CN106768687A - 一种低温阀门性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低温阀门性能测试装置，包括有杜瓦，待测低温阀门的阀杆上自上而下盘绕有低温输液管，低温输液管在进入阀门进口之前分成两路，一路直接连接上密封法兰输出管口，回制冷机低压回气路，在此管路出口上安装截止阀；另一路连接低温阀门入口，经低温阀门出口连接上密封法兰的另一个输出管口，然后通过截止阀回制冷机低压回气路，同时在此管路上经过法兰后通过截止阀连接氦质谱检漏仪；待测阀门阀杆上以及阀门入口处和阀门出口处分别安装有低温温度计。本发明实现了整个低温测试系统的自动化操作，提高工作效率，操作的可重复性和准确度，同时实现了数据的在线存储和历史查看，便于数据的分析和操作的优化。

Description

一种低温阀门性能测试装置

技术领域：

本发明涉及阀门测试与性能检测，主要涉及一种低温阀门性能测试装置，可以实现整个测试过程自动监测与运行。

背景技术：

低温技术不仅与人们当代高质量生活息息相关，同时与世界上许多尖端科学研究密不可分。21世纪中国在基础科学研究(如聚变示范堆DEMO、大型高能物理的加速器、核磁共振谱仪，强磁场装置等)、电力工业(如大型超导贮能电站，核聚变反应堆)、国防技术(如舰船推进磁体，扫雷磁体，强脉冲贮能磁体等)等各方面的需求，迫切需要大力发展以高性能超导导体及磁体为基础的超导技术，以满足国家战略，经济发展、科技进步和国防安全的需求。超导技术的发展必须以低温系统为配套。低温阀门又是低温系统中关键部件。然而，目前国内低温阀门生产能力较差，特别是4.4K温区以下的低温调节阀基本依赖于进口。国内生产的低温阀门温区最低也只在77K液氮温区，而且在技术水平、寿命、可靠性、配套能力等方面都与国外产品存在较大的差距。目前国内生产阀门的企业几乎没有专业生产超低温系统阀门的,大型氦低温系统超低温控制阀门也很少有中国阀门的身影。

低温阀门工作在低温温区，特别是在液氦温区，相比于常规阀门，在材料选择，结构设计，加工工艺和性能测试方面都有着特殊的要求。低温阀门除了要做常温检验外，还必须做低温试验。低温试验的主要目的是检验低温阀门在低温状态下的操作性能和密封性能。操作性能要求阀门启闭灵活，阀杆和阀座不能因为低温变形卡死。密封性能要求阀门密封面泄漏量小于允许泄漏量。本发明提出基于PLC控制系统，搭建一套氦低温环境下的低温阀门自动控制测试系统。测试阀门在液氦温区下的操作性能和密封性能。

发明内容：

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种低温阀门性能测试装置，解决了在以往的低温阀门实验规范或标准中提出的在液氮温区下测试阀门而在更低环境下出现阀门内漏等问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种低温阀门性能测试装置，其特征在于：包括有用于测试阀门的杜瓦，所述杜瓦口带有密封法兰，所述法兰设有用于安装待测低温阀门的开口以及低温输入管口、两个输出管口，所述待测低温阀门的阀杆上自上而下盘绕有低温输液管，所述低温输液管在进入阀门进口之前分成两路，一路直接连接上密封法兰输出管口，回制冷机低压回气路，在此管路出口上安装截止阀；另一路连接低温阀门入口，经低温阀门出口连接上密封法兰的另一个输出管口，然后通过截止阀回制冷机低压回气路，同时在此管路上经过法兰后通过截止阀连接氦质谱检漏仪；所述待测阀门阀杆上以及阀门入口处和阀门出口处分别安装有低温温度计，所述低温温度计分别通过相应的温度信号转换器将信号传递给PLC控制系统。

所述的法兰上还设有航空插头，所述航空插头用于焊接温度计信号线。

所述的待测阀门出口管道连接文丘里流量计，然后经法兰盖出口，法兰下游管道出口依次连接压力变送器，下游管道截止阀，连接制冷机低压管道。

所述的PLC控制系统包括有西门子控制器、模拟量输入信号卡、模拟量输出信号卡、数字量输出信号卡，通过将温度信号、压力信号和流量信号经过模拟量信号输入卡接入到PLC控制系统，通过WINCC软件组态人机界面，实现系统数据显示和存储，同时通过人机界面发出的模拟量输出信号给阀门定位器实现阀门的调节动作；通过数字量输出信号卡控制开关阀门的自动操作。

本发明的优点是：

本发明采用的PLC控制系统，实现了整个低温测试系统的自动化操作，提高工作效率，操作的可重复性和准确度，同时实现了数据的在线存储和历史查看，便于数据的分析和操作的优化。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式：

参见附图。

一种低温阀门性能测试装置具有低温测试杜瓦，低温测试杜瓦带有密封法兰，在法兰上开口安装待测阀门，同时在法兰上开低温输入管口和两个输出管口，以及航空插头，航空插头用于焊接温度计信号线。低温输液管连接氦制冷机，在低温输液管上安装截止阀和安全阀。在测试杜瓦内部，低温输液管自上而下盘绕在阀杆上，进入阀门进口之前分成两路，一路直接连接上密封法兰输出管口，回制冷机低压回气路，在此管路出口上安装截止阀。另一路连接低温阀门入口，经低温阀门出口连接上密封法兰的另一个输出管口，然后通过截止阀回制冷机低压回气路，同时在此管路上经过法兰后通过截止阀连接氦质谱检漏仪。

在待测阀的阀杆位置上安装温度计1，阀门入口管处安装温度计2，压力变送器，在阀门出口管处安装温度计3，压力变送器，文丘里流量计。阀门带有阀门定位器定位阀门的开度大小。

阀门测试装置基于PLC系统控制。采用西门子S7-300控制器，低温温度计信号经过信号转换卡转换成标准的4～20mA信号接入模拟量信号输入卡。压力变送器信号和文丘里流量计的差压信号直接接入模拟量信号输入卡。阀门定位器的反馈信号也直接接入模拟量信号输入卡。PLC控制系统通过模拟量输出卡输出4～20mA信号给阀门定位器定位阀门的开度。采用WINCC软件组态人机界面，实现系统数据显示和存储。通过人机界面监控阀门测试状态。

如图整个测试过程包括抽空，降温，测试和回温等步骤。首先将阀门测试杜瓦进行抽真空，使得阀门测试杜瓦处于高真空状态。打开阀门V1，V2和V3，同时全开待测阀门，将制冷机过来的液氦慢慢提升到待测阀门的最大压力和流量。开始对测试杜瓦进行降温，在降温过程中，用检漏仪监测测试杜瓦的真空度，检测阀门是否外漏。等测试点温度计1,2,3处的温度在液氦温区的时候。将待测阀门关死，关闭阀门V2。打开待测阀门出口管路的泄放阀，放掉管路的氦气，然后关闭泄放阀，用检漏仪监测阀门的气密性。然后进行阀门流量特性和操作特性的检测。将待测阀门的开度开至20%，打开阀门V2，关闭阀门V3。监测测量点2和3处的压力，以及3处的流量。依次打开至50%，80%直至全开100%。随后，可以进行阀门实际运行过程中的相关操作进行反复操作测试。待测试完成后，关闭阀门V1，全开V2，V3和待测阀门，使得整个测试杜瓦自然回温。通过PLC测量的相关参数，查看历史数据记录，分析对比检测参数与设计参数的误差值，可以对待测阀门的相关设计进行相关优化。本测试装置也可以通过控制制冷机的温度，实现从4.5K～300K各个温区下的阀门气密性和操作性检测。

Claims (4)

1.一种低温阀门性能测试装置，其特征在于：包括有用于测试阀门的杜瓦，所述杜瓦口带有密封法兰，所述法兰设有用于安装待测低温阀门的开口以及低温输入管口、两个输出管口，所述待测低温阀门的阀杆上自上而下盘绕有低温输液管，所述低温输液管在进入阀门进口之前分成两路，一路直接连接上密封法兰输出管口，回制冷机低压回气路，在此管路出口上安装截止阀；另一路连接低温阀门入口，经低温阀门出口连接上密封法兰的另一个输出管口，然后通过截止阀回制冷机低压回气路，同时在此管路上经过法兰后通过截止阀连接氦质谱检漏仪；所述待测阀门阀杆上以及阀门入口处和阀门出口处分别安装有低温温度计，所述低温温度计分别通过相应的温度信号转换器将信号传递给PLC控制系统。

2.根据权利要求1所述的低温阀门性能测试装置，其特征在于：所述的法兰上还设有航空插头，所述航空插头用于焊接温度计信号线。

3.根据权利要求1所述的低温阀门性能测试装置，其特征在于：所述的待测阀门出口管道连接文丘里流量计，然后经法兰盖出口，法兰下游管道出口依次连接压力变送器，下游管道截止阀，连接制冷机低压管道。

4.根据权利要求1 所述的低温阀门性能测试装置，其特征在于：所述的PLC控制系统包括有西门子控制器、模拟量输入信号卡、模拟量输出信号卡、数字量输出信号卡，通过将温度信号、压力信号和流量信号经过模拟量信号输入卡接入到PLC控制系统，通过WINCC软件组态人机界面，实现系统数据显示和存储，同时通过人机界面发出的模拟量输出信号给阀门定位器实现阀门的调节动作；通过数字量输出信号卡控制开关阀门的自动操作。