CN110806290A - 一种使用甲烷检验阀门微泄漏的试验台 - Google Patents

一种使用甲烷检验阀门微泄漏的试验台 Download PDF

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孙旭
赵保頔
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Abstract

本发明公开了一种使用甲烷检验阀门微泄漏的试验台，包括保温箱和放置在保温箱内的阀门，所述阀门的阀杆升降处密封面处连接有气体泄漏检测装置；所述阀门下端安装在位于保温箱内的定位装置上，所述阀门进口端连通有气源；阀门上方配合连接有控制阀门回转开合的循环驱动系统；所述循环驱动系统包括安装台和安装在安装台上的电机，电机输出端横向连接有传动杆，所述安装台与传动杆之间设有轴承，传动杆自由端通过换向减速器连接有驱动杆，驱动杆下端设有与与阀门上端配合的驱动爪，驱动杆上设有控制其转动行程的位移传感器装置；本发明满足美国石油学会API 624‑2014规定的标准，实现以甲烷为试验介质，在‑29~280℃的温度环境范围内试验阀门，试验效果好。

Description

一种使用甲烷检验阀门微泄漏的试验台
技术领域
本发明涉及甲烷气体检验阀门微泄漏的技术设备领域，特别涉及一种使用甲烷检验阀门微泄漏的试验台。
背景技术
美国石油学会API 624-2014规定了带石墨填料升降杆阀门的微泄漏试验的测试要求和验收标准。国内阀门生产企业如果需要出口按照API标准制造的闸阀、截止阀，就需要按照API624的要求进行微泄漏试验，但目前国内还没有相关机构进行这方面的工作，国内类似的试验台的试验介质一般是空气、氮气或其他惰性气体，原因是这些气体物理化学性质比较稳定对试验台的技术要求比较低，而按照产品标准的要求，国外要求的试验介质必须是气态甲烷，属于易燃易爆的危险品，对试验台的技术要求比较高，相关企业如果要进行微泄漏试验，需要到国外的相关机构进行，需要花费大量的时间及成本。针对这种情况，我们设计了一种使用甲烷检验阀门微泄漏的试验台。
中国实用新型为一种高压蒸汽阀门微泄漏探测装置，授权公告号为CN 207231731U，授权公告日为2018.04.13，本实用新型公开了一种高压蒸汽阀门微泄漏探测装置，包括：蒸汽管道；空气瓶；空气总管道；空气分支管道和混合气体管道；控制阀，控制阀用于控制空气总管道与空气分支管道的导通或截止，还用于控制空气总管道与混合气体管道的导通或截止；混合室；设置于混合室内的雾化装置，混合气体管道的出口端和空气分支管道的出口端均与雾化装置连通；设置于所述混合气体管道内的喷射器，蒸汽管道的出口端与喷射器连通；温度传感器；湿度传感器；气体质量流量计；电加热器；调节阀。本实用新型中的装置能够在不停机的情况下完成对高压蒸汽阀门的泄漏率的测量，并且本实用新型是根据气体湿度的变化来推导出高压蒸汽阀门的泄漏率。本实用新型主要针对使用高压蒸汽对阀门进行检测，但是不能满足API 624-2014规定甲烷气体对阀门进行检测。
发明内容
本发明目的是为解决上述问题所采取的技术方案是：
一种使用甲烷检验阀门微泄漏的试验台，包括保温箱和放置在保温箱内的阀门，所述阀门的阀杆升降处密封面处连接有气体泄漏检测装置；所述阀门下端安装在位于保温箱内的定位装置上，所述阀门进口端连通有气源；阀门上方配合连接有控制阀门回转开合的循环驱动系统；
所述循环驱动系统包括安装台和安装在安装台上的电机，电机输出端横向连接有传动杆，所述安装台与传动杆之间设有轴承，传动杆自由端通过换向减速器连接有驱动杆，驱动杆下端设有与与阀门上端配合的驱动爪，驱动杆上设有控制其转动行程的位移传感器装置。
进一步，所述位移传感器包括驱动杆上沿径向设有的止动杆，止动杆端部设有感应片，所述安装台下侧沿驱动杆轴向设有行程开关安装部，行程开关安装部上沿驱动杆轴向设有与感应片配合使用的上行程开关和下行程开关，所述上行程开关和下行程开关通过检测到的信号来反馈控制电机正反转。
进一步，所述保温箱为开合式保温箱，保温箱内设有温度感应器，保温箱外接有制冷源和制热源；实现工作温度为-29℃~280℃。
进一步，所述制冷源为液氮，液氮气化后通过风机经保温软管输送至保温箱；所述制热源为电热油加热器，电热油加热器产生的热风通过风机经保温软管输送至保温箱。
进一步，所述定位装置包括底座，底座上竖直连接有平行设置的进口盲板和出口盲板，进口盲板和出口盲板之间分别与阀门的进口端和出口端密封连接，进口盲板上设有进气口，出口盲板上设有出气口；所述进气口通过进气管道与气源连通，进气管道上设有减压阀，所述进气管道上位于进气口和减压阀之间设有进口开关阀，所述出气口通过出气管道与综合控制台上设置的泄放孔连通，出气管道末端设有出口开关阀，所述出气管道上位于出气口和出口开关阀之间设有压力传感器。
进一步，所述进口开关阀和出口开关阀均为由综合控制台控制的电磁阀。
进一步，所述气体泄漏检测装置包括检测器和检测管，检测管一端设置在阀门的阀杆升降处密封面处，检测管另一端延伸至综合控制台上设置的检测口，检测器对应检测口设置。
进一步，所述检测器为氢火焰电离泄漏检测仪或甲烷泄漏报警仪。
进一步，所述循环驱动系统安装在升降调节台上，所述升降调节台为液压控制的剪框式调节台。
进一步，还包括综合控制台，循环驱动系统、升降调节台、温度感应器、压力传感器均与综合控制台控制连接。
本发明所具有的有益效果为：
1.本发明为一种甲烷检验阀门微泄漏的试验台，满足美国石油学会API 624-2014规定了带石墨填料升降杆阀门的微泄漏试验的测试要求和验收标准，通过设置有保温箱，实现在-29~280℃的温度环境范围内试验阀门，通过综合控制台控制循环驱动系统带动样品阀门进行往复开关，以甲烷为试验介质，经过气体泄漏检测装置来检测阀门的阀杆升降处密封面处的甲烷泄露，本试验台可实现自动启闭，不用人手动操作，并且甲烷泄露检测点远离阀门，保护了工作人员的安全性，且试验效果好。
2. 本发明通过设置定位装置，可以实现对阀门的定位，通过盲板实现阀门进口端、出口端的密封，保证了阀门检测空间的密闭性，实现在密封的环境下使用甲烷来检测阀门的密封性。
3. 本发明通过设置循环驱动系统，可以通过综合控制台控制电机的正、反转来实现样品阀门往复的开关，实现样品阀门在多次开关的情况下使用甲烷检测阀杆升降处密封面处的甲烷泄露，保证了检测结果的可靠性。
附图说明
图1为本发明结构原理示意图；
图2为打开保温箱后试验台结构原理示意图；
图3为本发明检测器结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步描述。
如图1-2所示，为了研发满足标准API624，研发了一种甲烷检验阀门2微泄漏的试验台，试验的阀门2公称通径为DN300及以下明杆和升降旋转阀杆的闸阀、截止阀，公称压力:Class1500以下，试验介质: 最小纯度97%的甲烷或氮气，甲烷压力:41.4Bar(600psi)，试验温度: 260±5%℃，-29±5%℃，工作外界环境温度:15-40℃。
如图1-2所示，一种使用甲烷检验阀门2微泄漏的试验台，包括内设有温度感应器的保温箱1和放置在保温箱1内的阀门2，所述阀门2的阀杆升降处密封面处连接有气体泄漏检测装置；所述阀门2下端安装在位于保温箱1内的定位装置9上，定位装置9密封阀门的进口端与出口端，所述阀门2进口端连通有气源5，阀门2出口端连通有压力传感器29；阀门2上方配合连接有控制阀门2回转开合的循环驱动系统3，本实施例中需要循环驱动系统3带动阀门2回转开合50次进行检测漏气情况，所述循环驱动系统3安装在升降调节台4上，可以通过调节升降调节台4来满足循环驱动系统3与不同高度的阀门2配合使用，优选的，本实施例中所述升降调节台4为液压控制的剪框式调节台；所述循环驱动系统3和升降调节台4接受综合控制台6的控制进行自动工作，所述综合控制台6监控温度感应器和压力传感器29的检测数值。
如图1-2所示，为达到要求的试验温度，本实施例中所述保温箱1为开合式保温箱1；保温箱1外接有制冷源和制热源；优选的，本发明中所述制冷源为液氮，液氮气化后通过风机经保温软管输送至保温箱1，使得阀门2处于一个稳定的低温-29℃的环境；所述制热源为电热油加热器7，电热油加热器7产生的热风通过风机经保温软管输送至保温箱1，维持温箱环境温度达到稳定的280℃，本实施例中优选260℃；保温箱1内设有温度感应器，通过补偿导线连接到综合控制台6，综合控制台6内设温度信号采集器，并在综合控制台6上显示屏显示温度变化情况，发现异常可以及时调整，温度显示精度为±0.5℃；综合控制台6通过数据线与电脑连通。
如图1-2所示，为了实现对阀门的检测，所述气体泄漏检测装置包括检测器和检测管23，检测管23一端设置在阀门2的阀杆升降处密封面处，检测管23另一端延伸至综合控制台6上的检测口，检测器对应综合控制台6上的检测口设置安装；优选的，本实施例中所述检测器为氢火焰电离泄漏检测仪或甲烷泄漏报警仪，如图3所示，检测管23另一端连通至综合控制台6内，综合控制台6上设有可燃气体检测口，将检测器对准综合控制台6上的可燃气体检测口，当标准要求（API624要求）检测点的甲烷泄漏时，综合控制台6距离阀较远，工作人员不用站在阀门2附近进行泄漏检测，由于甲烷泄漏遇静电会发生燃烧和爆炸，这样可以起到保护了人的安全的作用。
如图1-2所示，所述定位装置9上设有连通阀门2进口端与出口端的进气口21和出气口22，进气口21通过进气管道24与气源5连通，所述气源5为氮气和甲烷，进气管道24上设有减压阀28，所述进气管道24上位于进气口21和减压阀28之间设有进口开关阀27，本实施例中，进气管道24为不锈钢管路，减压阀28和进口开关阀27安装在不锈钢管路上；所述出气口22通过出气管道25与综合控制台6上设置的泄放孔连通，实验完毕后试验气体通过综合控制台6上设置的泄放孔经输送管道输送至对应的回收罐内；本实施例中，出气管道25为不锈钢管路，出气管道25末端设有出口开关阀26，所述出气管道25上位于出气口22和出口开关阀26之间设有压力传感器29，压力传感器29用于检测阀门2内气体的压力，并将压力数值反馈至综合控制台6，压力数值通过综合控制台6上的压力表和数显屏显示，优选的，本实施例中进口开关阀27和出口开关阀26均为由综合控制台6控制的电磁阀。
如图1-2所示，为了便于安装和定位阀门2，便于进行试验检测阀门2的阀杆升降密封面处气体泄漏情况，需要将阀门2安装在定位装置9上，所述定位装置9包括底座93，底座93上竖直连接有平行设置的进口盲板91和出口盲板92，进口盲板91和出口盲板92之间分别与阀门2的进口端和出口端密封连接，优选的，本实施例中进口盲板91与阀门2的进口端之间安装有密封垫并通过螺栓紧固，出口盲板92与阀门2的出口端之间安装有密封垫并通过螺栓紧固，从而实现密封的效果；进口盲板91上开设有进气口21，出口盲板92上开设有出气口22；优选的，本实施例中所述进气口21和出气口22均设有锥螺纹外接头，用于连接不锈钢管，本实施例中锥螺纹外接头为M14X1.5的标准接头，M14X1.5的标准接头无螺纹一端与进气口21和出气口22焊接，所述底座93上设有用于安装不锈钢管的通道。
如图1-2所示，为了能够实现控制阀门2多次循环开关，进行检测阀门2的阀杆升降密封面处气体泄漏情况，所述循环驱动系统3包括安装台和安装在安装台上的电机31，电机31输出端横向连接有传动杆34，所述安装台与传动杆34之间设有轴承33，保证传动杆34相对安装台回转运动，安装台上还安装有检测传动杆34的扭矩测试仪32，传动杆34自由端通过换向减速器35连接有驱动杆37，优选的，本实施例中换向减速器35为蜗轮蜗杆结构，传动杆34自由端与蜗杆键槽配合安装，驱动杆37与蜗轮键槽配合安装，驱动杆37下端设有与阀门2的手轮配合的驱动爪39，驱动杆37上设有控制其转动行程的位移传感器；优选的，本实施例中所述位移传感器包括驱动杆37上沿径向设有的止动杆38，本实施例中驱动杆37和止动杆38焊接，止动杆38自由端设有感应片，所述安装台下侧沿驱动杆37轴向设有行程开关安装部41，行程开关安装部41上沿驱动杆37轴向设有与感应片配合使用的上行程开关43和下行程开关42，所述上行程开关43和下行程开关42将检测到的信号传至综合控制台6来控制电机31正反转；止动杆38起点位置为下行程开关42处，此时电机31正转，电机31带动传动杆34正转，传动杆34通过蜗轮蜗杆机构带动驱动杆37转动，驱动杆37带动止动杆38向上行程开关43处运动；当止动杆38运动至上行程开关43处时，上行程开关43将运动到位的信号传至综合控制台6，综合控制台6控制电机31由正转变为反转，电机31带动传动杆34反转，依次按照上述驱动原理使得驱动杆37带动止动杆38向下行程开关42处运动；当止动杆38运动至下行程开关42处时，下行程开关42将运动到位的信号传至综合控制台6，综合控制台6控制电机31由反转变为正转，如此往复循环50次，综合控制台6上设置有计数器，电机31一正一反转动记为一次；这样通过循环驱动系统3则可以完成阀门250次循环开关，来检测阀门2的阀杆升降密封面处甲烷气体泄漏情况；本发明中所有的控制原理均为现有技术，因此在本发明中不再赘述。
本发明的准备工作和工作过程为：
1.准备工作
在进行试验之间要对试验台进行检查准备，以下为需要检查的内容：
（1）检查待试阀门2外观无破损变形，并手动开关阀门2，阀杆升降灵活，无卡阻。
（2）开启综合控制台6电源，观察台面压力、温度，扭矩，计数器仪表显示正常。
（3）将综合控制台6面板上电机31转动方式钮扳向手动方式，分别按下电机31正转，反转开关，观察阀门2手轮，阀杆的上下运动平缓均匀，阀体无明显扭动异常。此时可调节变频器旋钮，选择电机31转速。
（4）将综合控制台6面板上的电机31转动方式钮转向自动方式，观察阀杆感应片旋转及上下行程开关42感应动作情况，调节行程开关相对位置，使之与阀门2的全开全关位置相对应。调整行程开关与旋转感应片的相对位置，直至阀门2上下自动运行平缓正常。
（5）电脑启动，启动软件系统。
2.工作过程
先将高压氮气气源5开关打开，氮气通过进气管道24经进气口21进入阀门2，当出气口22压力传感器29显示的氮气压力达到41.4Barg(600psi)，关闭高压氮气气源5开关停止充气，综合控制台6根据压力传感器29显示的压力控制关闭进口开关阀27和出口开关阀26，通过检测器检测阀门2与盲板连接处、阀盖与阀体，阀杆处的泄漏情况，检测完毕后控制综合控制台6控制进口开关阀27和出口开关阀26打开，释放氮气，依照上述方式重复进行5次检验阀门2的密封性，确保阀门2与盲板连接处、阀盖与阀体，阀杆处无泄漏，检测完毕后，进行甲烷气体检测。
当进行260℃高温阀门2的微泄漏试验，将开合式保温箱1闭合，使用电热油加热器7产生的热风通过风机经保温软管输送至保温箱1，维持温箱环境温度达到稳定的260℃；综合控制台6关闭出口开关阀26，打开甲烷气源5开关，甲烷通过进气管道24经进气口21进入阀门2，当压力传感器29显示的甲烷压力达到41.4Barg(600psi)，关闭甲烷气源5开关停止充气，综合控制台6根据压力传感器29显示的压力控制关闭进口开关阀27，此时通过甲烷泄漏报警仪对准综合控制台6上的可燃气体检测口检测阀门2的阀杆升降处密封面处的甲烷泄漏情况，此时，止动杆38起点位置为下行程开关42处，操作综合控制台6控制电机31正转，电机31带动传动杆34正转，传动杆34通过蜗轮蜗杆机构带动驱动杆37转动，驱动杆37带动止动杆38回转打开阀门2并向上行程开关43处运动；当止动杆38运动至上行程开关43处时，上行程开关43将运动到位的信号传至综合控制台6，综合控制台6控制电机31由正转变为反转；当电机31带动传动杆34反转时，依次按照上述驱动原理使得驱动杆37带动止动杆38回转关闭阀门2并向下行程开关42处运动；当止动杆38运动至下行程开关42处时，下行程开关42将运动到位的信号传至综合控制台6，综合控制台6控制电机31由反转变为正转，如此往复循环50次，综合控制台6上设置有计数器，电机31一正一反转动记为一次；在50次往复的开关阀门2过程中，检测阀杆升降处密封面处的甲烷泄漏情况。
当进行-29℃低温阀门2的微泄漏试验，将开合式保温箱1闭合，将液氮气化后通过风机经保温软管输送至保温箱1，维持温箱环境温度达到稳定的-29℃；然后按照上述高温检测的工作方法对阀门2的阀杆升降处密封面处的甲烷泄漏情况进行检测。
当针对不同规格的的阀门2，需要调整升降调节台4使得驱动系统与阀门2的高度，保证循环驱动系统3与阀门2配合实现阀门2的开关；升降调节台4可以由综合控制台6通过液压系统控制升降调节台4的高低来使得循环驱动系统3与阀门2配合。
本发明为一种甲烷检验阀门微泄漏的试验台，通过设置有保温箱1，实现在-29~280℃的温度环境范围内试验阀门2，通过综合控制台6控制循环驱动系统3带动样品阀门2进行往复开关，以甲烷为试验介质，经过气体泄漏检测装置来检测阀门2的阀杆升降处密封面处的甲烷泄露，本试验台可实现自动启闭，不用人手动操作，并且甲烷泄露检测点远离阀门，保护了工作人员的安全性，且试验效果好。
本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。
如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，如没有另外声明，上述词语并没有特殊的含义。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种使用甲烷检验阀门微泄漏的试验台，其特征在于，包括保温箱和放置在保温箱内的阀门，所述阀门的阀杆升降处密封面处连接有气体泄漏检测装置；所述阀门下端安装在位于保温箱内的定位装置上，所述阀门进口端连通有气源；阀门上方配合连接有控制阀门回转开合的循环驱动系统；
所述循环驱动系统包括安装台和安装在安装台上的电机，电机输出端横向连接有传动杆，所述安装台与传动杆之间设有轴承，传动杆自由端通过换向减速器连接有驱动杆，驱动杆下端设有与与阀门上端配合的驱动爪，驱动杆上设有控制其转动行程的位移传感器装置。
2.根据权利要求1所述的一种使用甲烷检验阀门微泄漏的试验台，其特征在于，所述位移传感器包括驱动杆上沿径向设有的止动杆，止动杆端部设有感应片，所述安装台下侧沿驱动杆轴向设有行程开关安装部，行程开关安装部上沿驱动杆轴向设有与感应片配合使用的上行程开关和下行程开关，所述上行程开关和下行程开关通过检测到的信号来反馈控制电机正反转。
3.根据权利要求2所述的一种使用甲烷检验阀门微泄漏的试验台，其特征在于，所述保温箱为开合式保温箱，保温箱内设有温度感应器，保温箱外接有制冷源和制热源；实现工作温度为-29℃~280℃。
4.根据权利要求3所述的一种使用甲烷检验阀门微泄漏的试验台，其特征在于，所述制冷源为液氮，液氮气化后通过风机经保温软管输送至保温箱；所述制热源为电热油加热器，电热油加热器产生的热风通过风机经保温软管输送至保温箱。
5.根据权利要求4所述的一种使用甲烷检验阀门微泄漏的试验台，其特征在于，所述定位装置包括底座，底座上竖直连接有平行设置的进口盲板和出口盲板，进口盲板和出口盲板之间分别与阀门的进口端和出口端密封连接，进口盲板上设有进气口，出口盲板上设有出气口；所述进气口通过进气管道与气源连通，进气管道上设有减压阀，所述进气管道上位于进气口和减压阀之间设有进口开关阀，所述出气口通过出气管道与综合控制台上设置的泄放孔连通，出气管道末端设有出口开关阀，所述出气管道上位于出气口和出口开关阀之间设有压力传感器。
6.根据权利要求5所述的一种使用甲烷检验阀门微泄漏的试验台，其特征在于，所述进口开关阀和出口开关阀均为由综合控制台控制的电磁阀。
7.根据权利要求6所述的一种使用甲烷检验阀门微泄漏的试验台，其特征在于，所述气体泄漏检测装置包括检测器和检测管，检测管一端设置在阀门的阀杆升降处密封面处，检测管另一端延伸至综合控制台上设置的检测口，检测器对应检测口设置。
8.根据权利要求7所述的一种使用甲烷检验阀门微泄漏的试验台，其特征在于，所述检测器为氢火焰电离泄漏检测仪或甲烷泄漏报警仪。
9.根据权利要求1-8任一权利要求所述的一种使用甲烷检验阀门微泄漏的试验台，其特征在于，所述循环驱动系统安装在升降调节台上，所述升降调节台为液压控制的剪框式调节台。
10.根据权利要求9所述的一种使用甲烷检验阀门微泄漏的试验台，其特征在于，还包括综合控制台，循环驱动系统、升降调节台、温度感应器、压力传感器均与综合控制台控制连接。
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