CN106768989B - 一种应用于杠杆式安全阀的在线校验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种应用于杠杆式安全阀的在线校验方法。所述方法包括如下步骤：A)保持重锤位置不变，调整系统压力N个数值，并记录相应的N个不同位置，使得安全阀开启，测得相应的N个顶力；B)重锤位置不变，不使用外力，安全阀起跳压力固定，根据力学关系和几何关系解得液压系统的施力点到原点的距离；C)移动重锤与原位置不同，保持重锤位置不变，调整系统压力一个数值，并记录相应的一个不同位置，使得安全阀开启，测得相应的一个顶力；D)重锤在C步骤调整后的位置时，不使用外力，安全阀起跳压力固定；设安全阀需要整定的压力为P_Bx时，重锤理论上应在B_x的位置，通过力学关系和几何关系解得重锤的移动距离；E)根据解得的距离，将重锤移动。

Description

一种应用于杠杆式安全阀的在线校验方法

技术领域

本发明属于在线校验技术领域，具体涉及一种应用于杠杆式安全阀的在线校验方法。

背景技术

杠杆式安全阀由阀体、阀座、阀芯、杠杆、重锤等组成。由于此类安全阀结构简单、所加载荷不会随阀瓣的升高而显著增大、动作与性能不受高温的影响、工作可靠和经济耐用等优点，被广泛应用于较大型的中低压电站锅炉。

目前安全阀校验分三种，一种是离线校验，一种是实跳校验，一种是在线检验仪在线校验。三种安全阀校验方式各有其特点，各自在一定的情况下展示出其优势。杠杆式安全阀由于体积庞大、重量较大、安装和拆卸不便，采用离线校验效率很低，而针对杠杆式安全阀的在线校验技术和设备国内还未见报道，目前普遍采用实跳校验。这为一些带发电机组、不能随意停机的大部分安装杠杆式安全阀的锅炉用户带来了不小的困扰，同时为这些锅炉和试验人员带来了很大的风险。

在线校验技术具有高效、安全和节能环保等优点。鉴于目前业内还没有开发出杠杆式安全阀在线校验技术，而实际工作和应用的迫切需要，因此有必要找一种应用于杠杆式安全阀的在线校验方法。

发明内容

为了有效解决上述问题，本发明提供一种杠杆安全阀在线校验方法。

本发明的技术方案具体如下：一种应用于杠杆式安全阀的在线校验方法，所述方法包括如下步骤：

A)保持重锤位置不变，对杠杆多次施加外力，并记录相应的N个不同位置，使得安全阀开启，读取采集系统压力N个随机数值，测得相应的N个顶力；

B)重锤位置不变，不使用外力，安全阀起跳压力固定，根据力学关系和几何关系解得液压系统的施力点到原点的距离；

C)移动重锤与原位置不同，保持重锤移动后的位置不变，施加一相应的一个外力，使得安全阀开启，并记录相应的位置，读取采集系统压力一个数值；

D)重锤在C步骤调整后的位置时，不使用外力，安全阀起跳压力固定；设安全阀需要整定的压力为P_Bx时，重锤理论上应在B_x的位置，解得重锤的移动距离；

E)根据解得的距离，将重锤移动。

进一步地，所述N为3或更多。

进一步地，所述步骤A)包括：

当重锤在B1位置时，用液压系统在D_B1-1位置顶起杠杆，使安全阀正好开启，测得顶力为F_B1-1，此时系统压力为P_B1-1时；

重锤位置不变，用液压系统在D_B1-2位置顶起杠杆，使安全阀正好开启，测得顶力为F_B1-2，此时系统压力为P_B1-2；

重锤位置不变，用液压系统在D_B1-3位置顶起杠杆，使安全阀正好开启，测得顶力为F_B1-3，此时系统压力为P_B1-3。

进一步地，在步骤A)中得出以下方程：

F_B1-1·OD_B1-1+P_B1-1·S·OA＝G·OB₁+F_Z·OC；

F_B1-2·OD_B1-2+P_B1-2·S·OA＝G·OB₁+F_Z·OC；

F_B1-3·OD_B1-3+P_B1-3·S·OA＝G·OB₁+F_Z·OC；

所述步骤B)设定安全阀起跳压力为P_B1；得出如下方程：

P_B1·S·OA＝G·OB₁+F_Z·OC；

上述方程解得液压系统的施力点到原点的距离OD_B1-1的长度。

进一步地，所述步骤C为：当重锤在B2位置时，用液压系统在D_B2-1位置顶起杠杆，使安全阀正好开启，测得顶力为F_B2-1，此时系统压力为P_B2-1；

得出如下方程：

F_B2-1·OD_B2-1+P_B2-1·S·OA＝G·OB₂+F_Z·OC。

进一步地，所述步骤D为：重锤在B2位置时，在不使用外力情况下，设安全阀起跳压力为P_B2；设安全阀需要整定的压力为P_Bx时，重锤理论上应在B_x的位置，故可列出方程：

P_B2·S·OA＝G·OB₂+F_Z·OC；

P_BX·S·OA＝G·OB_X+F_Z·OC；

联解上述步骤C)的方程，求出重锤的移动距离B₂B_X。

本发明的有益效果为：本发明建立杠杆式安全阀在线校验的理论模型，它可以在系统不超压的情况下使安全阀整定到特定的压力值。创新了杠杆式安全阀在线检验的技术，同时消除了杠杆式安全阀传统在线校验时须使设备系统超压的风险。

附图说明

图1为本发明的原理示意图；

图2为本发明的方程及测点的几何表示示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。

如图1所示为：当重锤在Bi位置时，在给外力F_Bi-j的作用下，安全阀开启；在不给任何外力时，设安全阀开启压力为P_Bi。若安全阀需要整定的压力为P_BX，设重锤位于B_X的位置。安全阀开启时，安全阀等效密封面积为S。当重锤在B1位置时：

在系统压力为P_B1-1时，用力F_B1-1在D_B1-1位置拉起杠杆，使安全阀正好开启。接着在系统压力为P_B1-2时，用力F_B1-2在D_B1-2位置拉起杠杆，使安全阀正好开启。再接着在系统压力为P_B1-3时，用力F_B1-3在D_B1-3位置拉起杠杆，使安全阀正好开启。校验方法规定，D_B1-i(i＝1,2,3)位置不雷同。则有：

F_B1-1·OD_B1-1+P_B1-1·S·OA＝G·OB₁+F_Z·OC (1)

F_B1-2·OD_B1-2+P_B1-2·S·OA＝G·OB₁+F_Z·OC (2)

F_B1-3·OD_B1-3+P_B1-3·S·OA＝G·OB₁+F_Z·OC (3)

在不使外力拉起的情况下，设重锤在B1位置时的起跳压力为P_B1，则有：

P_B1·S·OA＝G·OB₁+F_Z·OC (4)

2.1.1若P_B1-i＝P_B1-j(i,j＝1,2,3,i≠j)

式(i)-(j)，得

F_B1-i·OD_B1-i＝F_B1-j·OD_B1-j (5)

由几何关系有：

OD_B1-i＝OD_B1-i+D_B1-iD_B1-j (6)

把式(6)代入(5)，得

若P_B1-i≠P_B1-j(i,j＝1,2,3,i≠j)

那么式(1)-(2)，得

F_B1-1·OD_B1-1-F_B1-2·OD_B1-2＝-(P_B1-1-P_B1-2)·S·OA (8)

式(1)-(3)，得

F_B1-1·OD_B1-1-F_B1-3·OD_B1-3＝-(P_B1-1-P_B1-3)·S·OA (9)

式(8)式(9)左右交叉相乘，得

(F_B1-1·OD_B1-1-F_B1-2·OD_B1-2)·(P_B1-1-P_B1-3)＝

(F_B1-1·OD_B1-1-F_B1-3·OD_B1-3)·(P_B1-1-P_B1-2) (10)

把几何关系式OD_B1-2＝OD_B1-1+D_B1-1D_B1-2，OD_B1-3＝OD_B1-1+D_B1-1D_B1-3代入式(10)，得

[(F_B1-1-F_B1-2)·(P_B1-1-P_B1-3)-(F_B1-1-F_B1-3)·(P_B1-1-P_B1-2)]·OD_B1-1＝

F_B1-2·D_B1-1D_B1-2·(P_B1-1-P_B1-3)-F_B1-3·D_B1-1D_B1-3(P_B1-1-P_B1-2)

(11)

2.1.2.1若(F_B1-1-F_B1-2)·(P_B1-1-P_B1-3)-(F_B1-1-F_B1-3)·(P_B1-1-P_B1-2)＝0

那么有，

式(12)表明，点E(P_B1-1,F_B1-1)，F(P_B1-2,F_B1-2)，G(P_B1-3,F_B1-3)在P－F平面内处在同一直线上，如图2。且此直线的斜率等于此直线方程为：

此时，OD不能从式子中求解出来，需另外建立方程来求解。为方便操作，可以在较短时间内，在重锤位置不变的情况下，重新选择一个施力点OD_B1-3′，重新进行一次测试，替代第三次测式。此次测试结果落在替代线上，如图2上的G’点。显然，E、F、G’点不会处在同一直线上。从而使(F_B1-1-F_B1-2)·(P_B1-1-P_B1-3)-(F_B1-1-F_B1-3)·(P_B1-1-P_B1-2)≠0。

若(F_B1-1-F_B1-2)·(P_B1-1-P_B1-3)-(F_B1-1-F_B1-3)·(P_B1-1-P_B1-2)≠0

解式(11)可得：

至此，据式(7)(14)，原点O可以通过测量的方式被确定具体位置，因此，OD、OB、OA等各尺寸都可以通过测量得出。这些量都变为已知量。

当重锤在B2位置时

移动重锤至B2位置，用力F_B2-1在D_B2-1位置拉起杠杆，使安全阀正好开启，此时系统压力为P_B2-1。则有，

F_B2-1·OD_B2-1+P_B2-1·S·OA＝G·OB₂+F_Z·OC (15)

在不使用外力拉起的情况下，设重锤在B2位置时的起跳压力为P_B2，则有，

P_B2·S·OA＝G·OB₂+F_Z·OC (16)

当要求整定压力为P_Bx时，设重锤理论上应在B_x的位置。

根据受力分析有，

P_BX·S·OA＝G·OB_X+F_Z·OC (17)

那么，只要计算出B_X相对于B₂有多远时，即B₂B_x，就完成了对安全阀整定压力为P_Bx的整定。

式(1)(4)联解可得，

式(15)(16)联解可得，

式(4)(16)(17)联解可得，

即

此即求出了要使安全阀整定到P_X，那重锤应相对于点B₂向外移动多少距离。从而完成了整定。这即是杠杆式安全阀在线校验的理论模型。

特殊情况下，可以去除S·OA影响。

若P_B1-i(i＝1,2,3)中至少有两个不相等，假定P_B1-i≠P_B1-j(i,j＝1,2,3,i≠j),那么联解式(i)(j)(4)可得,

将(22)代入(18)可得，

将(23)代入(18)可得，

将(22)(24)代入(21)可得，

式(25)即为没有S·OA影响下的解法。从而提高整定的精度。

Claims (5)

1.一种应用于杠杆式安全阀的在线校验方法，其特征在于，所述方法不进行控制系统压力，通过快速多次调节施加外力使得重锤正好开启，测得所应用的外力、及调节重锤位置，再次施加外力使得重锤正好开启，构建数学模型，实现校验；

所述方法包括如下步骤：

A)保持重锤位置不变，对杠杆多次施加外力，并记录相应的N个不同位置，使得安全阀开启，读取采集系统压力N个随机数值，测得相应的N个顶力；

B)重锤位置不变，不使用外力，安全阀起跳压力固定，根据力学关系和几何关系解得液压系统的施力点到原点的距离；

C)移动重锤与原位置不同，保持重锤移动后的位置不变，施加一相应的一个外力，使得安全阀开启，并记录相应的位置，读取采集系统压力一个数值；

D)重锤在C)步骤调整后的位置时，不使用外力，安全阀起跳压力固定；设安全阀需要整定的压力为P_Bx时，重锤理论上应在B_x的位置，解得重锤的移动距离；

E)根据解得的距离，将重锤移动。

2.根据权利要求1所述的一种应用于杠杆式安全阀的在线校验方法，其特征在于，所述步骤A)包括：

当重锤在B1位置时，用液压系统在D_B1-1位置顶起杠杆，使安全阀正好开启，测得顶力为F_B1-1，此时系统压力为P_B1-1；

重锤位置不变，用液压系统在D_B1-2位置顶起杠杆，使安全阀正好开启，测得顶力为F_B1-2，此时系统压力为P_B1-2；

重锤位置不变，用液压系统在D_B1-3位置顶起杠杆，使安全阀正好开启，测得顶力为F_B1-3，此时系统压力为P_B1-3。

3.根据权利要求2所述的一种应用于杠杆式安全阀的在线校验方法，其特征在于，所述杠杆的支点为O，S表示为安全阀等效密封面积；

在步骤A)中得出以下方程：

F_B1-1·OD_B1-1+P_B1-1·S·OA＝G·OB₁+F_Z·OC；

F_B1-2·OD_B1-2+P_B1-2·S·OA＝G·OB₁+F_Z·OC；

F_B1-3·OD_B1-3+P_B1-3·S·OA＝G·OB₁+F_Z·OC；

所述步骤B)设定安全阀起跳压力为P_B1；得出如下方程：

P_B1·S·OA＝G·OB₁+F_Z·OC；

上述方程解得液压系统的施力点到原点的距离OD_B1-1的长度。

4.根据权利要求3所述的一种应用于杠杆式安全阀的在线校验方法，其特征在于，所述步骤C)为：当重锤在B2位置时，用液压系统在D_B2-1位置顶起杠杆，使安全阀正好开启，测得顶力为F_B2-1，此时系统压力为P_B2-1；

得出如下方程：

F_B2-1·OD_B2-1+P_B2-1·S·OA＝G·OB₂+F_Z·OC。

5.根据权利要求4所述的一种应用于杠杆式安全阀的在线校验方法，其特征在于，所述步骤D)为：重锤在B2位置时，在不使用外力情况下，设安全阀起跳压力为P_B2；设安全阀需要整定的压力为P_Bx时，重锤理论上应在B_x的位置，故可列出方程：

P_B2·S·OA＝G·OB₂+F_Z·OC；

P_BX·S·OA＝G·OB_X+F_Z·OC；

联解上述步骤D)的方程，求出重锤的移动距离B₂B_X。