CN108760271B - 一种模拟实际工况的安全阀启闭压力测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模拟实际工况的安全阀启闭压力测试装置及方法，其中，一种模拟实际工况的安全阀启闭压力测试装置包括测量压力罐、测量组件和多个测量阀，测量组件设置在所述测量压力罐上，所述测量阀通过管道与所述测量压力罐连接，所述测量阀包括进气阀、进水阀、放气阀、放水阀、流量调节阀、截止球阀，所述截止球阀通过测量管道连接待检测的安全阀，所述测量组件包括压力表、流量计和电子温度计。本发明，体积小巧，方便放置于实验室、厂房等室内空间，利用气体的膨胀特性，通过在测量压力罐内合理地设置气、水比例，能够模拟不同工作环境安全阀排放时进水口持续压力，相对真实地反应安全阀实际排放行为。

Description

一种模拟实际工况的安全阀启闭压力测试装置及方法

技术领域

本发明涉及检测装置领域，具体涉及一种模拟实际工况的安全阀启闭压力测试装置及方法。

背景技术

安全阀不工作时，其启闭件受外力作用时处于常闭状态，当设备或管道内的介质压力升高超过规定值时，安全阀通过向系统外排放介质来防止管道或设备内介质压力超过规定数值。安全阀的核心参数为开启压力和回座压力。

开启压力也称整定压力，是指安全阀的阀瓣在运行条件下开始升起时的进口压力。回座压力是指安全阀的阀瓣和阀座重新接触时进口压力。开启压力对限制设备不超压具有核心作用，回座压力大小的意义在于既要防止过量物质外泄，又要使压力设备充分减压，防止出现压力振荡。电站、化工厂等为了保证能量转换或化学反应进行，设有大量的压力罐和压力管道。压力罐、压力管道是根据使用工况设计的，超范围使用时容易发生破裂等危险事故。安全阀作为压力罐、压力管道限压的基本附件广泛使用。当压力罐、管道内压力升高超过设定压力时，安全阀自动开启以泄放被保护系统的超压，当压力降至规定值时，安全阀自动关闭，从而保护设备、容器和管路。因此，安全阀的性能对于保护设备具有关键作用。对于压力管道或压力罐，其超压的原因有许多，其中一个重要原因是由于密闭容器、管道因升温造成的超压。此种超压由于温度、压力的共同作用，会使容器、管道材料强度降低，应力增加，并且高温、高压压力意外喷射危害严重，因此，对于此种压力罐必须设置安全阀。对于特殊场合使用的安全阀，一般有多道检测，如生产完检测、出厂检测、设备入厂验收等，一系列的检测均需要使用测试装置。而现有的测试装置不能够模拟安全阀实际的工作状态，难以检测其对工作条件的适应性，且现有的用于检测安全阀的测试装置体积较大，操作繁琐，检测效率低。

有鉴于此，急需对现有的安全阀检测装置进行改进，解决其对安全阀的检测中不能较好模拟实际工况、操作繁琐和检测效率低的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有安全阀检测装置对安全阀的检测中存在的不能较好模拟实际工况、操作繁琐和检测效率低的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种模拟实际工况的安全阀启闭压力测试装置，包括测量压力罐、测量组件和多个测量阀，测量组件设置在所述测量压力罐上，所述测量阀通过管道与所述测量压力罐连接，

所述测量阀包括进气阀、进水阀、放气阀、放水阀、流量调节阀、截止球阀，所述截止球阀通过测量管道连接待检测的安全阀；

所述测量组件包括压力表、流量计和电子温度计。

在上述方案中，还包括上位机，所述上位机连接有检测模块和执行模块，所述检测模块连接所述流量计，所述执行模块连接所述流量调节阀。

在上述方案中，所述流量调节阀通过排出管道与所述测量压力罐连接，所述流量计设置在所述排出管道上。

在上述方案中，在测量压力罐的顶部、侧面和底部均设有测量接口。

在上述方案中，所述放水阀和所述放气阀分别设置在所述测量压力罐的上下两端，所述压力表设置在所述测量压力罐的顶部。

在上述方案中，所述测量压力罐的材质为不锈钢，所述测量压力罐的耐压等级为10MPa。

在上述方案中，所述测量压力罐的底部设有支撑架。

本发明还提供了一种模拟实际工况的安全阀启闭压力测试方法，包括以下步骤：

向测量压力罐内通入气和水之前的对测量压力罐预处理；

使测量压力罐内充满气和水，充入的气的体积V_气和水的体积V_水分别按下式计算：

其中，P_{开启压力-理论}为安全阀的理论开启压力，P_{回座压力-理论}为安全阀的理论最小回座压力，V2为测量压力罐的体积，V1的计算公式如下：

V1＝(ρ(T,P_{开启压力-理论})-ρ(T,P_{回座压力-理论}))×V/ρ(T,P_{回座压力-理论})

其中，V为安全阀实际使用场合的压力罐的容积；

通过进气阀向压力罐内引入高压空气或氮气，观察安全阀状态，当安全阀动作、排泄时，读取压力罐上压力表读数P，该值即为P_{开启压力-实际}，安全阀停止排泄时，读取压力罐上压力表读数P，该值即为P_{回座压力-实际}，其中P为压力罐上压力表读数，P_{开启压力-实际}为安全阀实际测试的开启压力，P_{回座压力-实际}为安全阀实际测试的回座压力；

安全阀试验前，将P_{开启压力-理论}和P_{回座压力-理论}理论值带入判别公式：

若上述判别公式成立，能够用该装置测试安全阀的接近实际工况的开启压力和回座压力，若不满足上述判别公式，则不能使用该装置进行测试；

其中，ρ(T,P_{开启压力-理论})、ρ(T,P_{回座压力-理论})分别为在温度为T的条件下，测量压力罐内的水在P分别为P_{开启压力-理论}和P_{回座压力-理论}时的密度。

在上述方案中，对测量压力罐的预处理包括：

关闭所有阀门，检查压力表和电子温度计是否正常工作；

安装待检测的安全阀；

打开放气阀和放水阀，排空测量压力罐内的水，水排空后，关闭放水阀，打开进水阀，直至测量压力罐内充满水，此时，关闭进水阀；

通过流量调节阀排出水，直至测量压力管内的气体体积达到V_气水的体积达到V_水，此时，关闭流量调节阀停止排水。

在上述方案中，通过上位机控制流量调节阀排水。

与现有技术相比，本发明，积小巧，通过在测量压力罐内使气、水混合，能够对排放水提供持续的压力，因此，本发明采用较小的容器即可模拟压力管道或大的充满液体的压力罐排泄时安全阀的工作状态。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种模拟实际工况的安全阀启闭压力测试装置及方法，通过合理的设置气、水比例，能够用较小的压力罐在车间或厂房模拟灌满液体的大型压力罐上使用的安全阀启闭行为，从而能够相对精确地确定安全阀的启闭压力，并能够观察安全阀排放时的动态特性。下面结合说明书附图及具体实施例对本发明做出详细的说明。

如图1所示，本发明提供的一种能够模拟安全阀实际工况的安全阀启闭压力测试装置包括测量压力罐1、测量组件和多个测量阀，测量组件设置在测量压力罐1上，测量阀通过管道与测量压力罐1连接。测量阀包括进气阀2、进水阀3、放气阀4、放水阀5、流量调节阀6、截止球阀8，截止球阀8通过测量管道连接待检测的安全阀9。测量组件包括压力表10、流量计7和电子温度计11。本发明通过上述测量阀控制外部设备向测量压力罐1充放测量气体和水，由此模拟安全阀9的实际工况。本发明特别适用于安全阀9内流动介质为液体的工况测试。通过合理设置测量压力罐1内的水、气体积比，能够控制安全阀9试验时的开启时间，使试验时安全阀9的开启时间与实际使用场合超压时启闭时间近似相等，能够较好的反映出安全阀9的实际工作性能。

优选的，本发明还包括上位机，上位机包括检测模块和执行模块，检测模块模连接流量计7，执行块连接流量调节阀6。上位机通过接流量计7检测通过流量调节阀6排出的水的体积，当测量压力罐1内的水、气体积比满足要求时，控制流量调节阀6停止排水，自动化程度高。

优选的，测量压力罐1的容积为2～3m³，该大小的测量压力罐1能够轻松的放在各种厂房或车间。测量压力罐1别选用代号为304的不锈钢材料制成，具有较好的耐腐蚀性，测量压力罐1的耐压等级为10MPa，测量压力罐1厚度为5～10mm，测量压力罐1在顶部、侧面、底部均设有2～3个测量接口，用于对测量压力罐1的功能和监测内容进行扩展。

优选的，本发明使用的进气阀2、进水阀3、放气阀4、放水阀5、流量调节阀6、以及测量压力罐1带压液体引出管路及管路上的其他阀门，的耐压等级均大于测量压力罐1的耐压等级。测量压力罐1上的测量接口用于连接测量管路和测量，该测量管路和测量附件，以及测量管路上阀门的耐压等级也同样高于测量压力罐1的耐压等级，安全性能好。

本发明中使用的压力表10的测量范围能够覆盖0～15MPa，并且可根据被检测的安全阀9的启、闭压力调整量程，优选的，压力表10的量程一般为安全阀9的启闭压力的1.5～2倍。电子温度计11的测量范围为0～50摄氏度。流量计7测量范围为0～20L/min。

优选的，流量调节阀6通过排出管道与测量压力罐1连接，流量计7设置在排出管道上。放水阀5和放气阀4分别设置在测量压力罐1的上下两端，压力表10设置在测量压力罐1的顶部。方便排出测量压力罐1内的水，简单实用。测量压力罐1的底部设有支撑架。

本发明还提供了一种模拟实际工况的安全阀启闭压力测试方法，包括以下步骤：

向测量压力罐内通入气和水之前的对测量压力罐预处理；

使测量压力罐内充满气和水，充入的气的体积V_气和水的体积V_水分别按下式计算：

其中，P_{开启压力-理论}为安全阀的理论开启压力，P_{回座压力-理论}为安全阀的理论最小回座压力，V2为测量压力罐的体积，V1的计算公式如下：

V1＝(ρ(T,P_{开启压力-理论})-ρ(T,P_{回座压力-理论}))×V/ρ(T,P_{回座压力-理论})

其中，V为安全阀实际使用场合的压力罐的容积；

通过进气阀向压力罐内引入高压空气或氮气，观察安全阀状态，当安全阀动作、排泄时，读取压力罐上压力表读数P，该值即为P_{开启压力-实际}，安全阀停止排泄时，读取压力罐上压力表读数P，该值即为P_{回座压力-实际}，其中P为压力罐上压力表读数，P_{开启压力-实际}为安全阀实际测试的开启压力，P_{回座压力-实际}为安全阀实际测试的回座压力；

安全阀试验前，将P_{开启压力-理论}和P_{回座压力-理论}理论值带入判别公式：

若上述判别公式成立，能够用该装置测试安全阀的接近实际工况的开启压力和回座压力，若不满足上述判别公式，则不能使用该装置进行测试；

其中，ρ(T,P_{开启压力-理论})、ρ(T,P_{回座压力-理论})分别为在温度为T的条件下，测量压力罐内的水在P分别为P_{开启压力-理论}和P_{回座压力-理论}时的密度。

在上述步骤中，对测量压力罐的预处理包括：

关闭所有阀门，检查压力表和电子温度计是否正常工作；

安装待检测的安全阀；

打开放气阀和放水阀，排空测量压力罐内的水，水排空后，关闭放水阀，打开进水阀，直至测量压力罐内充满水，此时，关闭进水阀；

通过流量调节阀排出水，直至测量压力管内的气体体积达到V_气水的体积达到V_水，此时，关闭流量调节阀停止排水。

在上述步骤中，通过上位机控制流量调节阀排水。

与现有技术相比，本发明，积小巧，通过在测量压力罐内使气、水混合，能够对排放水提供持续的压力，因此，本发明采用较小的容器即可模拟压力管道或大的充满液体的压力罐排泄时安全阀的工作状态。

本发明并不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种模拟实际工况的安全阀启闭压力测试装置，包括测量压力罐、测量组件和多个测量阀，测量组件设置在所述测量压力罐上，所述测量阀通过管道与所述测量压力罐连接，其特征在于：

所述测量阀包括进气阀、进水阀、放气阀、放水阀、流量调节阀、截止球阀，所述截止球阀通过测量管道连接待检测的安全阀；

所述测量组件包括压力表、流量计和电子温度计；

所述安全阀启闭压力测试装置通过执行以下步骤，测试安全阀启闭压力：

向测量压力罐内通入气和水之前的对测量压力罐预处理；

使测量压力罐内充满气和水，充入的气的体积V_气和水的体积V_水分别按下式计算：

其中，P_{开启压力-理论}为安全阀的理论开启压力，P_{回座压力-理论}为安全阀的理论最小回座压力，V2为测量压力罐的体积，V1的计算公式如下：

V1＝(ρ(T,P_{开启压力-理论})-ρ(T,P_{回座压力-理论}))×V/ρ(T,P_{回座压力-理论})

其中，V为安全阀实际使用场合的压力罐的容积；

通过进气阀向压力罐内引入高压空气或氮气，观察安全阀状态，当安全阀动作、排泄时，读取压力罐上压力表读数P，该值即为P_{开启压力-实际}，安全阀停止排泄时，读取压力罐上压力表读数P，该值即为P_{回座压力-实际}，其中P为测量压力罐上压力表的读数，P_{开启压力-实际}为安全阀实际测试的开启压力，P_{回座压力-实际}为安全阀实际测试的回座压力；

安全阀试验前，将P_{开启压力-理论}和P_{回座压力-理论}的测量值带入判别公式：

若上述判别公式成立，能够用该装置测试安全阀的接近实际工况的开启压力和回座压力，若不满足上述判别公式，则不能使用该装置进行测试；

其中，ρ(T,P_{开启压力-理论})、ρ(T,P_{回座压力-理论})分别为在温度为T的条件下，测量压力罐内的水在P分别为P_{开启压力-理论}和P_{回座压力-理论}时的密度。

2.根据权利要求1所述的一种模拟实际工况的安全阀启闭压力测试装置，其特征在于，还包括上位机，所述上位机连接有检测模块和执行模块，所述检测模块连接所述流量计，所述执行模块连接所述流量调节阀。

3.根据权利要求1所述的一种模拟实际工况的安全阀启闭压力测试装置，其特征在于，所述流量调节阀通过排出管道与所述测量压力罐连接，所述流量计设置在所述排出管道上。

4.根据权利要求1所述的一种模拟实际工况的安全阀启闭压力测试装置，其特征在于，在所述测量压力罐的顶部、侧面和底部均设有测量接口。

5.根据权利要求1所述的一种模拟实际工况的安全阀启闭压力测试装置，其特征在于，所述放水阀和所述放气阀分别设置在所述测量压力罐的上下两端，所述压力表设置在所述测量压力罐的顶部。

6.根据权利要求1所述的一种模拟实际工况的安全阀启闭压力测试装置，其特征在于，所述测量压力罐的材质为不锈钢，所述测量压力罐的耐压等级为10MPa。

7.根据权利要求1所述的一种模拟实际工况的安全阀启闭压力测试装置，其特征在于，所述测量压力罐的底部设有支撑架。

8.一种模拟实际工况的安全阀启闭压力测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

向测量压力罐内通入气和水之前的对测量压力罐预处理；

使测量压力罐内充满气和水，充入的气的体积V_气和水的体积V_水分别按下式计算：

其中，P_{开启压力-理论}为安全阀的理论开启压力，P_{回座压力-理论}为安全阀的理论最小回座压力，V2为测量压力罐的体积，V1的计算公式如下：

V1＝(ρ(T,P_{开启压力-理论})-ρ(T,P_{回座压力-理论}))×V/ρ(T,P_{回座压力-理论})

其中，V为安全阀实际使用场合的压力罐的容积；

通过进气阀向压力罐内引入高压空气或氮气，观察安全阀状态，当安全阀动作、排泄时，读取压力罐上压力表读数P，该值即为P_{开启压力-实际}，安全阀停止排泄时，读取压力罐上压力表读数P，所述压力罐上压力表读数P的数值即为P_{回座压力-实际}，其中P为测量压力罐上压力表的读数，P_{开启压力-实际}为安全阀实际测试的开启压力，P_{回座压力-实际}为安全阀实际测试的回座压力；

安全阀试验前，将P_{开启压力-理论}和P_{回座压力-理论}的测量值带入判别公式：

若上述判别公式成立，能够用如权利要求1-7中任一所述的安全阀启闭压力测试装置测试安全阀的接近实际工况的开启压力和回座压力，若不满足上述判别公式，则不能使用该装置进行测试；

其中，ρ(T,P_{开启压力-理论})、ρ(T,P_{回座压力-理论})分别为在温度为T的条件下，测量压力罐内的水在P分别为P_{开启压力-理论}和P_{回座压力-理论}时的密度。

9.根据权利要求8所述的一种模拟实际工况的安全阀启闭压力测试方法，其特征在于，对测量压力罐的预处理包括：

关闭所有阀门，检查压力表和电子温度计是否正常工作；

安装待检测的安全阀；

打开放气阀和放水阀，排空测量压力罐内的水，水排空后，关闭放水阀，打开进水阀，直至测量压力罐内充满水，此时，关闭进水阀；

通过流量调节阀排出水，直至测量压力管内的气体体积达到V_气水的体积达到V_水，此时，关闭流量调节阀停止排水。

10.根据权利要求9所述的一种模拟实际工况的安全阀启闭压力测试方法，其特征在于，通过上位机控制流量调节阀排水。

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