CN103925260A - 一种安全阀试验系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种安全阀试验系统，包括蓄能器和增压缸，蓄能器用于向增压缸输出高压的第一工作介质，增压缸利用第一介质的高压向待测安全阀输出更高压力的第二工作介质，以对安全阀的启溢闭性能进行测试。本系统是通过增压缸进行对蓄能器输出的较低压力的第一工作介质升压，得到符合安全阀测试规程要求的高压第二工作介质，而不是利用大功率液压动力站向安全阀直接输出符合安全阀测试规程的高压工作介质，因此能够节省大量电能，从而能够避免巨大的电能浪费。

Description

一种安全阀试验系统

技术领域

本申请涉及安全阀技术领域，更具体地说，涉及一种安全阀试验系统。

背景技术

安全阀广泛应用在液压系统，如矿用液压支架、大型起重设备等，目前在对高压大流量安全阀进行安全性测试时，为满足工艺需求，一般需要配置大功率液压动力站输出高压大流量工作介质以对安全阀进行安全测试，这种大功率液压动力站需要耗费大量的电能，造成巨大的浪费。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种安全阀试验系统，用于对安全阀进行测试，以避免巨大的电能浪费。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种安全阀试验系统，包括：

蓄能器，用于输出预设压力的第一工作介质；

增压缸，用于利用所述第一工作介质的压力输出其压力符合耐压阀测试规程规定的第二工作介质；

所述第二工作介质用于输出到待测安全阀，用于对所述安全阀的启溢闭特性进行试验。

优选的，所述蓄能器设置有：

充放控制模块，设置在用于连通所述蓄能器与所述增压缸的第一管路上，用于稳定所述第一工作介质的压力和流量。

优选的，所述充放控制模块包括：

压力控制单元，设置在所述第一管路上，用于控制所述蓄能器的出口最高压力；

流量控制单元，设置在所述第一管路上，用于控制所述第一介质的流量。

优选的，所述充放控制模块还包括：

安全阀单元，设置在所述第一管路上，用于当所述压力控制单元异常时，保证进入所述增压缸的第一工作介质在预设安全压力范围之内。

优选的，所述充放控制模块还包括：

充液安全阀，设置在用于连通所述蓄能器与充液装置的第二管路上，用于限定预充入所述蓄能器的所述第一工作介质的最高压力；

所述充液装置用于向所述蓄能器预充入所述第一工作介质。

优选的，所述充放控制模块还包括：

最低压力控制单元，设置在所述第一管路上，用于限定所述蓄能器的最低放油压力。

优选的，所述蓄能器为多台，用于同时向所述增压缸输出所述第一介质。

优选的，所述第一工作介质为液压油，所述第一工作介质的压力为18.8～24.5MPa。

优选的，所述第二工作介质为液压油或矿用乳化液，所述第二工作介质的压力为80MPa。

优选的，所述增压缸的增压比为1:3.5～1:4.5。

从上述技术方案可以看出，本申请提供的安全阀试验系统包括蓄能器和增压缸，蓄能器用于向增压缸输出高压的第一工作介质，增压缸利用第一介质的高压向待测安全阀输出更高压力的第二工作介质，以对安全阀的启溢闭性能进行测试。本系统是通过增压缸进行对蓄能器输出的较低压力的第一工作介质升压，得到符合安全阀测试规程要求的高压第二工作介质，而不是利用大功率液压动力站向安全阀直接输出符合安全阀测试规程的高压工作介质，因此能够节省大量电能，从而能够避免巨大的电能浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种安全阀试验系统的结构图；

图2为本申请另一实施例提供的一种安全阀试验系统的结构图；

图3为本申请又一实施例提供的一种安全阀试验系统的结构图；

图4为本申请又一实施例提供的一种安全阀试验系统的结构图；

图5为本申请又一实施例提供的一种安全阀试验系统的结构图；

图6为本申请又一实施例提供的一种安全阀试验系统的结构图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例一

图1为本申请实施例提供的一种安全阀试验系统的结构图。

如图1所示，本实施例提供的安全阀试验系统包括蓄能器10和增压缸20，蓄能器10与增压缸20相连通。

蓄能器10用来释放压力值为预设压力的第一工作介质，第一工作介质通过用于连通蓄能器10与增压缸20的管路进入20增压缸，增压缸20利用第一工作介质的压力输出符合耐压阀测试规程要求的第二工作介质。

第二工作介质输出到待测安全阀21，用于对该待测安全阀21的启溢闭性能进行测试。

从上述技术方案可以看出，本实施例提供的安全阀试验系统包括蓄能器和增压缸，蓄能器用于向增压缸输出高压的第一工作介质，增压缸利用第一介质的高压向待测安全阀输出更高压力的第二工作介质，以对安全阀的启溢闭性能进行测试。本系统是通过增压缸进行对蓄能器输出的较低压力的第一工作介质升压，得到符合安全阀测试规程要求的高压第二工作介质，而不是利用大功率液压动力站向安全阀直接输出符合安全阀测试规程的高压工作介质，因此能够节省大量电能，从而能够避免巨大的电能浪费。

本实施例中的第一工作介质优选液压油，第二工作介质优选矿用乳化液，但是为了将本系统应用到其他领域，第二工作介质还可以同样是液压油。

为了适应对2000L/min安全阀的测试需求，本实施例提供的安全阀试验系统的参数设定如下：

额定流量：2000L/min；

额定压力：80MPa；

启溢时间持续1秒；

工作介质：乳化液介质(MT76-2002)；

工作介质温度：10～70℃,环境温度：0～40℃；

流量测试范围：40～2000L/min；

压力上升梯度为120～160MPa/s。

根据安全阀21实际工况要求，可做瞬态试验，设定试验时间为1s。可以采用包含多个蓄能器10的蓄能器组做能源系统，按照t＝1s试验时间，流量q＝2000L/min，压力P＝75MPa，容积效率取η＝0.9，则需要的乳化液总容积V为：

V＝qt/η＝37.1L

增压缸20的两个腔的横截面积优选1：3.5到1：4.5之间，通过活塞杆相连接。

根据标准可以选用大缸内径d₁＝320mm，小缸内径d₂＝160mm；

则活塞的面积比

$P_1{V}_1=P_2{V}_2\⇒P_1{S}_{1}L=P_2{S}_{2}L$ $\⇒P_2/P_1=S_1/S_2=4$ (等温)；

由前面得出需要矿用乳化液容积V＝37.1L；

增压缸20的小腔需要容积V₂＝37.1L，大腔需要容积V₁＝37.1×4＝174.3L；

增压缸20输出流量q₂＝2000L/min；

增压缸20输入流量q₁＝2000×4＝8000L/min；

增压缸20的行程为L，根据V＝SL；

得出 $L=\frac{V}{S*n}=\frac{V_1}{S*n}=\frac{V_2}{S_2*n}=\frac{37.1}{4*{{\mathrm{\πd}}_1}^2/4}=460.5\mathrm{mm};$

增压缸20活塞速度为ν，

考虑增压缸20行程余量15％，取L＝0.461*1.15＝0.530mm；

根据液压缸行程标准系列这里取600mm；

整理后得出下列油缸参数：

增压缸20活塞速度ν＝0.6m/s；

增压缸20行程L＝0.6m；

大缸内径d₁＝320mm，小缸内d₂＝160mm；

增压比1：4；

输入压力最高19.6MPa、最低18MPa；

输出压力最高80MPa；

输入流量最大8000L/min,输出最大流量2000L/min。

根据以上参数对蓄能器10的参数进行确定：

矿用乳化液始终保持流量2000L/min，压力为80MPa。按照1：4的增压比，1秒钟放油时间，计算得蓄能器10输出容积ΔV＝148.2L，输出流量q₁＝8000L/min。

蓄能器组的总输出有效容积ΔV,考虑蓄能器余量问题油路损失、油缸阻力损失、以及泄漏取系数1.25。

ΔV＝1.25×148.1＝185.2L。

可以选择公称压力为33MPa的蓄能器。

蓄能器10充气压力P₀＝0.25P₁～0.9P₂；

式中P₂＝24.5MPa为最高工作压力，P₁＝18.8MPa最低工作压力；

故P₀＝6.75～16.92(MPa)；

蓄能器10工作时间短并且需要瞬时释放大量油液，P₀取较大值，所以取P₀＝16.5MPa；由于系统工作时间小于1min，所以蓄能器工作在绝热过程，需要蓄能器总容积V₀如下：

$V_0=\frac{\mathrm{\ΔV}}{p_0^{\frac{1}{k}}[{\left(\frac{1}{p_1}\right)}^{\frac{1}{k}}-{\left(\frac{1}{p_2}\right)}^{\frac{1}{k}}]}=\frac{192.6}{{14}^{\frac{1}{1.4}}[{\left(\frac{1}{26}\right)}^{\frac{1}{1.4}}-{\left(\frac{1}{16}\right)}^{\frac{1}{1.4}}]}=1180L$

P₀—蓄能器充气压力，V₀—蓄能器体积；

P₁—蓄能器最低工作压力，V₁—相应于最低工作压力时气体体积；

P₂—蓄能器最高工作压力，V₂—相应于最高工作压力时气体体积；

V₀—有效容积；

按照每组蓄能器为一个20L活塞式蓄能器配两个40L氮气瓶共100L

需要蓄能器组数组；

由上可知需要配置为每组一个20L活塞式蓄能器和两个40L个皮囊式蓄能器的蓄能器组11.8组，这里选择12组足以满足正常试验1秒钟的要求。

蓄能器单组输出流量q＝925.9L/min，12组蓄能器输出流量q_总＝11111.1L/min。q_总>q₁＝8000L/min，符合流量要求。

蓄能器10部分参数确定：

蓄能器放油时间为1秒；

一个20l活塞式蓄能器配两个40L氮气瓶；

蓄能器10工作压力范围为18～27MPa；

蓄能器充油压力为16.5MPa；

系统流量两路合计2400L/min。

以上设计参数能满足本实施例提供的安全阀试验系统的试验目的。

由于设置有多组蓄能器10，为此本实施例还设置有蓄能器充油分块(未示出)，蓄能器充油分块的作用主要是用于蓄能器充油和放油过程中，各组蓄能器之间的干扰屏蔽，即在充油和放油过程中，各组蓄能器之间不会产生压力流量冲击干扰。

实施例二

蓄能器10的放油过程是一个不可控的自由减压放油过程，因此必须对放油过程进行干预，以得到较为平稳的油流，为此提出以下实施例。

图2为本申请另一实施例提供的一种安全阀试验系统的结构图。

如图2所示，本实施例是在上一实施例的基础上增设了充放控制模块30。该充放控制模块30设置在用于连通蓄能器10与增压缸20的管路上，用于对蓄能器10输出的油流进行控制，以得到压力和流量较为稳定的油流。

充放控制模块30包括压力控制单元31和流量控制单元32，两者串联设置，均设置在用于连通蓄能器10与增压缸20的管路上。

压力控制单元31的作用是限定蓄能器10的出口的预设最高压力。它是一套起到定值减压功能的插装阀组件，当蓄能器10出口的压力高至预设的最高压力时，控制阀组自动关闭，保证蓄能器10放出的油液压力不超过该最高压力。

流量控制单元32的作用是限定蓄能器10的出口最大流量。它是一套起到流量控制功能(调速功能)的插装阀组件，当蓄能器出口的流量至预设的最高流量时，控制阀组内的压力补偿器工作，使得节流阀两端保持相同的压差，保证蓄能器出口的油液流量不超过设定值。

从上述技术方案可以看出，通过增设充放控制模块30，可以使蓄能器10输出的油流保持预设压力和流量，使得蓄能器10的放油过程变得平稳可控。

实施例三

图3为本实施例提供的另一种安全阀试验系统的结构图。

如图3所示，本实施例提供的安全阀试验系统为了在试验时更为安全，在上一实施例的基础上增加了安全阀单元22，安全阀单元22与增压缸20的进口相连通。

安全阀单元22的作用主要是在蓄能器10在放油过程中，在压力控制单元31工作异常的情况下工作，保证进入增压缸出口的油液压力不超过预设压力，以保证增压缸20的安全工作。

实施例四

图4为本申请实施例提供的又一种安全阀试验系统的结构图。

如图4所示，本实施例是在上一实施例的基础上增设了最低压力控制单元33。

该最低压力控制单元33为充放控制模块30的一部分，设置在用于连通蓄能器10与增压缸20的管路上，并直接与蓄能器10的出口相连通。用于限定蓄能器10最低放油压力，以保护蓄能器10。它是一套起到顺序功能的插装阀组件，当蓄能器10的压力低至预设的最低压力时，控制阀组自动关闭，保证蓄能器10在达到最低压力时停止放油。

实施例五

图5为本申请又一实施例提供的一种安全阀试验系统的结构图。

如图5所示，本实施例是在上一实施例的基础上增设了充液安全阀12。

在蓄能器10每次放油完毕后需要向其中再次充入液压油，以备下次测试使用，充油装置11的出油口与蓄能器10的出油口直接相连通，为了保证充油时不超过预设压力以保护蓄能器10的安全，特增设充油安全阀12。

具体是充油安全阀12设置在用于连通充油装置11的出油口与蓄能器10的出油口的管路上，当充油装置11的出口压力超过预设最高压力时卸除该部分压力。

实施例六

图6为本申请又一实施例提供的一种安全阀试验系统的结构图。

本实施例中显示的蓄能器为多组，以满足高压大流量的测试需求。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种安全阀试验系统，其特征在于，包括：

蓄能器，用于输出压力为预设压力的第一工作介质；

增压缸，用于利用所述第一工作介质的压力输出压力符合耐压阀测试规程规定的第二工作介质；

所述第二工作介质用于输出到待测安全阀，用于对所述安全阀的启溢闭特性进行试验。

2.如权利要求1任一项所述的安全阀试验系统，其特征在于，所述蓄能器设置有：

充放控制模块，设置在用于连通所述蓄能器与所述增压缸的第一管路上，用于稳定所述第一工作介质的压力和流量。

3.如权利要求2所述的安全阀试验系统，其特征在于，所述充放控制模块包括：

压力控制单元，设置在所述第一管路上，用于控制所述蓄能器的出口最高压力；

流量控制单元，设置在所述第一管路上，用于控制所述第一介质的流量。

4.如权利要求3所述的安全阀试验系统，其特征在于，所述充放控制模块还包括：

安全阀单元，设置在所述第一管路上，用于当所述压力控制单元异常时，保证进入所述增压缸的第一工作介质在预设安全压力范围之内。

5.如权利要求3所述的安全阀试验系统，其特征在于，所述充放控制模块还包括：

充液安全阀，设置在用于连通所述蓄能器与充液装置的第二管路上，用于限定预充入所述蓄能器的所述第一工作介质的最高压力；

所述充液装置用于向所述蓄能器预充入所述第一工作介质。

6.如权利要求3所述的安全阀试验系统，其特征在于，所述充放控制模块还包括：

最低压力控制单元，设置在所述第一管路上，用于限定所述蓄能器的最低放油压力。

7.如权利要求1～6任一项所述的安全阀试验系统，其特征在于，所述蓄能器为多台，用于同时向所述增压缸输出所述第一介质。

8.如权利要求7所述的安全阀试验系统，其特征在于，所述第一工作介质为液压油，所述预设压力为18.8～24.5MPa。

9.如权利要求8所述的安全阀试验系统，其特征在于，所述第二工作介质为液压油或矿用乳化液，所述第二工作介质的压力为80MPa。

10.如权利要求9所述的安全阀试验系统，其特征在于，所述增压缸的增压比为1:3.5～1:4.5。