duì)試驗(yàn)過程和測試精度的要求，但如何實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)過程則是一大挑戰(zhàn)。安全閥熱態(tài)試驗(yàn)裝置最早出現(xiàn)在美國。目前美國Tyco公司分別在Stafford、Wrentham等地建有安全閥熱態(tài)試驗(yàn)臺(tái)架，但美國上述試驗(yàn)臺(tái)架在進(jìn)行大口徑、大排量安全閥熱態(tài)試驗(yàn)過程中存在安全閥頻跳問題。即安全閥在一次測試過程中會(huì)出現(xiàn)多次的開啟與回座，試驗(yàn)過程將對(duì)安全閥的密封面將造成顯著的損傷。另一方面，安全閥設(shè)計(jì)和制造工藝不合理也會(huì)造成安全閥的頻跳，此是安全閥所需嚴(yán)格避免的產(chǎn)品缺陷。而由于試驗(yàn)裝置和方法的不足所帶來的安全閥測試中的頻跳將會(huì)掩蓋產(chǎn)品本身的問題，這將在安全閥的實(shí)際使用中埋下重大安全隱患。
[0004]國家特種泵閥工程技術(shù)研究中心具有安全閥的試驗(yàn)資質(zhì)，但沒有以蒸汽為介質(zhì)的熱態(tài)試驗(yàn)系統(tǒng)。國內(nèi)共有3套熱態(tài)安全閥試驗(yàn)臺(tái)架，都采用試驗(yàn)臺(tái)架整體升壓直至安全閥起跳，進(jìn)而測量安全閥機(jī)械性能的方法，安全閥業(yè)內(nèi)稱之為“自由膨脹法”。三套臺(tái)架分別建在上海閥門廠、哈爾濱鍋爐有限公司、中國船舶工業(yè)711所。“自由膨脹法”不符合ASME PTC25標(biāo)準(zhǔn)的要求，存在如下的缺點(diǎn):(I)無法滿足高參數(shù)、大排量安全閥試驗(yàn)過程中穩(wěn)定排放的要求；(2)采用自由膨脹法，造成整定壓力和排放壓力測量值相同，無法準(zhǔn)確測量排放壓力；(3)安全閥測量的額定開高比實(shí)際值偏低。
[0005]美國專利N0.4893494介紹了一種測量安全閥整定壓力的裝置和方法。一個(gè)小型的實(shí)驗(yàn)容器和被測安全閥相連；一個(gè)較大的容器儲(chǔ)存高壓流體。該裝置和方法適用于水和空氣安全閥的測量，不適用于安全閥的熱態(tài)機(jī)械性能的測量。
[0006]美國專利US2010/0281954A1介紹了一種安全閥熱態(tài)試驗(yàn)臺(tái)架和相應(yīng)的測試方法。該臺(tái)架有一個(gè)儲(chǔ)能器、一個(gè)安全閥實(shí)驗(yàn)容器(被測安全閥安裝在實(shí)驗(yàn)容器上)、一個(gè)儲(chǔ)水罐。儲(chǔ)能器中有電加熱器，實(shí)際是承擔(dān)高壓蒸汽的儲(chǔ)存和鍋爐的功能。儲(chǔ)能器通過管道和實(shí)驗(yàn)容器相連，管道上有閥門控制實(shí)驗(yàn)容器的壓力。實(shí)驗(yàn)容器上安裝的被測安全閥的出口通過管道和儲(chǔ)水罐相連；管道的末端加工成噴頭形狀，埋入儲(chǔ)水罐的水中。通過泵將儲(chǔ)水罐中的水打入儲(chǔ)能器中，從而使該試驗(yàn)臺(tái)架形成一個(gè)封閉系統(tǒng)。安全閥測試時(shí)，將實(shí)驗(yàn)容器、儲(chǔ)能器、儲(chǔ)水罐預(yù)先加入去離子水，然后開啟儲(chǔ)能中的電加熱器，生成高壓蒸汽。將高壓蒸汽通入到實(shí)驗(yàn)容器中，使實(shí)驗(yàn)容器升壓直至安全閥起跳。安全閥排放的蒸汽被儲(chǔ)水罐吸收。控制儲(chǔ)水罐中水的液位，通過泵將和安全閥排放蒸汽相當(dāng)質(zhì)量的液態(tài)水送入儲(chǔ)能器中。此安全閥熱態(tài)試驗(yàn)裝置具有如下優(yōu)點(diǎn):省去鍋爐、投資?。慌欧旁胍舻?；介質(zhì)封閉循環(huán)，介質(zhì)流失少。此裝置適合于小口徑安全閥和對(duì)背壓影響不敏感的安全閥的熱態(tài)試驗(yàn)，特別適合于高溫水安全閥的熱態(tài)試驗(yàn)。但其不是一種通用的安全閥熱態(tài)試驗(yàn)裝置和方法，存在如下問題:
[0007](I)大多安全閥對(duì)背壓變化很敏感。該專利將安全閥的出口埋入儲(chǔ)水罐的水中將會(huì)產(chǎn)生附加的背壓，嚴(yán)重影響安全閥的測試精度；
[0008](2)對(duì)于大口徑的高溫、高壓安全閥，其蒸汽排量可達(dá)每小時(shí)幾百噸。通過儲(chǔ)水罐中的水將如此大量的蒸汽冷凝是非常困難的，儲(chǔ)水罐的體積和儲(chǔ)水量將是巨大的，成本和造價(jià)非常聞;
[0009](3)將儲(chǔ)能器賦予鍋爐的功能，臺(tái)架操作的靈活性和彈性下降；相對(duì)燃?xì)夂腿加湾仩t，采用電加熱的運(yùn)行成本很高。
[0010](4)采用電加熱儲(chǔ)能器中的水來產(chǎn)生蒸汽，造成產(chǎn)生的蒸汽為濕飽和蒸汽。ASMEPTC 25標(biāo)準(zhǔn)推薦安全閥熱態(tài)測試應(yīng)采用干飽和或過熱蒸汽。濕飽和蒸汽將會(huì)降低安全閥機(jī)械性能的測試精度。
[0011]實(shí)用新型專利CN202057301介紹了一種安全閥開高的激光測量裝置，包括激光位移測量單元、數(shù)據(jù)采集卡、計(jì)算機(jī)和多自由度可調(diào)支架。雖然激光測量屬非接觸測量，響應(yīng)快。但試驗(yàn)過程中，安全閥上部釋放出的蒸汽將會(huì)對(duì)激光有較大干擾，用激光精確測量安全閥的開高存在困難。
[0012]實(shí)用新型專利CN201259471Y介紹了安全閥試驗(yàn)可調(diào)位移排氣管裝置，解決了現(xiàn)有安全閥試驗(yàn)排氣管裝置存在的無法直接與不同規(guī)格及型號(hào)的安全閥配合使用，且排氣管位移不可調(diào)的問題。
[0013]綜上所述，目前高溫、高壓、大口徑安全閥的熱態(tài)試驗(yàn)技術(shù)存在嚴(yán)重缺陷。隨著核電、熱電和石化工業(yè)的發(fā)展，對(duì)安全閥熱態(tài)試驗(yàn)技術(shù)提出了更高的要求。所以，針對(duì)高溫、高壓、大排量安全閥的試驗(yàn)測試，需要著力解決現(xiàn)有測試技術(shù)中安全閥頻跳這一問題，建立高參數(shù)、高精度的安全閥的試驗(yàn)裝置和方法，這將對(duì)確保安全閥的質(zhì)量并進(jìn)而保證重大、高危承壓裝備的安全和長周期穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0014]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種符合ASME PTC 25標(biāo)準(zhǔn)要求的安全閥熱態(tài)試驗(yàn)臺(tái)架和相應(yīng)的測試工藝方法。通過手操器控制快速啟閉的大口徑調(diào)節(jié)閥，實(shí)現(xiàn)安全閥實(shí)驗(yàn)容器蒸汽的快速補(bǔ)充與切斷；同時(shí)操控快速放空裝置，避免安全閥測試過程中出現(xiàn)頻跳；通過帶有安全聯(lián)鎖的緊急放空裝置實(shí)現(xiàn)被測安全閥的超壓保護(hù)；通過安全閥閥桿位置的激光測量實(shí)現(xiàn)測量精度為IOms的安全閥開啟狀態(tài)測試，更為準(zhǔn)確地測量安全閥達(dá)到額定開高的時(shí)間；通過PLC(可編程邏輯控制器的控制系統(tǒng))系統(tǒng)在安全閥測試階段和準(zhǔn)備階段設(shè)置不同的掃描周期，提高安全閥各參數(shù)的測量精度并兼顧整個(gè)試驗(yàn)臺(tái)架的穩(wěn)定性和安全性。此安全閥熱態(tài)試驗(yàn)臺(tái)架和工藝方法具有防止安全閥頻跳、測量精度高、安全性性強(qiáng)、系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、自動(dòng)化程度高的優(yōu)點(diǎn)。
[0015]本發(fā)明主要是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:[0016]一種測試安全閥熱態(tài)機(jī)械性能的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的裝置包括試驗(yàn)臺(tái)架和PLC控制系統(tǒng)，試驗(yàn)臺(tái)架包括:一個(gè)為整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置提供蒸汽的直流鍋爐1，一個(gè)穩(wěn)定直流鍋爐壓力并分離鍋爐啟動(dòng)過程中產(chǎn)生的液態(tài)水的汽水分離器2，一個(gè)儲(chǔ)存高壓蒸汽并補(bǔ)充蒸汽到安全閥實(shí)驗(yàn)容器的儲(chǔ)能器3，一個(gè)安全閥實(shí)驗(yàn)容器4，依次通過管道連接；直流鍋爐1、汽水分離器2、儲(chǔ)能容器3、安全閥實(shí)驗(yàn)容器4的底部分別安裝有氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥20、19、18、17，用于臺(tái)架蒸汽預(yù)熱過程中冷凝水的排放；汽水分離器2和儲(chǔ)能器3之間安裝有電動(dòng)開關(guān)閥5，用于緊急事故工況下切斷汽水分離器2和儲(chǔ)能器3的蒸汽輸送；儲(chǔ)能器3和實(shí)驗(yàn)容器4之前安裝有電動(dòng)開關(guān)閥6，用于緊急事故工況下切斷儲(chǔ)能器3和實(shí)驗(yàn)容器4之間的蒸汽輸送；一個(gè)快速啟閉的大口徑調(diào)節(jié)閥7，安裝于實(shí)驗(yàn)容器4的蒸汽入口管道上，在安全閥測試過程中可快速開啟和切斷進(jìn)入實(shí)驗(yàn)容器的蒸汽，一個(gè)小口徑調(diào)節(jié)閥8，并聯(lián)安裝于實(shí)驗(yàn)容器4蒸汽入口管道，用于實(shí)驗(yàn)容器4慢速升壓過程中壓力的精確調(diào)節(jié)；實(shí)驗(yàn)容器4帶有一個(gè)測量蒸汽壓力的測量系統(tǒng)9和一個(gè)隔離閥10，被測安全閥12安裝于隔離閥10上，隔離閥10進(jìn)出口管路并聯(lián)一小口徑氣動(dòng)球閥11，便于隔離閥10在該閥門進(jìn)出口高壓差下開啟或關(guān)閉；激光測試裝置13和電磁測量裝置14安裝于被測安全閥12上，共同測量被測安全閥12的開高；1個(gè)消音器15與被測安全閥12出口相連，將蒸汽泄放過程的噪音降到環(huán)保法規(guī)規(guī)定的分貝數(shù)；一個(gè)快速放空閥門16，通過管道與實(shí)驗(yàn)容器4相連，通過控制系統(tǒng)安全聯(lián)鎖設(shè)置保護(hù)被測安全閥12不會(huì)超壓破壞；一套PLC控制系統(tǒng)49通過數(shù)據(jù)線與所述的試驗(yàn)臺(tái)架相連，實(shí)現(xiàn)安全閥泄放過程中數(shù)據(jù)的快速采集并保證整個(gè)臺(tái)架的安全、穩(wěn)定運(yùn)行；
[0017]所述的直流鍋爐I包括鍋爐主體、反滲透水處理系統(tǒng)、除氧熱水箱及其自控件、一套鍋爐給水泵及水泵潤滑系統(tǒng)；燃料可為天然氣或柴油。鍋爐的排量不低于5ton/h，蒸汽過熱度精度為±3°C，蒸汽過熱度在50°C內(nèi)可調(diào)，干度>98% ；
[0018]所述的汽水分離器2為高溫、高壓容器，容積為3?10m3，優(yōu)選5m3 ；
[0019]所述的儲(chǔ)能器3為高溫、高壓容器，容積為20?40m3，優(yōu)選30m3 ；
[0020]所述的安全閥實(shí)驗(yàn)容器4為高溫、高壓容器，容積為5?15m3，優(yōu)選IOm3 ；
[0021]所述隔離閥10為氣動(dòng)閘閥，公稱通徑為250?400mm，優(yōu)選300mm ；
[0022]所述小口徑氣動(dòng)球閥11公稱通徑為10?30mm,優(yōu)選15mm。
[0023]所述快速啟閉的大口徑調(diào)節(jié)閥7為等百分比氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，包括遠(yuǎn)程控制的手操器29，智能定位器28，現(xiàn)場設(shè)置的儲(chǔ)氣罐22，儲(chǔ)氣罐22的進(jìn)口和出口管道上分別設(shè)置有加壓閥21和放大器23，加壓閥21連接智能定位器28，智能定位器28經(jīng)放大器23與氣動(dòng)執(zhí)行器25相連，電磁閥放空閥24安裝在氣動(dòng)執(zhí)行器25上，限位開關(guān)26和閥門組件27與智能定位器28相連；
[0024]閥門全閉到全開時(shí)間為0.5s?2s，優(yōu)選ls，閥門由全開到全閉時(shí)間為I?3s，優(yōu)選1.5s，調(diào)節(jié)閥口徑為178mm ;調(diào)節(jié)閥氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的氣源為0.6?1.0MPa的壓縮空氣，優(yōu)選 0.8MPa ；
[0025]連接放大器23和儲(chǔ)氣罐22的管道的直徑為15?30mm，優(yōu)選20mm ;管道的長度I?3m,優(yōu)選1.5m ;儲(chǔ)氣罐22的體積為2?5m3,優(yōu)選3m3 ；
[0026]壓縮空氣經(jīng)空氣過濾減壓閥21與定位器28和儲(chǔ)氣罐22相連接。當(dāng)從手操器29來的電流模擬信號(hào)輸入到智能定位器28后，定位器輸出相應(yīng)的氣壓，經(jīng)放大器23放大后送入氣動(dòng)執(zhí)行器25，使閥門組件27移動(dòng)。為保證調(diào)節(jié)閥對(duì)定位器信號(hào)的快速響應(yīng)，調(diào)節(jié)閥操作現(xiàn)場設(shè)置儲(chǔ)氣罐22并和放大器23以管道連接。在氣動(dòng)執(zhí)行器25的上端氣室安裝有電磁閥放空閥24，手操器29發(fā)來的開關(guān)信號(hào)觸發(fā)電磁放空閥24開啟放空，實(shí)現(xiàn)氣室壓力的快速下降，滿足氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥快速關(guān)閉的功能。設(shè)置限位開關(guān)26確定調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)范圍并將調(diào)節(jié)閥開關(guān)的狀態(tài)上傳控制系統(tǒng)。
[0027]所述的手操器29的供電電源為24V直流電，輸出為4?20mA直流電流；
[0028]手操器面板有一手輪30和開關(guān)按鈕31，開關(guān)按鈕31發(fā)出開關(guān)信號(hào)給快速啟閉的大口徑調(diào)節(jié)閥7的電磁閥放空閥24，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥7的快速關(guān)閉；手輪的直徑為20mm，轉(zhuǎn)動(dòng)I?2圈達(dá)到手操器滿量程，優(yōu)選1.5圈；手操器的精度為-1?3%，優(yōu)選±1.5%。手操器上有電流指示表32，量程為O?24mA，便于在調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)時(shí)通過讀取電流指示表的電流值推算調(diào)節(jié)閥7的開度。
[0029]所述小口徑調(diào)節(jié)閥8為氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，閥口徑為12.7mm。閥門由全開到全閉的時(shí)間為3s ；
[0030]快速放空閥門16為氣動(dòng)球閥，公稱通徑為50mm，全行程時(shí)間為0.5?ls，優(yōu)選
0.8s ；
[0031]所述電動(dòng)開關(guān)閥5為氣動(dòng)閘閥，公稱通徑為50mm，全行程時(shí)間為5?10s，優(yōu)選8s ；
[0032]所述電動(dòng)開關(guān)閥6為氣動(dòng)閘閥，公稱通徑為300mm，全行程時(shí)間為5?15s，優(yōu)選IOs ；
[0033]氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥17、18、19、20的閥口徑為6.25mm,閥門啟閉時(shí)間I?3s，優(yōu)選2s ；
[0034]所述蒸汽壓力測量系統(tǒng)9包括:一條將高壓蒸汽引入到立式儲(chǔ)水罐35中的U型引壓管33，引壓管33的最低處安裝有排污閥45，便于試驗(yàn)結(jié)束后排出冷凝水；儲(chǔ)水罐的頂部有放空閥34，底部有排污閥44，便于試驗(yàn)結(jié)束后排出冷凝水，以減緩設(shè)備和儀表的腐蝕；弓丨壓管33的公稱直徑為25mm，儲(chǔ)水罐35的引壓管進(jìn)口位置比U型引壓管33最低處高150?300mm,優(yōu)選200mm ;儲(chǔ)水罐35的頂端比U型引壓管33的最高處低150?300mm,優(yōu)選200mm ；在蒸汽引入儲(chǔ)水罐35之前預(yù)先在儲(chǔ)水罐中灌滿水，通過測量儲(chǔ)水罐中的水壓達(dá)到測量試驗(yàn)容器中蒸汽壓力的目的；儲(chǔ)水罐上安裝有壓力變送器37、39和壓力表36、38，測量精度分別為-0.04%和±0.1%，測量所得模擬信號(hào)送至控制系統(tǒng)；在壓力變送器和壓力表和儲(chǔ)水罐35之間安裝有儀表角閥，分別為40、41、42、43，便于在測試過程中壓力變送器和壓力表的拆卸；
[0035]所述的激光測試裝置13為兩個(gè)反射型的激光探頭，一個(gè)激光探頭46安裝于被測安全閥起跳前閥桿48上端面下方0.5?1.5mm處,優(yōu)選Imm ;另一個(gè)激光探頭47安裝于被測安全閥起跳前閥桿48上端面上方額定開高-0.5mm處，兩個(gè)激光探頭距離閥桿的水平距離為100?300mm，優(yōu)選200mm，探頭的響應(yīng)時(shí)間為50?100 μ S，優(yōu)選80 μ s ;
[0036]所述的電磁測量裝置14為環(huán)形電感式位移傳感器，傳感器測量開高范圍為10?50mm，測量精度為±5%，響應(yīng)時(shí)間為30ms，輸出信號(hào)為O?20mA電流，傳感器探頭垂直安裝于安全閥閥桿48上方水平的支架上，探頭距離被測安全閥閥桿的垂直距離為額定開高值+5?IOmm,優(yōu)選7mm ；
[0037]所述的消音器為立式消音器，采用阻抗復(fù)合式消音原理，消音器中流體最大壓降小于0.2bar,消音器出口水平距離25米處噪音值小于65分貝；
[0038]所述的控制系統(tǒng)49為PLC。PLC系統(tǒng)內(nèi)CPU單元支持中斷控制、間接尋址、內(nèi)置PID、字長為32bit。數(shù)字量的輸入輸出卡件的掃描周期小于10 μ S，模擬量的輸入輸出卡件的掃描周期小于10ms。所述的PLC控制系統(tǒng)49為西門子CPU315-2DP為中央處理單元的控制器系統(tǒng)。
[0039]PLC控制系統(tǒng)采集實(shí)驗(yàn)臺(tái)架的各儀表和傳感器的數(shù)值，由于安全閥起跳、穩(wěn)定排放、回座時(shí)間控制在IOs以內(nèi)，在這IOs中實(shí)驗(yàn)容器4的壓力變化和閥桿48位移的變化是非常迅速的，包含所需獲得的重要測試數(shù)據(jù)，所以PLC控制系統(tǒng)在安全閥測試的IOs中需要對(duì)安全閥的開高和實(shí)驗(yàn)容器的壓力測量系統(tǒng)9進(jìn)行快速掃描以保證測量的精度和正確性。此時(shí)段掃描的周期為10ms。安全閥IOs測試之外，包含試驗(yàn)臺(tái)架的升壓以及安全閥的拆卸、安裝等過程(所需時(shí)間約為4?6小時(shí))，PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行常規(guī)掃描，掃描周期為5?10s，優(yōu)選8s，降低控制系統(tǒng)上傳的測試數(shù)據(jù)量，避免處理不必要的海量測試數(shù)據(jù)。此間常規(guī)掃描期間PLC控制系統(tǒng)對(duì)整個(gè)臺(tái)架的運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并通過設(shè)定安全閥聯(lián)鎖保證臺(tái)架的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)實(shí)驗(yàn)容器4的壓力達(dá)到被測安全閥整定壓力的90%數(shù)值時(shí)，控制系統(tǒng)的掃描周期由常規(guī)掃描轉(zhuǎn)換為快速掃描，此時(shí)只掃描測量安全閥開高的激光探頭46、47，電磁測量裝置14，蒸汽壓力測量系統(tǒng)9中的壓力變送器為37、39，其掃描周期為10ms?？焖賿呙鐸Os結(jié)束，再轉(zhuǎn)換為常規(guī)掃描。以上的轉(zhuǎn)換由PLC控制系統(tǒng)編制程序?qū)崿F(xiàn)。
[0040]本發(fā)明還提供一種基于上述試驗(yàn)裝置的安全閥熱態(tài)機(jī)械性能試驗(yàn)方法，包括如下步驟:
[0041](I)啟動(dòng)鍋爐，將蒸汽排放到儲(chǔ)能器及測試系統(tǒng)中進(jìn)行臺(tái)架預(yù)熱，并開啟PLC控制系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控，掃描周期固定為5?IOs的一個(gè)數(shù)值的常規(guī)掃描；
[0042](2)進(jìn)行過程升溫控制容器內(nèi)外壁溫不超過50°C，每隔半小時(shí)開氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥排放冷減水；
[0043](3)當(dāng)儲(chǔ)能器以及試驗(yàn)容器的壓力達(dá)到80%被測安全閥整定壓力時(shí)，關(guān)閉實(shí)驗(yàn)容器入口管道上的小口徑和大口徑調(diào)節(jié)閥門，停止對(duì)實(shí)驗(yàn)容器升壓；
[0044](4)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)容器上安裝的激光測試裝置和電磁測量裝置的初始值；
[0045](5)鍋爐連續(xù)向儲(chǔ)能器充壓，當(dāng)壓力達(dá)到預(yù)設(shè)值后，開啟實(shí)驗(yàn)容器入口管道上的小口徑調(diào)節(jié)閥門，使儲(chǔ)能器的蒸汽流入實(shí)驗(yàn)容器?？刂粕龎核俣葹?psi/s，將實(shí)驗(yàn)容器壓力升高到90%的被測安全閥整定壓力。當(dāng)實(shí)驗(yàn)容器壓力達(dá)到該數(shù)值后，開啟實(shí)驗(yàn)容器入口管道上的大口徑調(diào)節(jié)閥門，控制實(shí)驗(yàn)容器壓力為103%被測安全閥整定壓力；同時(shí)PLC控制系統(tǒng)的掃描周期由常規(guī)掃描轉(zhuǎn)換為快速掃描，掃描周期為10ms，快速掃描時(shí)只掃描測量安全閥開高的激光探頭、電磁測量裝置、蒸汽壓力測量系統(tǒng)中的壓力變送器，快速掃描IOs結(jié)束后，PLC再轉(zhuǎn)換為常規(guī)掃描；
[0046]當(dāng)實(shí)驗(yàn)容器壓力到達(dá)110%整定壓力，PLC系統(tǒng)將自動(dòng)安全連鎖關(guān)閉實(shí)驗(yàn)容器進(jìn)氣管道上的電動(dòng)開關(guān)閥并開啟快速放空閥門，實(shí)驗(yàn)容器壓力降至被測安全閥80%整定壓力時(shí)手動(dòng)復(fù)位關(guān)閉快速放空閥門；
[0047](6)當(dāng)安全閥起跳并達(dá)到額定開高，維持穩(wěn)定排放5秒，完成安全閥起跳及穩(wěn)定排放實(shí)驗(yàn)，關(guān)閉實(shí)驗(yàn)容器進(jìn)氣管道上的小口徑調(diào)節(jié)閥門，慢慢關(guān)閉大口徑調(diào)節(jié)閥門，觀察安全閥回座性能，當(dāng)判斷安全閥回座后，快速關(guān)閉大口徑調(diào)節(jié)閥門同時(shí)開啟快速放空閥，使實(shí)驗(yàn)容器壓力降到被測安全閥的80%整定壓力；
[0048](7)當(dāng)實(shí)驗(yàn)容器升壓至安全閥開啟時(shí)，下激光探頭檢測到反射的激光信號(hào)由無變?yōu)橛袝r(shí)的實(shí)驗(yàn)容器壓力并記錄為整定壓力；安全閥回座時(shí)，下激光探頭檢測到激光信號(hào)由有變?yōu)闊o時(shí)的實(shí)驗(yàn)容器壓力值為回座壓力；一個(gè)10秒的測試時(shí)間內(nèi)，上、下激光探頭檢測到反射的激光信號(hào)由無變?yōu)橛械臅r(shí)間差值為安全閥達(dá)到額定開高所需時(shí)間；將PLC系統(tǒng)記錄與控制室操作人員記錄的安全閥開啟和回座時(shí)的壓力相對(duì)照核實(shí)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)安全閥產(chǎn)品規(guī)格及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(包括起跳壓力，穩(wěn)定排放壓力及開高，回座壓力)，判斷是否繼續(xù)重復(fù)實(shí)驗(yàn)或?qū)Π踩y現(xiàn)場調(diào)試后重新試驗(yàn)直至試驗(yàn)合格或現(xiàn)場決定終止試驗(yàn)；
[0049](8)按(4)?(7)步驟，完成另外2次連續(xù)試驗(yàn)；
[0050]根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行偏差分析，若測得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在ASME規(guī)范規(guī)定的精確度的公差范圍內(nèi)，成功完成實(shí)驗(yàn)，否則終止實(shí)驗(yàn)，分析原因及調(diào)整后另行測試。
[0051]有益效果
[0052]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)熱態(tài)安全閥的機(jī)械性能高精度測試。與現(xiàn)在已有的安全閥熱態(tài)試驗(yàn)技術(shù)相比，具有如下的突出優(yōu)點(diǎn):
[0053](I)試驗(yàn)過程避免了由于試驗(yàn)臺(tái)架本身造成的安全閥頻跳的問題。安全閥試驗(yàn)過程中出現(xiàn)頻跳的一個(gè)重要原因是儲(chǔ)能器的高壓蒸汽在安全閥開啟時(shí)不能快速補(bǔ)充到實(shí)驗(yàn)容器；而在安全閥回座時(shí)又不能快速切斷。造成安全閥回座后，由儲(chǔ)能器繼續(xù)給實(shí)驗(yàn)容器補(bǔ)充蒸汽，造成安全閥二次起跳。頻跳的出現(xiàn)將無法精確測試安全閥的機(jī)械性能并對(duì)安全閥密封面造成不必要的沖擊和損傷。本發(fā)明通過研制的大口徑快速啟閉的調(diào)節(jié)閥配合便于操作的手操器實(shí)現(xiàn)蒸汽快速補(bǔ)充和切斷。大口徑調(diào)節(jié)閥在被測安全閥90%整定壓力下就開啟，配合PLC對(duì)關(guān)鍵儀表的短時(shí)快速掃描，準(zhǔn)確記錄被測安全閥的機(jī)械性能。為防止被測安全閥回座后再二次起跳形成頻跳，當(dāng)目測安全閥回座后，手動(dòng)關(guān)閉大口徑的快速啟閉的調(diào)節(jié)閥的同時(shí)開啟快速放空閥，強(qiáng)制降低安全閥實(shí)驗(yàn)容器的壓力。以上臺(tái)架和測試工藝方法有效地避免了被測安全閥由于非自身機(jī)械性能缺陷之外的頻跳問題。
[0054](2)安全閥機(jī)械性能的測試精度大幅提高。測試安全閥達(dá)到額定開高所需時(shí)間對(duì)于核電承壓裝備的安全運(yùn)行是十分重要的。安全閥的閥桿在幾十毫秒內(nèi)就有可能達(dá)到全開高，常規(guī)的位移傳感器是在如此短的時(shí)間內(nèi)做出精確的響應(yīng)是非常困難的。本發(fā)明在安全閥閥桿平行的支架上安裝有兩個(gè)反射型的激光探頭，探頭的響應(yīng)時(shí)間為50?100 μ S。安全閥未開啟時(shí)，下探頭有激光反射，上探頭無反射。安全閥一旦起跳并達(dá)到額定開高，上下探頭都有激光反射。反射激光信號(hào)轉(zhuǎn)換為開關(guān)信號(hào)，由PLC快速描述讀取此開關(guān)信號(hào)，由此可實(shí)現(xiàn)在IOms精度判斷安全閥達(dá)到額定開高的時(shí)間。需要著重指出的是，與實(shí)用新型專利CN202057301不同，本發(fā)明不采用激光測量閥桿的位移數(shù)值，因?yàn)槭苷羝蓴_，此數(shù)值不準(zhǔn)確。本發(fā)明激光探頭測量的是反射激光信號(hào)的有無，是一開關(guān)量，利用了激光探測非接觸、響應(yīng)快的優(yōu)點(diǎn)。閥桿的位移數(shù)值則采用同樣是非接觸式的但蒸汽對(duì)其測量干擾非常小的電磁式測量裝置。
[0055](3)安全閥試驗(yàn)臺(tái)架的安全性大幅提高。采用補(bǔ)量法進(jìn)行安全閥熱態(tài)機(jī)械性能測試存在一個(gè)安全問題。即在儲(chǔ)能器的蒸汽補(bǔ)充到實(shí)驗(yàn)容器過程中，若操作不當(dāng)將造成實(shí)驗(yàn)容器的壓力超過被測安全閥的整定壓力的1.1倍。此時(shí)，若實(shí)驗(yàn)容器的壓力繼續(xù)升高，被測安全閥有可能會(huì)因閥的壓力過高而出現(xiàn)失效，出現(xiàn)安全事故。為防止此事故放生，當(dāng)實(shí)驗(yàn)容器的壓力超過被測安全閥的整定壓力的1.1倍時(shí)，PLC系統(tǒng)將自動(dòng)安全連鎖切斷實(shí)驗(yàn)容器進(jìn)口的電動(dòng)開關(guān)閥并打開快速放空閥，實(shí)驗(yàn)容器壓力降至被測安全閥80%整定壓力時(shí)手動(dòng)復(fù)位關(guān)閉快速放空閥。此措施避免了被測安全閥超壓事故的發(fā)生，提高了安全閥試驗(yàn)臺(tái)架的安全性。
[0056]綜上，相對(duì)現(xiàn)有的安全閥熱態(tài)測試技術(shù)，此安全閥熱態(tài)試驗(yàn)臺(tái)架和工藝方法具有防止安全閥測試過程的頻跳、測量精度高、安全性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)、系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、自動(dòng)化程度高的優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0057]圖1安全閥熱態(tài)機(jī)械性能試驗(yàn)臺(tái)架流程圖
[0058]其中:1:直流鍋爐，2:汽水分離器，3:儲(chǔ)能器，4:安全閥實(shí)驗(yàn)容器4，5、6:電動(dòng)開關(guān)閥，7:大口徑調(diào)節(jié)閥，8:小口徑調(diào)節(jié)閥，9:蒸汽壓力測量系統(tǒng)，10:隔離閥，11:小口徑氣動(dòng)球閥，12:被測安全閥，13:激光測試裝置，14:電磁測量裝置，15:消音器，16:快速放空閥門，17、18、19、20:氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，49 =PLC控制系統(tǒng)。
[0059]圖2快速啟閉的大口徑調(diào)節(jié)閥氣路布置圖
[0060]其中:21:空氣過濾減壓閥，22:儲(chǔ)氣罐，23:放大器，24:電磁放空閥，25:氣動(dòng)執(zhí)行器，26:限位開關(guān)，27:閥門組件，28:智能定位器，29:手操器。
[0061]圖3快速啟閉的大口徑調(diào)節(jié)閥手操器示意圖
[0062]其中:30:手輪，31:開關(guān)按鈕，32:電流指示表
[0063]圖4蒸汽壓力測量系統(tǒng)
[0064]其中:33:引壓管，34:放空閥，35:儲(chǔ)水罐，36、38:壓力表，37、39:壓力變送器，40、41、42、43:儀表角閥，44、45:排污閥。
[0065]圖5安全閥開高測量示意圖
[0066]其中:46、47:激光探頭，48:安全閥閥桿
[0067]圖6主蒸汽安全閥機(jī)械性能試驗(yàn)歷史趨勢圖
[0068]其中，(a)安全閥開高隨試驗(yàn)時(shí)間變化的曲線，(b)實(shí)驗(yàn)容器壓力隨試驗(yàn)時(shí)間變化的曲線
[0069]圖7主蒸汽安全閥機(jī)械性能試驗(yàn)安全閥開啟階段歷史趨勢圖
[0070]?實(shí)驗(yàn)容器壓力，▲安全閥開高，〇下激光反射信號(hào)，實(shí)心上激光反射信號(hào)
[0071]圖8主蒸汽安全閥機(jī)械性能試驗(yàn)安全閥回座階段歷史趨勢圖
[0072]?實(shí)驗(yàn)容器壓力，▲安全閥開高，〇下激光反射信號(hào)，實(shí)心上激光反射信號(hào)
【具體實(shí)施方式】
[0073]為讓本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下。
[0074]本發(fā)明提供基于補(bǔ)量法的安全閥熱態(tài)試驗(yàn)臺(tái)架和相應(yīng)的測試工藝方法，符合ASMEPTC25標(biāo)準(zhǔn)要求。通過研制的大口徑快速啟閉的調(diào)節(jié)閥配合便于操作的手操器實(shí)現(xiàn)蒸汽快速補(bǔ)充和切斷，可避免安全閥測試過程的頻跳；通過激光測量裝置在IOms內(nèi)判斷安全閥開啟狀態(tài)，更為準(zhǔn)確地測量安全閥的整定壓力；通過PLC系統(tǒng)在安全閥測試階段和準(zhǔn)備階段設(shè)置不同的掃描周期，提高安全閥各參數(shù)的測量精度并兼顧整個(gè)測量系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性；通過帶有安全聯(lián)鎖的緊急放空裝置實(shí)現(xiàn)被測安全閥的超壓保護(hù)。此安全閥熱態(tài)試驗(yàn)臺(tái)架和工藝方法具有防止安全閥測試過程頻跳、測量精度高、安全性性強(qiáng)、系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、自動(dòng)化程度高的優(yōu)點(diǎn)。下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。
[0075]實(shí)施例
[0076]被測閥門:核電主蒸汽安全閥，整定壓力8.7MPag,公稱通徑200mm,排量486ton/h0
[0077](I)啟動(dòng)鍋爐，將蒸汽排放到蓄能器及測試系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)熱。
[0078](2)結(jié)合鍋爐啟動(dòng)過程和蓄能器/測試系統(tǒng)預(yù)熱過程，以節(jié)省時(shí)間。過程升溫控制容器內(nèi)外壁溫不超過50°C，每隔半小時(shí)左右開容器底部的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥排放冷凝水。
[0079](3)當(dāng)儲(chǔ)能器以及試驗(yàn)容器的壓力達(dá)到6.96Mpag時(shí)，關(guān)閉實(shí)驗(yàn)容器入口管道上的小口徑和大口徑調(diào)節(jié)閥門，停止對(duì)實(shí)驗(yàn)容器升壓。鍋爐穩(wěn)定后控制壓力為19.3Mpag。
[0080](4)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)容器上安裝的安全閥開高的激光測試裝置和電磁測量裝置的初始值。
[0081](5)鍋爐連續(xù)向儲(chǔ)能器充壓。當(dāng)儲(chǔ)能器壓力達(dá)到19.3Mpag時(shí)，開啟實(shí)驗(yàn)容器入口管道上的小口徑調(diào)節(jié)閥門，使儲(chǔ)能器的蒸汽流入實(shí)驗(yàn)容器，控制升壓速度2psi/s左右，使實(shí)驗(yàn)容器壓力升高到7.73Mpag。當(dāng)實(shí)驗(yàn)容器壓力達(dá)到該數(shù)值后，開啟實(shí)驗(yàn)容器入口管道上的大口徑調(diào)節(jié)閥門，控制實(shí)驗(yàn)容器壓力為8.86Mpag同時(shí)PLC控制系統(tǒng)的掃描周期由常規(guī)掃描轉(zhuǎn)換為快速掃描，快速掃描時(shí)只掃描安全閥的開高的激光測試裝置、開高的電磁測量裝置、實(shí)驗(yàn)容器的壓力儀表。快速掃描IOs結(jié)束，PLC再轉(zhuǎn)換為慢速掃描。
[0082](6)當(dāng)安全閥起跳并達(dá)到額定開高，維持穩(wěn)定排放5秒，完成安全閥起跳及穩(wěn)定排放實(shí)驗(yàn)。此時(shí)關(guān)閉實(shí)驗(yàn)容器入口管道上的小口徑調(diào)節(jié)閥門，慢慢關(guān)閉大口徑調(diào)節(jié)閥門，觀察安全閥回座性能，當(dāng)判斷安全閥回座后，快速關(guān)閉大口徑調(diào)節(jié)閥門同時(shí)開啟快速放空閥，使實(shí)驗(yàn)容器壓力降到7.73Mpa。
[0083]主蒸汽安全閥的機(jī)械性能測試結(jié)果如圖6所示。由開高的變化可知，在安全閥IOs測試過程中只發(fā)生了一次開啟和回座，未出現(xiàn)安全閥頻跳現(xiàn)象。安全閥試驗(yàn)過程穩(wěn)定、未發(fā)生被測安全閥超壓損壞等安全事故。為更直觀觀察安全閥開啟和回座過程，將圖6在1000?IllOms和5900?6100ms曲線變化趨勢局部放大，結(jié)果如圖7和圖8所示。由圖7可見，在1020ms下激光探頭測得激光反射信號(hào)，安全閥開啟；1070ms上激光探頭測得激光反射信號(hào)，安全閥達(dá)到額定開高；即安全閥可在50ms內(nèi)達(dá)到全開高。電磁測量裝置的相應(yīng)時(shí)間為30ms，存在滯后，其顯示在IlOOms達(dá)到額定開高。所以，采用上下加光探頭方法可精確地測量安全閥達(dá)到額定開高的時(shí)間，測試的精度為IOms。
【權(quán)利要求】
1.一種測試安全閥熱態(tài)機(jī)械性能的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述試驗(yàn)裝置包括試驗(yàn)臺(tái)架和一套采集實(shí)驗(yàn)臺(tái)架的各儀表和傳感器數(shù)據(jù)并控制試驗(yàn)臺(tái)架的PLC控制系統(tǒng)49，所述的試驗(yàn)臺(tái)架包括:直流鍋爐1、汽水分離器2、儲(chǔ)能容器3、安全閥實(shí)驗(yàn)容器4通過管道依次連接；直流鍋爐1、汽水分離器2、儲(chǔ)能容器3、安全閥實(shí)驗(yàn)容器4的底部分別安裝有氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥17、18、19、20，汽水分離器2和儲(chǔ)能器3之間安裝有電動(dòng)開關(guān)閥5，儲(chǔ)能器3和試驗(yàn)容器4之間安裝有電動(dòng)開關(guān)閥6，一個(gè)快速啟閉的大口徑調(diào)節(jié)閥7與小口徑調(diào)節(jié)閥8并聯(lián)安裝于實(shí)驗(yàn)容器4的蒸汽入口管道上，實(shí)驗(yàn)容器4帶有一個(gè)測量實(shí)驗(yàn)容器壓力蒸汽的壓力測量系統(tǒng)9和一個(gè)隔離閥10，被測安全閥12安裝于隔離閥10上，隔離閥10進(jìn)出口管路上并聯(lián)一小口徑氣動(dòng)球閥11，激光測試裝置13和電磁測量裝置14安裝于被測安全閥12上，I個(gè)消音器15與被測安全閥12出口相連，一個(gè)快速放空閥門16，通過管道與實(shí)驗(yàn)容器4相連； 其中，所述的大口徑調(diào)節(jié)閥7為等百分比氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，包括遠(yuǎn)程控制的手操器29，智能定位器28，現(xiàn)場設(shè)置的儲(chǔ)氣罐22，儲(chǔ)氣罐22的進(jìn)口和出口管道上分別設(shè)置有加壓閥21和放大器23，加壓閥21連接智能定位器28，智能定位器28經(jīng)放大器23與氣動(dòng)執(zhí)行器25相連，電磁閥放空閥24安裝在氣動(dòng)執(zhí)行器25上，限位開關(guān)26和閥門組件27與智能定位器28相連； 所述的手操器面板有一手輪30和開關(guān)按鈕31，手輪30的直徑為20mm，轉(zhuǎn)動(dòng)I~2圈達(dá)到手操器滿量程，手操器的精度為± I~3 %，手操器上有電流指示表32，量程為O~24mA ; 所述的蒸汽壓力測量系統(tǒng)9包括:一條與立式儲(chǔ)水罐35連接的U型引壓管33，引壓管33的最低處安裝有排污閥45，儲(chǔ)水罐35的頂部有放空閥34，底部有排污閥44，引壓管33的公稱直徑為25mm，儲(chǔ)水罐35的引壓管進(jìn)口位置比U型引壓管33最低處高150~300mm，儲(chǔ)水罐35的頂端比U型引壓管33的最高處低150~300mm，儲(chǔ)水罐上安裝有壓力變送器37,39和壓力表36、38，在壓力變送器和壓力表與儲(chǔ)水罐35之間安裝有儀表角閥40、41、42、43 ；· 所述的激光測試裝置13為兩個(gè)反射型的激光探頭，一個(gè)激光探頭46安裝于被測安全閥起跳前閥桿48上端面下方0.5~1.5mm處；另一個(gè)激光探頭47安裝于被測安全閥起跳前閥桿48上端面上方額定開高-0.5mm處，兩個(gè)激光探頭距離閥桿的水平距離為100~300mm，探頭的響應(yīng)時(shí)間為50~100 μ s ; 所述的電磁測量裝置14為環(huán)形電感式位移傳感器，傳感器測量開高范圍為10~50mm，測量精度為±5%，響應(yīng)時(shí)間為30ms，輸出信號(hào)為O~20mA電流，傳感器探頭垂直安裝于安全閥閥桿48上方水平的支架上，探頭與被測安全閥閥桿的垂直距離為額定開高值再加上5 ~IOmm ； 所述的PLC控制系統(tǒng)49通過數(shù)據(jù)線與所述的試驗(yàn)臺(tái)架相連，PLC數(shù)字量的輸入輸出卡件的掃描周期小于10 μ S，模擬量的輸入輸出卡件的掃描周期小于10ms。
2.一種測試安全閥熱態(tài)機(jī)械性能的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的直流鍋爐I的排量不低于5ton/h，蒸汽過熱度精度為±3°C，蒸汽過熱度在50°C內(nèi)可調(diào)，干度>98% ； 所述的汽水分離器2的容積為3~IOm3 ； 所述的儲(chǔ)能器3的容積為20~40m3 ； 所述的安全閥實(shí)驗(yàn)容器4的容積為5~15m3 ； 所述隔離閥10為氣動(dòng)閘閥，公稱通徑為250~400mm ；所述小口徑氣動(dòng)球閥11公稱通徑為10~30mm 所述的大口徑調(diào)節(jié)閥?的全閉到全開時(shí)間為0.5s~2s，閥門由全開到全閉時(shí)間為I~3s，調(diào)節(jié)閥口徑為178mm ;調(diào)節(jié)閥氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的氣源為0.6~1.0MPa的壓縮空氣；所述的手操器的供電電源為24V直流電，輸出為4~20mA直流電流； 所述小口徑調(diào)節(jié)閥8為氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，閥口徑為12.7mm,閥門由全開到全閉的時(shí)間為3s ； 所述快速放空閥門16為氣動(dòng)球閥，公稱通徑為50_，全行程時(shí)間為0.5~Is ; 所述電動(dòng)開關(guān)閥5為氣動(dòng)閘閥，公稱通徑為50mm，全行程時(shí)間為5~IOs ; 所述電動(dòng)開關(guān)閥6為氣動(dòng)閘閥，公稱通徑為300_，全行程時(shí)間為5~15s ; 所述氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥17、18、19、20的閥口徑為6.25_，閥門啟閉時(shí)間I~3s。
3.—種測試安全閥熱態(tài)機(jī)械性能的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的汽水分離器2容積5m3 ;儲(chǔ)能器3容積為30m3 ;安全閥實(shí)驗(yàn)容器4容積為IOm3 ;隔離閥10的公稱通徑為300mm ；小口徑氣動(dòng)球閥11公稱直徑為15mm ;大口徑調(diào)節(jié)閥的閥門全閉到全開時(shí)間為ls，閥門由全開到全閉時(shí)間為1.5s。
4.一種測試安全閥熱態(tài)機(jī)械性能的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的連接放大器23和儲(chǔ)氣罐22的管道直徑20mm ;管道的長度為1.5m ;儲(chǔ)氣罐22的體積為3m3 ； 所述手操器的手輪30轉(zhuǎn)動(dòng)1.5圈達(dá)到手操器滿量程；手操器的精度±1.5%。；所述的快速放空閥門16的全·行程時(shí)間為0.8s,電動(dòng)開關(guān)閥5的全行程時(shí)間為8s，電動(dòng)開關(guān)閥6的全行程時(shí)間為10s，氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥17、18、19、20的閥門啟閉時(shí)間為2s。
5.一種測試安全閥熱態(tài)機(jī)械性能的試驗(yàn)裝置，其特征在于，在所述的蒸汽壓力測量系統(tǒng)9中，儲(chǔ)水罐35的引壓管進(jìn)口位置比U型引壓管33最低處高200mm，儲(chǔ)水罐35的頂端比U型引壓管33的最高處低200mm。
6.一種測試安全閥熱態(tài)機(jī)械性能的試驗(yàn)裝置，其特征在于，在所述的激光測試裝置13中，兩個(gè)激光探頭距離閥桿的水平距離為200mm，探頭的響應(yīng)時(shí)間為80 μ s ; 所述的激光探頭46安裝于被測安全閥起跳前閥桿48上端面下方Imm處； 所述的電磁測量裝置14的傳感器探頭距離被測安全閥閥桿的垂直距離為額定開高值再加7_。
7.一種基于權(quán)利要求1所述的試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法，其特征在于，所述的試驗(yàn)方法包括如下步驟: (1)啟動(dòng)鍋爐，將蒸汽排放到儲(chǔ)能器及測試系統(tǒng)中進(jìn)行臺(tái)架預(yù)熱，并開啟PLC控制系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控，掃描周期固定為5~IOs的一個(gè)數(shù)值的常規(guī)掃描； (2)進(jìn)行過程升溫控制容器內(nèi)外壁溫不超過50°C，每隔半小時(shí)開氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥排放冷凝水； (3)當(dāng)儲(chǔ)能器以及試驗(yàn)容器的壓力達(dá)到80%被測安全閥整定壓力時(shí)，關(guān)閉實(shí)驗(yàn)容器入口管道上的小口徑和大口徑調(diào)節(jié)閥門，停止對(duì)實(shí)驗(yàn)容器升壓； (4)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)容器上安裝激光測試裝置和電磁測量裝置的初始值； (5)鍋爐連續(xù)向儲(chǔ)能器充壓，當(dāng)壓力達(dá)到預(yù)設(shè)值后開啟實(shí)驗(yàn)容器入口管道上的小口徑調(diào)節(jié)閥門，使儲(chǔ)能器的蒸汽流入實(shí)驗(yàn)容器，控制升壓速度為2psi/s，將實(shí)驗(yàn)容器壓力升高到90%的被測安全閥整定壓力，當(dāng)實(shí)驗(yàn)容器壓力達(dá)到該數(shù)值后，開啟實(shí)驗(yàn)容器入口管道上的大口徑調(diào)節(jié)閥門，控制實(shí)驗(yàn)容器壓力為103%被測安全閥整定壓力；同時(shí)PLC控制系統(tǒng)的掃描周期由常規(guī)掃描轉(zhuǎn)換為快速掃描，掃描周期為10ms，快速掃描時(shí)只掃描測量安全閥開高的激光探頭、電磁測量裝置、蒸汽壓力測量系統(tǒng)中的壓力變送器，快速掃描IOs結(jié)束，PLC再轉(zhuǎn)換為常規(guī)掃描； 當(dāng)實(shí)驗(yàn)容器壓力到達(dá)110%整定壓力，PLC系統(tǒng)自動(dòng)安全連鎖關(guān)閉實(shí)驗(yàn)容器進(jìn)氣管道上的電動(dòng)開關(guān)閥并開啟快速放空閥門，實(shí)驗(yàn)容器壓力降至被測安全閥80 %整定壓力時(shí)手動(dòng)復(fù)位關(guān)閉快速放空閥門； (6)當(dāng)安全閥起跳并達(dá)到額定開高，維持穩(wěn)定排放5秒，完成安全閥起跳及穩(wěn)定排放實(shí)驗(yàn)，關(guān)閉實(shí)驗(yàn)容器進(jìn)氣管道上的小口徑調(diào)節(jié)閥門，慢慢關(guān)閉大口徑調(diào)節(jié)閥門，觀察安全閥回座性能，當(dāng)判斷安全閥回座后，快速關(guān)閉大口徑調(diào)節(jié)閥門同時(shí)開啟快速放空閥，使實(shí)驗(yàn)容器壓力降到被測安全閥的80%整定壓力； (7)當(dāng)實(shí)驗(yàn)容器升壓至安全閥開啟時(shí)，將下激光探頭檢測到的反射的激光信號(hào)由無變?yōu)橛袝r(shí)的實(shí)驗(yàn)容器壓力記錄為整定壓力；安全閥回座時(shí)，下激光探頭檢測到激光信號(hào)由有變?yōu)闊o時(shí)的實(shí)驗(yàn)容器壓力值為回座壓力；一個(gè)10秒的測試時(shí)間內(nèi)，上、下激光探頭檢測到反射的激光信號(hào)由無變?yōu)橛兴钑r(shí)間差值為安全閥達(dá)到額定開高所需時(shí)間；將PLC系統(tǒng)記錄與控制室操作人員記錄的安全閥開啟和回座時(shí)的壓力相對(duì)照核實(shí)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)安全閥產(chǎn)品規(guī)格及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，判斷是否繼續(xù)重復(fù)實(shí)驗(yàn)或?qū)Π踩y現(xiàn)場調(diào)試后重新試驗(yàn)直至試驗(yàn)合格或現(xiàn)場決定終止試驗(yàn)； (8)按⑷~(7)步驟，完成另外2次連續(xù)試驗(yàn)； 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行偏差分析，若測得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在ASME規(guī)范規(guī)定的精確度的公差范圍內(nèi)，成功完成實(shí)驗(yàn)，否則終止實(shí)驗(yàn)，分析原因`及調(diào)整后另行測試。
【文檔編號(hào)】G01M13/00GK103852245SQ201210512317
【公開日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2012年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月4日
【發(fā)明者】于新海, 涂善東, 軒福貞, 迮曉鋒, 艾麗, 張斌, 陸榮華 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)