CN111366354A - 非接触测量方式测试阀内部件振动特性的测试和评估系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种非接触测量方式测试阀内部件振动特性的测试和评估系统及方法，包括数据处理系统、储气罐、冷干机、激光测振仪、测量装置以及阀碟振动测量装置；储气罐的出口经冷干机与待测试阀的入口相连通，待测试阀的壳体上设置有激光测试窗口，待测试阀中的阀碟上粘贴有激光反光纸，激光测振仪发出的激光穿过激光测试窗口照射到激光反光纸上；待测试阀的阀杆上设置有力传感器及阀杆振动传感器；数据处理系统经数据采集系统与阀碟振动测量装置、力传感器、阀杆振动传感器及测量装置相连接，该系统及方法用于评估阀门的加载力对测试阀门振动是否起到抑制的作用。
Description
技术领域
本发明属于石油化工和发电设备领域，涉及一种非接触测量方式测试阀内部件振动特性的测试和评估系统及方法。
背景技术
调节阀广泛的应用于石油化工和发电领域，起着调节管道内部流量的作用。对于电厂的调节阀，其位于主蒸汽管道和汽轮机之间，工作在极其恶劣的高温、高压环境当中。调节阀是蒸汽通流系统中最薄弱的环节，阀内不稳定流动极易诱发调节阀阀杆系统振动。调节阀阀杆系统振动会导致阀杆上端螺纹滑丝、阀杆断裂，调节阀线性可变差动变送器(LVDT)断裂以及DEH油管路系统破坏。这些破坏不仅会使机组无法正常稳定运行，严重时还会造成机组的非正常停机。作为火电厂控制机组通流的核心部件，调节阀直接影响机组的经济性和安全性。
阀门的加载力对于抑制阀门振动和油动机的选型有着重要的作用。受限于现场高温、高压的环境，无法对调节阀进行全面的试验研究，模化试验是研究调节阀振动的主要方法之一。在模化试验中利用压缩空气来代替高温、高压蒸汽，测试得出调节阀的流动和振动特性。调节阀的振动主要测试阀杆的振动特性，然后再利用相似模化方法转化到实际参数下。然而，流体直接激励的部件是调节阀阀碟，阀碟和阀杆之间通过气流加载力而贴合在一起，阀碟和阀杆是一种变接触和变加载的接触方式，振动由阀碟传递至阀杆必然存在一定程度的衰减。仅仅依靠传统的阀杆振动和提升力的测试是不足以反映流体诱发调节阀的振动特性和加载力对振动的抑制作用，无法有效的推进模化试验成果向实际成果的转化，阻碍阀门相关研究的推进。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种非接触测量方式测试阀内部件振动特性的测试和评估系统及方法，该系统及方法能够综合评估阀门的加载力对待测试阀阀杆系统振动是否起到抑制的作用。
为达到上述目的，本发明所述的非接触测量方式测试阀内部件振动特性的测试和评估系统包括数据采集系统、储气罐、冷干机、激光测振仪、用于检测待测试阀进出口处的压力、温度和流量及卸载室上压力的测量装置以及用于检测待测试阀中阀碟振动信息的阀碟振动测量装置；
储气罐的出口经冷干机与待测试阀的入口相连通，待测试阀的壳体上设置有激光测试窗口，待测试阀中的阀碟上粘贴有激光反光纸，激光测振仪发出的激光穿过激光测试窗口照射到激光反光纸上；
待测试阀的阀杆上设置有力传感器及阀杆振动传感器；
数据采集系统与阀碟振动测量装置、力传感器、阀杆振动传感器及测量装置相连接。
还包括用于测量待测试阀进口处及出口处温度的温度测量装置，温度测量装置经数据采集系统与数据处理系统相连接。
还包括用于测量待测试阀出口处及入口处气体流量的流量测量装置，流量测量装置经数据采集系统与数据处理系统相连接。
还包括压缩机及净化装置，其中，压缩机的出口经净化装置与储气罐相连通。
还包括与冷干机出口相连通的第一旁路管道以及与压缩机出口相连通的第二旁路管道，其中，旁路管道上设置有第一旁通阀，第二旁路管道上设置有第二旁通阀。
还包括用于支撑激光测振仪的三脚架。
待测试阀的阀壳上开设有通孔，所述通孔内安装有透明玻璃，以作为激光测试窗口，透明玻璃与阀壳之间通过粘合剂粘接密封。
激光反光纸粘接于阀碟上。
所述振动传感器为加速度传感器或者速度传感器。
本发明所述的非接触测量方式测试阀内部件振动特性的测试和评估方法包括以下步骤：
储气罐输出的气流进入到待测试阀中，开启激光测振仪，调节激光测振仪的位置，使得激光测振仪发出的激光穿过激光测试窗口照射到激光反光纸上；
数据采集系统通过阀碟振动测量装置测量待测试阀中阀碟的振动信号，数据采集系统通过阀杆振动传感器测量阀杆的振动信号，数据采集系统通过力传感器测量阀杆的提升力信号，数据采集系统通过测量装置检测卸载室的压力信号，并根据待测试阀中阀碟振动信息、阀杆的振动信号、阀杆的提升力信号及卸载室的压力信号判断待测试阀的阀门加载力是否起到抑制待测试阀阀门振动的作用，完成非接触测量方式测试阀内部件振动特性的测试和振动评估。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的非接触测量方式测试阀内部件振动特性的测试和评估系统及方法在具体操作时，通过储气罐向待测试阀供气，通过阀碟振动测量装置测量待测试阀中阀碟的振动信号，通过阀杆振动传感器测量阀杆的振动信号，通过力传感器测量的提升力信号，通过测量装置检测卸载室的压力信号，并以此判断待测试阀的阀门加载力是否起到抑制待测试阀阀门振动的作用，完成非接触测量方式测试阀内部件振动特性的测试和振动评估，解决了阀门模化试验当中直接获取阀碟振动特性的需求，从而为阀门加载力的评估和阀门振动模化试验方法的完善奠定了基础。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中待测试阀5与激光测振仪8的位置图。
其中，1为压缩机、2为净化装置、3为储气罐、4为冷干机、5为待测试阀、6为第一旁通阀、7为第二旁通阀、8为激光测振仪、9为测量装置、10为力传感器、11为阀杆、12为激光反光纸、13为阀杆振动传感器、14为激光测试窗口、15为阀碟。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1及图2，本发明所述的非接触测量方式测试阀内部件振动特性的测试和评估系统包括数据采集系统、储气罐3、冷干机4、激光测振仪8、用于检测待测试阀5进出口处压力、温度和流量测量及卸载室上压力的测量装置9以及用于检测待测试阀5中阀碟15振动信息的阀碟振动测量装置；储气罐3的出口经冷干机4与待测试阀5的入口相连通，待测试阀5的壳体上设置有激光测试窗口14，待测试阀5中的阀碟15上粘贴有激光反光纸12，激光测振仪8发出的激光穿过激光测试窗口14照射到激光反光纸12上；待测试阀5的阀杆11上设置有力传感器10及阀杆振动传感器13；数据采集系统与阀碟振动测量装置、力传感器10、阀杆振动传感器13、压力、温度和流量相连接。
激光测振仪8设置于三脚架上，激光测振仪8所发射的激光安全等级应达到二级，输出功率小于1mW，确保对人眼安全；激光测振仪8的测试距离需至少大于0.3m，激光测振仪8的测量的分辨率≤0.02μm.s-1/Hz，测量峰值需≥100mm/s，最小频率分辨率≥5kHz；
本发明还包括用于测量待测试阀5进口处及出口处温度的温度测量装置，温度测量装置经数据采集系统记录数据。
本发明还包括用于测量待测试阀5出口处及入口处气体流量的流量测量装置，流量测量装置经数据采集系统记录数据。
本发明还包括压缩机1及净化装置2，其中，压缩机1的出口经净化装置2与储气罐3相连通。
本发明还包括与冷干机4出口相连通的第一旁路管道以及与压缩机1出口相连通的第二旁路管道，其中，旁路管道上设置有第一旁通阀6，第二旁路管道上设置有第二旁通阀7。
待测试阀5的阀壳上开设有通孔，所述通孔内安装有透明玻璃，以作为激光测试窗口14，透明玻璃与阀壳之间通过粘合剂粘接密封，其中，通孔的直径大于10mm。
所述阀杆振动传感器13为加速度传感器或者速度传感器；阀碟振动测量装置根据多普勒干涉原理测量阀碟15的振动。
本发明所述的非接触测量方式测试阀内部件振动特性的测试和评估方法包括以下步骤：
1)将激光反光纸12贴在阀碟15处，激光反光纸12的位置与激光测试窗口14平齐；
2)调节待测试阀5的阀门开度；
3)打开压缩机1及冷干机4，通过第一旁通阀6及第二旁通阀7调节进入到待测试阀5中的进气流量；
4)通过测量装置进出口压力测点处的压力，获取待测试阀5进口处与出口处的压力比；
5)通过测量装置检测进入阀门的流量，获取待测试阀5的流量；
6)通过测量装置检测阀门进出口的温度，获取待测试阀5的进出口处的温度；
7)待测量装置测量得到的数据稳定后，记录测量装置测量得到的数据；
6)开启激光测振仪8，调节激光测振仪8的位置，使得激光测振仪8发出的激光穿过激光测试窗口14照射到激光反光纸12上；
数据采集系统通过阀碟振动测量装置测量待测试阀5中阀碟15的振动信号，数据采集系统通过阀杆振动传感器13测量阀杆11的振动信号，数据采集系统通过力传感器10测量阀杆11的提升力信号，数据采集系统通过测量装置9检测卸载室的压力信号，并根据待测试阀5中阀碟15振动信息、阀杆11的振动信号、阀杆11的提升力信号及卸载室的压力信号判断待测试阀5的阀门加载力是否起到抑制待测试阀5阀门振动的作用，完成非接触测量方式测试阀内部件振动特性的测试和评估。
需要说明的是，阀碟15的振动信号、阀杆11振动信号以及提升力信号的采样频率应大于5kHz，采样时长大于5s。
Claims (10)
1.一种非接触测量方式测试阀内部件振动特性的测试和评估系统，其特征在于，包括：储气罐(3)、冷干机(4)、激光测振仪(8)、用于检测待测试阀(5)进出口处的压力、温度和流量测量及卸载室上压力的测量装置(9)以及用于检测待测试阀(5)中阀碟(15)振动信息的阀碟振动测量装置；
储气罐(3)的出口经冷干机(4)与待测试阀(5)的入口相连通，待测试阀(5)的壳体上设置有激光测试窗口(14)，待测试阀(5)中的阀碟(15)上粘贴有激光反光纸(12)，激光测振仪(8)发出的激光穿过激光测试窗口(14)照射到激光反光纸(12)上；
待测试阀(5)的阀杆(11)上设置有力传感器(10)及阀杆振动传感器(13)；
数据采集系统与阀碟振动测量装置、力传感器(10)、阀杆振动传感器(13)及测量装置(9)相连接。
2.根据权利要求1所述的非接触测量方式测试阀内部件振动特性的测试和评估系统，其特征在于，还包括用于测量待测试阀(5)进口处及出口处温度的温度测量装置，温度测量装置经数据采集系统记录数据。
3.根据权利要求1所述的非接触测量方式测试阀内部件振动特性的测试和评估系统，其特征在于，还包括用于测量待测试阀(5)出口处及入口处气体流量的流量测量装置，流量测量装置经数据采集系统记录数据。
4.根据权利要求1所述的非接触测量方式测试阀内部件振动特性的测试和评估系统，其特征在于，还包括压缩机(1)及净化装置(2)，其中，压缩机(1)的出口经净化装置(2)与储气罐(3)相连通。
5.根据权利要求1所述的非接触测量方式测试阀内部件振动特性的测试和评估系统，其特征在于，还包括与冷干机(4)出口相连通的第一旁路管道以及与压缩机(1)出口相连通的第二旁路管道，其中，旁路管道上设置有第一旁通阀(6)，第二旁路管道上设置有第二旁通阀(7)。
6.根据权利要求1所述的非接触测量方式测试阀内部件振动特性的测试和评估系统，其特征在于，还包括用于支撑激光测振仪(8)的三脚架。
7.根据权利要求1所述的非接触测量方式测试阀内部件振动特性的测试和评估系统，其特征在于，待测试阀(5)的阀壳上开设有通孔，所述通孔内安装有透明玻璃，以作为激光测试窗口(14)，透明玻璃与阀壳之间通过粘合剂粘接密封。
8.根据权利要求1所述的非接触测量方式测试阀内部件振动特性的测试和评估系统，其特征在于，激光反光纸(12)粘接于阀碟(15)上。
9.根据权利要求1所述的非接触测量方式测试阀内部件振动特性的测试和评估系统，其特征在于，所述阀杆振动传感器(13)为加速度传感器或者速度传感器。
10.一种非接触测量方式测试阀内部件振动特性的测试和评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
储气罐(3)输出的气流进入到待测试阀(5)中，开启激光测振仪(8)，调节激光测振仪(8)的位置，使得激光测振仪(8)发出的激光穿过激光测试窗口(14)照射到激光反光纸(12)上；
数据采集系统通过阀碟振动测量装置测量待测试阀(5)中阀碟(15)的振动信号，数据采集系统通过阀杆振动传感器(13)测量阀杆(11)的振动信号，数据采集系统通过力传感器(10)测量阀杆(11)的提升力信号，数据采集系统通过测量装置(9)检测卸载室的压力信号，并根据待测试阀(5)中阀碟(15)振动信号、阀杆(11)的振动信号、阀杆(11)的提升力信号及卸载室的压力信号判断待测试阀(5)的阀门加载力是否起到抑制待测试阀(5)阀门振动的作用，完成非接触测量方式测试阀内部件振动特性的测试及振动评估。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN112378506A (zh) * | 2020-10-14 | 2021-02-19 | 西安理工大学 | 一种贯流式水力机械转轮和外壁振动的同步测试方法 |
| CN113446072A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-09-28 | 华能济宁运河发电有限公司 | 一种汽轮机高压调节阀状态监视系统 |
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