安全阀在线检测新技术研究

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1、石油机械一28一CHINAPETROLEUMMACHINERY2009年第37卷第8期●专题研究安全阀在线检测新技术研究郭崇志梁寒雨(华南理工大学机械与汽车工程学院)摘要在线校验技术存在的人为操作因素对检测结果影响很大，校验时的开敞性造成人为介质泄漏，安全性差的问题，且许多安全阀在实施在线检测之后阀心不能回座，从而导致密封失效和泄漏，形成新的安全隐患。为此，尝试将传统的安全阀阀心结构设计成阀心传感器，利用数据采集软件，结合变送器、数据采集卡、计算机等组成测试系统，以实现安全阀运行状态的实时检测。进行

2、了阀心传感器标定试验、水压试验、气压试验。水压试验的目的主要是利用水压造成阀口的启闭过程状态变化，从而初步了解整个数据采集装置的性能。利用阀心传感器配置得到安全阀检测系统所完成的现场试验表明，与标准传感器相比，阀心传感器具有测试数据精度高，刻画安全阀全启过程准确细致，更符合测试数据重现性好等优点。关键词安全阀在线检测阀心传感器测试系统试验验证全阀带压校验。而且目前使用中常常发现的问题0引言是，许多本来运行正常的安全阀，尤其是生产系统中某些重要部位、价值昂贵或高精度的安全阀，在目前，安全阀校验或检测技

3、术主要有离线校实施上述检测之后阀心不能回座，从而导致密封失验和在线校验_5l_2大类。离线校验技术比较效和泄漏，形成新的安全隐患。对于容易引起火灾成熟，该技术需将待检的安全阀从生产系统中分离爆炸，有毒、剧毒危险扩散的重大危险源介质或贵出来，除了冗余布置的安全泄放系统外，待检安全重介质用安全阀，造成人为介质排放，引起的潜在阀与系统的分离往往需要生产系统停车，从而导致危害性更大，事实上这方面仍然是上述检测技术的长周期运行的生产装置安全阀年检很难实施。由于应用死区。无法落实安全阀年检，从而埋下了事故隐患。

4、为了为此，笔者尝试将传统的安全阀阀心结构设计既满足长周期运行的要求，又能实现安全阀的年成阀心传感器，利用数据采集软件，结合变送器、检，人们提出了安全阀在线校验技术，其主要目的数据采集卡、计算机等组成测试系统，以实现安全是寻求一种能够对运行中的安全阀进行快速性能参阀运行状态的实时检测。数校验的技术手段，使得安全阀的校验变得简便和迅速。目前，国内外文献报道的在线校验技术其原1阀心传感器理主要还是利用外加提举力(利用液压或气压作为驱动介质)的校验装置，其特点是使用外力强新型安全阀在线检测采用的测试系统流程

5、图如行提升安全阀的阀杆，使安全阀在内压和外力的作图1所示。用下开启，其问检测压力，再通过计算调整整定压匪lH秦羹据l力，从而实现安全阀的带压校验。此方法的缺点是人为操作因素对检测结果的影响很大，校验时的开图1安全阀在线检测系统流程图敞性造成人为介质泄漏，安全性较差。因此，不适其中，阀心传感器结构如图2所示。在阀心的合有毒、有害、易燃、易爆和贵重介质场合下的安弹性敏感区安装了传感器级的BF350一(15)KA具有在线检测功能的安全阀及其检测系统已获国家专利，专利号：ZL200510033124．0。2

6、009年第37卷第8期郭崇志等：安全阀在线检测新技术研究一29一圆膜应变计，相关参数如表1所示，组成全桥电路布置图如图5所示，所得到的阀心传感器标定曲线进行检测。阀心传感器既保留了安全阀阀心原有功如图6所示。能，同时具备检测功能。模型IIL=：：：：：!!：三一I伏级信号输出l一变送器卜_===J万用表伏级信号输出卜—l标准砝码加压应变计图2阀心传感器结构示意图表1圆膜应变计参数2阀心传感器性能分析研究图6阀心传感器标定曲线由图6可知，阀心传感器有很好的线性度，拟2．1阀心膜片结构数值分析为了验证设

7、计方案的可行性，用ANSYS软件合出的电压信号和压力信号关系式为：‘P=0．647U一0．0452对设计的阀心传感器进行有限元数值分析。实体建其拟合度达到0．99996。模采用轴对称平面单元PLANE82，创建的阀心二维截面模型如图3所示，加载的最大工作压力为试验测得阀心传感器相关参数为：传感器精度1．4MPa为0．9％F．S，满量程输出(F．S)为0～1．4MPa，在1．4MPa时的灵敏度为0．3828mV／V，变送器输入直流电压为12V，输出直流电压为6V，放大倍数为954。表2为试验测试得到的

8、传感器主要技术指标。表2测试得到的传感器主要技术指标图3检测元件的二维截面模型图4为分析结构后处理得到的VonMiese应力云图。阀瓣材料为高合金钢，由图4可见，阀由表2可知，设计的传感器符合一般传感器的心膜片与支承90。转角处应力最大，其值为85．2技术指标。MPa，远小于最大许用应力。由此可知，阀心传感器在最高工作压力作用下具有足够的安全性。3试验验证3．1水压试验水压试验装置布置图如图7所示。8017880．196E+080．383E+080．571E+删0．7