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

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张晶瑜
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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