CN106052969B - 一种阀门阀杆填料处气体泄漏检测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种阀门阀杆填料处气体泄漏检测装置和方法，采用疏水膜片和空气探测器组成的检测阀门阀杆填料处气体泄漏的装置，该装置包括：疏水膜片、水槽、密封圈、数个固定检测设备用的螺孔和利用超声波制成的空气探测器。通过疏水膜片将液体封装在该装置的水槽内，从阀杆填料处泄漏的气体经过下疏水膜片进入水槽内，在水槽液体中产生气泡，再利用空气探测器检测气泡，从而实现对阀杆填料处气体泄漏检测。该试验装置具有结构简单，操作方便，可以实现实时监测等特点。

Description

一种阀门阀杆填料处气体泄漏检测装置和方法

技术领域

本发明属于阀门技术领域，具体涉及一种检测阀门阀杆填料处气体泄漏的试验装置和试验方法。

背景技术

阀门是输气管道的重要组成部分，关键部位的阀门失效会导致生产操作的困难、增加事故几率，给安全生产运行带来潜在的事故隐患，而阀门最主要的失效方式是泄漏失效。

不同泄漏形式所造成的经济损失和对环境的污染程度又因介质的特性的不同而有所不同。如果是气体介质，则很容易在空气中扩散传播，其污染半径就会较大。常见的介质为气体的阀门泄漏形式主要包括：阀门填料处泄漏，阀体和阀盖泄漏、密封面泄漏、密封圈泄漏、关闭件泄漏以及法兰连接处泄漏，而主要的还是填料处泄漏。阀门阀杆填料处气体泄漏是各种装置中最常见的，也是最难克服的一个故障。

检测阀门阀杆填料处气体泄漏的方法可归结为以下几种：通过鼻闻和使用纤细小棍测试的方法、通过气体检测仪检测、使用肥皂水等检漏液检查各密封部件，如果有连续的肥皂泡产生，则说明阀门存在泄漏、可以通过是否有逃逸气体发出的尖锐刺耳的声音来判断、用塑料薄膜或胶带缠住连接处观察薄膜情况、通过检测阀杆与填料接触表面润滑剂加料口处压力的变化，判断是否出现泄漏。这几种方法可以用于判断是否有出现泄漏，但可操作性不强。

目前，针对阀杆填料处气体泄漏检测的试验装置和试验方法还存在严重的技术缺陷和空白。为保证阀门在运行过程中的安全性，非常有必要设计一种检测阀杆填料处气体泄漏的设备或者仪器，为阀门的安全生产提供保障。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题和实际需求，本发明的目的在于提供一种阀门阀杆填料处气体泄漏检测装置和方法。使用本发明设计的装置可以快速有效的检测阀门阀杆填料处气体泄漏状况，也可进行实时监测，保证阀门运行过程中的安全可靠性。

本发明的技术方案如下：

一种阀门阀杆填料处气体泄漏检测装置，其特征在于，所述检测装置安装在阀门上，所述检测装置包括四周围合的水槽19，在所述水槽19的两端设置用于封装液体的上疏水膜片6和下疏水膜片8；在所述水槽19两侧设置空气探测器20。

进一步，所述水槽19设置在凸台15内，所述水槽19由凸台15下表面贯穿至凸台15上表面，所述空气探测器20设置在所述凸台15两侧。

所述阀门阀杆填料处气体泄漏检测装置，优选的是，所述检测装置安装在阀门上，所述检测装置包括凸台15，在所述凸台15内设置四周围合的水槽19，所述水槽19由凸台15下表面贯穿至凸台15上表面，在所述水槽19的两端设置用于封装液体的上疏水膜片6和下疏水膜片8；在所述凸台15两侧设置空气探测器20。

进一步，所述上疏水膜片6和下疏水膜片8在水槽19的两端通过胶水粘接。

根据本发明所述一种阀门阀杆填料处气体泄漏检测装置，优选的是，所述水槽19为倾斜的圆柱体，圆柱水槽的圆孔轴线与凸台下表面呈30-60°角。

根据本发明所述一种阀门阀杆填料处气体泄漏检测装置，优选的是，所述检测装置为设置有轴孔17的半圆形结构，在半圆的直线边设置凸台15，所述轴孔17与阀门的压套3外圆同轴安装。

进一步，所述检测装置与压套3接触处设置密封圈一5，防止气体沿着压套3接触面泄漏。

进一步，在所述检测装置的轴孔17的内表面设置内沟槽一21，所述密封圈一5安装在所述内沟槽一21内；所述内沟槽一21在水槽19下端的孔口上方约2-200mm。

根据本发明所述一种阀门阀杆填料处气体泄漏检测装置，优选的是，所述检测装置的下表面与阀门的阀盖10表面接触，在接触处设置密封圈二7，防止气体沿着阀门的阀盖10接触面泄漏。

进一步，在所述检测装置与阀盖表面接触的下表面设置内沟槽二22，所述密封圈二7安装在内沟槽二22内；所述内沟槽二22在水槽19下端的孔口沿圆周外径方向约2-200mm。

根据本发明所述一种阀门阀杆填料处气体泄漏检测装置，优选的是，所述的上疏水膜片6和下疏水膜片8为超疏水陶瓷膜，所述超疏水陶瓷膜为将无机陶瓷膜疏水改性后而得到的；所述超疏水陶瓷膜，在0-6.5bar的压力测试下，水通量为零。

进一步，所述上疏水膜片6和下疏水膜片8在水槽19的上下两个孔口处通过胶水粘接。

根据本发明所述一种阀门阀杆填料处气体泄漏检测装置，优选的是，所述检测装置上设置数个螺孔，所述检测装置通过螺接固定连接在阀门上，优选用螺钉固定。

本发明还提供一种阀门阀杆填料处气体泄漏检测方法，将所述的检测装置安装在阀门的阀盖，从阀杆填料处有泄漏的气体经过下疏水膜片8进入水槽19，再经过上疏水膜片6排出；进入水槽19的气体，在水槽的液体中产生气泡，观察到空气探测器20的接收端超声波换能器28出现能量衰减，空气探测器20会输出有气泡产生信号。

进一步，所述检测装置的材料为钢或有机材料。

进一步，所述水槽液体为水或者其他无毒介质。

发明详述：

本发明所述的检测阀门阀杆填料处气体泄漏装置，所述的试验装置包括：一个试验用设备水槽19，该水槽19是一个倾斜的圆柱体，水槽19两头有用于封装液体27的上疏水膜片6和下疏水膜片8，装置上有防止气体泄漏的密封圈5与密封圈7，数个用于固定该检测装置和压盖的螺栓孔11、螺母一12和螺母二13，超声波气泡检测传感器做成的空气探测器20，空气探测器20用螺钉固定在阀盖上表面，分布在装置凸台15两侧。

本发明所述的检测阀门阀杆填料处气体泄漏装置，该装置安装在阀盖10上表面，该装置结构图如图2中的半圆结构，该装置的材料为钢或有机材料，装置凸台15处开一个倾斜的圆孔水槽19，水槽通道由装置凸台15下表面贯穿至凸台15上表面，圆柱水槽圆孔轴线与下表面呈30-60°角，呈一定角度保证空气探测器20发出的超声波可以穿透水槽液体27从而进行气泡检测，试验装置下表面与阀盖10上表面接触。在倾斜圆柱水槽19两个孔口处安装有上疏水膜片6和下疏水膜片8，上疏水膜片6和下疏水膜片8在水槽19的上下两个孔口处通过胶水粘接，上疏水膜片6和下疏水膜片8将液体封装在水槽19中。从阀杆填料9处泄漏的气体经过下疏水膜片8进入水槽液体27，再经过上疏水膜片6排出。气体进入水槽19，在水槽液体27中产生气泡25，观察到空气探测器20的接收端超声波换能器28出现能量衰减，空气探测器20输出有气泡产生信号。

本发明所述检测装置的上疏水膜片6和下疏水膜片8采用超疏水陶瓷膜；所述上疏水膜片6和下疏水膜片8均采用无机陶瓷膜，利用有机物接枝法对陶瓷膜表面进行疏水改性，将陶瓷膜表面由亲水性转变为疏水性。无机陶瓷膜疏水改性前，水分子可以穿透陶瓷膜，随着压力增加，水通量呈现近似正比例上升关系。经过疏水改性后，在0-6.5bar的压力测试下，水通量为零。压力大于6.5bar时，开始有水分子穿过膜片。

本发明所述检测装置的轴孔17与压套3外圆同轴安装；

本发明所述检测装置上设置有多个螺孔18，其与螺栓孔11的孔径、数量和位置一致，保证其能配合安装固定，在检测装置的上面的螺孔18是通孔，螺柱上有螺母12和螺母13，中间部位的螺母13用于压紧检测装置16，上面螺母12用于压紧压板2。

本发明所述检测装置与压套3接触处装有密封圈5，防止气体沿着压套3接触面泄漏；

本发明所述检测装置下表面与阀盖10表面接触处装有密封圈7，防止气体沿着阀盖10接触面泄漏；

进一步所述密封圈5安装在该装置的内沟槽21上，内沟槽21在轴孔17内表面，在水槽19下孔口上方约2-200mm；

进一步所述密封圈7安装在阀盖表面接触的下表面内沟槽22上，内沟槽22在水槽19圆孔通道下孔口沿圆周外径方向约2-200mm。

所述的空气探测器20是利用超声波气泡检测传感器制成的；

本发明所述超声气泡传感器检测原理(图4)：发射端与接收端的超声波换能器芯片封装在一个内空为圆柱形的壳体中，超声波从发射端发出以后，其中小部分被传感器外壳23漫反射，大部分穿过壳体，透过空气隙，再一次穿过管路壁26进入水槽液体27中。上述传输过程中，小部分能量在空气隙中损失，另外部分受管路壁26材料的结构影响被衰减，大部分能量在水槽液体27中传输到接收端的超声波换能器28。如果水槽液体27中没有气泡，液体27密度相对稳定，接收端接收到的信号几乎没有大的畸变。若水槽液体27中有大小不等的气泡25，液体27密度会降低，接收端的超声波换能器28收到的能量会衰减，信号波形产生畸变，幅值变小，其衰减程度及时间与气泡大小、形状和气泡多少有关。接收端收到的能量衰减信号之后，空气探测器20输出气泡产生信号。

本发明的有益技术效果：

本发明提供一种阀门阀杆填料处气体泄漏检测装置和方法，使用本发明设计的装置和方法可以快速有效的检测阀门阀杆填料处气体泄漏状况，也可进行实时监测，保证阀门运行过程中的安全可靠性。本发明所述检测装置：结构简单，操作方便，可以实现实时监测，保证阀门安全稳定运行。

附图说明

附图1为所述检测装置在阀门上安装的结构示意图。

附图2为所述检测装置的结构示意图的俯视图。

附图3为所述检测装置的结构示意图的全剖的左视图。

附图4为超声波气泡传感器检测原理结构图。

附图5为该检测装置应用于截止阀的示意图。

附图标记说明：

1—阀杆；2—压板；3—压套；4—密封圈三；5—密封圈一；6—上疏水膜片；7—密封圈二；8—下疏水膜片；9—阀杆填料；10—阀盖；11—螺栓孔；12—螺母一；13—螺母二；14—检测装置安装位置；15—检测装置凸台；16—检测装置；17—轴孔；18—螺孔；19—水槽；20—空气探测器；21—沟槽一；22—沟槽二；23—传感器外壳；24—超声波发射电路；25—气泡；26—管路壁；27—水槽液体；28—接收端超声波换能器；29—超声波接受电路；30—截止阀进口端；31—截止阀出口端；32—截止阀阀瓣；33—截止阀阀盖；34—检测装置；35—截止阀压板。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图和实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

本发明提供一种阀门阀杆填料处气体泄漏检测装置，安装在阀门上，检测装置包括凸台15，在凸台15内设置四周围合的水槽19，水槽19为倾斜的圆柱体，由凸台15下表面贯穿至凸台15上表面，圆柱水槽的圆孔轴线与凸台下表面呈30-60°角。在水槽19的两端设置用于封装液体的上疏水膜片6和下疏水膜片8，上疏水膜片6和下疏水膜片8在水槽19的上下两个孔口处通过胶水粘接；在凸台15两侧设置空气探测器20。上疏水膜片6和下疏水膜片8在水槽19的两端通过胶水粘接。所述检测装置为设置有轴孔17的半圆形结构，在半圆的直线边设置凸台15，所述轴孔17与阀门的压套3外圆同轴安装。检测装置与压套3接触处设置密封圈一5，防止气体沿着压套3接触面泄漏。在检测装置的轴孔17的内表面设置内沟槽一21，密封圈一5安装在所述内沟槽一21内；内沟槽一21在水槽19下端的孔口上方约2-200mm。所述检测装置的下表面与阀门的阀盖10表面接触，在接触处设置密封圈二7，防止气体沿着阀门的阀盖10接触面泄漏。在检测装置与阀盖表面接触的下表面设置内沟槽二22，所述密封圈二7安装在内沟槽二22内；所述内沟槽二22在水槽19下端的孔口沿圆周外径方向约2-200mm。上疏水膜片6和下疏水膜片8为超疏水陶瓷膜，所述超疏水陶瓷膜为将无机陶瓷膜疏水改性后而得到的；所述超疏水陶瓷膜，在0-6.5bar的压力测试下，水通量为零。所述检测装置上设置数个螺孔，所述检测装置通过螺接固定连接在阀门上。

实施例

参照图5，本发明用于检测截止阀阀杆填料处气体泄漏。所用截止阀尺寸为4寸，所述检测装置所用材料为有机玻璃，封装在水槽19中的液体介质为水。

参照图1、图2、图3、图5，将所述检测装置安装在截止阀上。由于所述检测装置采用材料为有机玻璃结构，阀杆填料处有气体泄漏，可以看见在水槽液体27中会产生气泡25，并且接收端超声波换能器28中会显示能量衰减变化情况。使用时，截止阀阀瓣32保持关闭状态，在截止阀出口端31加压。此时，阀杆填料9受压。截止阀出口端31压力较小时，该检测装置水槽液体27中未产生气泡，空气探测器20也未输出有气泡产生信号；截止阀出口端31压力增加，阀杆填料9所受压力越来越大，当压力增加到1MPa时，在水槽液体27中产生气泡25，空气探测器20输出有气泡产生信号，证明此时阀杆填料9处发生了泄漏。

记录该试验结果，试验结束。

从上述实施例看出，整个测试过程较稳定，测试结果有效。

与现有检测装置相比较，该装置能够实时检测阀门阀杆填料处的气体泄漏状况。

Claims (7)

1.一种阀门阀杆填料处气体泄漏检测装置，其特征在于，所述检测装置安装在阀门上，所述检测装置包括四周围合的水槽(19)，在所述水槽(19)的两端设置用于封装液体的上疏水膜片(6)和下疏水膜片(8)；在所述水槽(19)两侧设置空气探测器(20)；

所述水槽(19)设置在凸台(15)内，所述水槽(19)由凸台(15)下表面贯穿至凸台(15)上表面，所述空气探测器(20)设置在所述凸台(15)两侧；

所述水槽(19)为倾斜的圆柱体，圆柱水槽的圆孔轴线与凸台下表面呈30-60°角；所述检测装置为设置有轴孔(17)的半圆形结构，在半圆的直线边设置凸台(15)，所述轴孔17与阀门的压套(3)外圆同轴安装；所述检测装置与压套(3)接触处设置密封圈一(5)，防止气体沿着压套(3)接触面泄漏。

2.根据权利要求1所述一种阀门阀杆填料处气体泄漏检测装置，其特征在于，在所述检测装置的轴孔(17)的内表面设置内沟槽一(21)，所述密封圈一(5)安装在所述内沟槽一(21)内；所述内沟槽一(21)在水槽(19)下端的孔口上方约2-200mm。

3.根据权利要求1所述一种阀门阀杆填料处气体泄漏检测装置，其特征在于，所述检测装置的下表面与阀门的阀盖(10)表面接触，在接触处设置密封圈二(7)，防止气体沿着阀门的阀盖(10)接触面泄漏。

4.根据权利要求3所述一种阀门阀杆填料处气体泄漏检测装置，其特征在于，在所述检测装置与阀盖表面接触的下表面设置内沟槽二(22)，所述密封圈二(7)安装在内沟槽二(22)内；所述内沟槽二(22)在水槽(19)下端的孔口沿圆周外径方向约2-200mm。

5.根据权利要求1所述一种阀门阀杆填料处气体泄漏检测装置，其特征在于，所述的上疏水膜片(6)和下疏水膜片(8)为超疏水陶瓷膜，所述超疏水陶瓷膜为将无机陶瓷膜疏水改性后而得到的；所述超疏水陶瓷膜，在0-6.5bar的压力测试下，水通量为零。

6.根据权利要求1所述一种阀门阀杆填料处气体泄漏检测装置，其特征在于，所述检测装置上设置数个螺孔，所述检测装置通过螺接固定连接在阀门上。

7.一种阀门阀杆填料处气体泄漏检测方法，其特征在于，将权利要求1-6任一项所述的检测装置安装在阀门的阀盖，从阀杆填料处有泄漏的气体经过下疏水膜片(8)进入水槽(19)，再经过上疏水膜片(6)排出；进入水槽(19)的气体，在水槽的液体中产生气泡，观察到空气探测器(20)的接收端超声波换能器(28)出现能量衰减，空气探测器(20)会输出有气泡产生信号。