CN108253185A - 一种用于控制阀气蚀的诊断装置与方法 - Google Patents

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李梦强
尚群立
庞仁贵
马良威
王名海
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Abstract

本发明属于流体设备领域,具体涉及一种气蚀诊断装置和方法。本发明中的一种用于控制阀气蚀的诊断装置,包括位于控制阀上游的第一压力检测器PT1、位于控制阀下游的第二压力检测器PT2、工作温度检测装置TT、诊断系数计算装置、存储装置、判断装置和诊断结构显示装置,诊断结构显示装置与判断装置相连、用于显示判断装置的结果,第一压力检测器PT1用于检测控制阀上游流体压力,第二压力检测器PT2用于检测控制阀下游流体压力,工作温度检测装置TT用于检测控制阀工作温度T。及早发现控制阀气蚀,降低后期损失。

Description

一种用于控制阀气蚀的诊断装置与方法
技术领域
本发明属于流体设备领域,具体涉及一种气蚀诊断装置和方法。
背景技术
在水力机械上经常可以看到调节阀、减压阀等节流阀的阀瓣和阀座等零件内部产生磨痕、深沟及凹坑,这些大多是由汽蚀引起的,汽蚀过程中气泡破裂时所有的能量集中在破裂点上,产生几千牛顿的冲击力,大大超过了大部分金属材料的疲劳破坏极限;同时,局部温度高达几千摄氏度,这些过热点引起的热应力是产生汽蚀破坏作用的主要因素。闪蒸产生侵蚀破坏作用,在零件表面形成光滑的磨痕。汽蚀如同砂子喷在零件表面一样,将零件表层撕裂,形成粗糙的渣孔般的外表面。在高压差恶劣条件下,极硬的阀瓣和阀座也会在很短时间内遭到破坏,发生泄漏,影响阀门的使用性能。同时汽蚀过程中,空化时气泡破裂释放出巨大的能量,引起内部零件的振动,产生高达10kHz的噪声,气泡越多,噪声越严重。因此,在处理液体的设备和设备中,期望在线实时地诊断气蚀的发生,并且在早期阶段响应,以防止空化能大大减少损失,现有诊断装置不能实现实时监测。
发明内容
为了解决现有技术存在的不足,本发明提供了一种能实时在线检测控制阀气蚀的诊断装置和方法。
本发明中的一种用于控制阀气蚀的诊断装置,包括位于控制阀上游的第一压力检测器PT1、位于控制阀下游的第二压力检测器PT2、工作温度检测装置TT、诊断系数计算装置、存储装置、判断装置和诊断结构显示装置,诊断结构显示装置与判断装置相连、用于显示判断装置的结果,第一压力检测器PT1用于检测控制阀上游流体压力,第二压力检测器PT2用于检测控制阀下游流体压力,工作温度检测装置TT用于检测控制阀工作温度T,诊断系数计算装置用于计算诊断系数,工作温度检测装置TT、第一压力检测器PT1和第二压力检测器PT2与诊断系数计算装置相连;存储装置,用于存储判断气蚀发生的三个阈值,,,气蚀判断装置,根据诊断系数和阈值比较判断控制阀的气蚀状态。
一种用于控制阀气蚀的诊断方法,包括如下步骤:
1.第一压力检测器PT1检测到的上游压力P1、第二压力检测器PT2检测到下游压力P2、工作温度检测装置TT检测到的流体温度,根据液体流体温度与饱和蒸气压的关系确定饱和蒸气压;
2.将采集到的参数通过公式计算得到诊断系数,所述的诊断系数计算装置中的诊断系数的计算公式为
3.根据诊断系数与所确定的阈值作比较,确定控制阀是否产生气蚀;
3.1:从诊断系数计算装置中获得计算得到的诊断系数。
3.2:从存储装置中首先获取阈值σi与诊断系数σ进行比较,若σ值大于阈值σi则表示此时控制阀内的流体处于紊流状态未发生气蚀,若σ值小于阈值σi则表示此时控制阀内已经产生气蚀,进行气蚀严重程度的判断;
3.3:如果σ值小于阈值σi,则判断器从存储器中获取阈值σc与诊断系数σ进行比较,若σ值大于阈值σc则表示控制阀内的流体已经有初期的气蚀生成,其特点是在该阶段能听到稳定的爆裂声,该阶段可通过震动测量,此时空化振动、噪声仍有提高,空化损害加重,若σ值小于阈值σc,则表示控制阀的气蚀更严重,仍然需要进行之后的判断;
3.4:如果σc值小于阈值σmv,则判断器从存储器中获取阈值σmv与诊断系数σ进行比较,若σ值大于阈值σmv则表示控制阀内产生早期的气蚀,若σ值等于阈值σmv则表示此时空化、振动、噪声均为最大值,空化损害最为严重,此时有蒸汽生成足以限制阀的最大流量,当σ值继续小于σmv值时,流体状态逐渐呈现闪蒸现象,振动、噪声、有所下降;
4.将判断结果显示在诊断结果显示装置上,显示的内容包括是否产生气蚀,以及气蚀严重程度。
本发明的有益效果:及早发现控制阀气蚀,降低后期损失。
附图说明
图1为一种用于控制阀气蚀的诊断装置结构示意图。
图2为流体加速度随汽蚀指数的变化曲线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明,但不应将此理解为本发明的上述主题的范围仅限于上述实施例。
如图1所示,一种用于控制阀气蚀的诊断装置,包括位于控制阀上游的第一压力检测器PT1、位于控制阀下游的第二压力检测器PT2、工作温度检测装置TT、诊断系数计算装置、存储装置、判断装置和诊断结构显示装置,诊断结构显示装置与判断装置相连、用于显示判断装置的结果,第一压力检测器PT1用于检测控制阀上游流体压力,第二压力检测器PT2用于检测控制阀下游流体压力,工作温度检测装置TT用于检测控制阀工作温度T,诊断系数计算装置用于计算诊断系数,工作温度检测装置TT、第一压力检测器PT1和第二压力检测器PT2与诊断系数计算装置相连;存储装置,用于存储判断气蚀发生的三个阈值σi,σc,σmv气蚀判断装置,根据诊断系数和阈值比较判断控制阀的气蚀状态。
一种用于控制阀气蚀的诊断方法,包括如下步骤:
1.第一压力检测器PT1检测到的上游压力P1、第二压力检测器PT2检测到下游压力P2、工作温度检测装置TT检测到的流体温度,根据液体流体温度与饱和蒸气压的关系确定饱和蒸气压;
2.将采集到的参数通过公式计算得到诊断系数,所述的诊断系数计算装置中的诊断系数的计算公式为
3.根据诊断系数与所确定的阈值作比较,确定控制阀是否产生气蚀;
3.1:从诊断系数计算装置中获得计算得到的诊断系数。
3.2:从存储装置中首先获取阈值σi与诊断系数σ进行比较,若σ值大于阈值σi则表示此时控制阀内的流体处于紊流状态未发生气蚀,若σ值小于阈值σi则表示此时控制阀内已经产生气蚀,进行气蚀严重程度的判断;
3.3:如果σ值小于阈值σi,则判断器从存储器中获取阈值σc与诊断系数σ进行比较,若σ值大于阈值σc则表示控制阀内的流体已经有初期的气蚀生成,其特点是在该阶段能听到稳定的爆裂声,该阶段可通过震动测量,此时空化振动、噪声、仍有提高,空化损害加重,若σ值小于阈值σc,则表示控制阀的气蚀更严重,仍然需要进行之后的判断;
3.4:如果σc值小于阈值σmv,则判断器从存储器中获取阈值σmv与诊断系数σ进行比较,若σ值大于阈值σmv则表示控制阀内产生早期的气蚀,若σ值等于阈值σmv则表示此时空化、振动、噪声均为最大值,空化损害最为严重,此时有蒸汽生成足以限制阀的最大流量,当σ值继续小于σmv值时,流体状态逐渐呈现闪蒸现象,振动、噪声有所下降
4.将判断结果显示在诊断结果显示装置上,显示的内容包括是否产生气蚀,以及气蚀严重程度。
如图2所示,是流体加速度随汽蚀指数的变化曲线。从图2中看出,根据操作条件计算的值较大且大于值时是非空化状态,流体已呈紊流(液体振动状态)状态;当数值小于值时进入初始空化状态,曲线出现拐点,空化、振动、噪声明显快速升高;当数值小于值时进入持续空化状态,空化、振动、噪声仍有升高,空化损害加重;当数值达到值时,空化、振动、噪声均为最大值,空化损害最为严重;当数值继续小于值时,流体状态逐渐呈现闪蒸现象,振动、噪声有所下降。

Claims (2)

1.一种用于控制阀气蚀的诊断装置,包括位于控制阀上游的第一压力检测器PT1、位于控制阀下游的第二压力检测器PT2、工作温度检测装置TT、诊断系数计算装置、存储装置、判断装置和诊断结构显示装置,诊断结构显示装置与判断装置相连、用于显示判断装置的结果,第一压力检测器PT1用于检测控制阀上游流体压力,第二压力检测器PT2用于检测控制阀下游流体压力,工作温度检测装置TT用于检测控制阀工作温度T,诊断系数计算装置用于计算诊断系数,工作温度检测装置TT、第一压力检测器PT1和第二压力检测器PT2与诊断系数计算装置相连;存储装置,用于存储判断气蚀发生的三个阈值σi,σc,σmv,气蚀判断装置,根据诊断系数和阈值比较判断控制阀的气蚀状态。
2.一种用于控制阀气蚀的诊断方法,包括如下步骤:
步骤1.第一压力检测器PT1检测到的上游压力P1、第二压力检测器PT2检测到下游压力P2、工作温度检测装置TT检测到的流体温度,根据液体流体温度与饱和蒸气压的关系确定饱和蒸气压;
步骤2.将采集到的参数通过公式计算得到诊断系数σ,所述的诊断系数计算装置中的诊断系数σ的计算公式为
步骤3根据诊断系数与所确定的阈值作比较,确定控制阀是否产生气蚀;
3.1:从诊断系数计算装置中获得计算得到的诊断系数σ;
3.2:从存储装置中首先获取阈值σi与诊断系数σ进行比较,若σ值大于阈值σi则表示此时控制阀内的流体处于紊流状态未发生气蚀,若σ值小于阈值σi则表示此时控制阀内已经产生气蚀,进行气蚀严重程度的判断;
3.3:如果σ值小于阈值σi,则判断器从存储器中获取阈值σc与诊断系数σ进行比较,若σ值大于阈值σc则表示控制阀内的流体已经有初期的气蚀生成,其特点是在该阶段能听到稳定的爆裂声,该阶段可通过震动测量,此时空化、振动、噪声仍有提高,空化损害加重,若σ值小于阈值σc,则表示控制阀的气蚀更严重,仍然需要进行之后的判断;
3.4:如果σc值小于阈值σmv,则判断器从存储器中获取阈值σmv与诊断系数σ进行比较,若σ值大于阈值σmv则表示控制阀内产生早期的气蚀,若σ值等于阈值σmv则表示此时空化、振动、噪声均为最大值,空化损害最为严重,此时有蒸汽生成足以限制阀的最大流量,当σ值继续小于σmv值时,流体状态逐渐呈现闪蒸现象,振动、噪声有所下降;
步骤4.将判断结果显示在诊断结果显示装置上,显示的内容包括是否产生气蚀,以及气蚀严重程度。
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