CN111426468A - 一种安全型呼吸阀在线监测装置及监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种安全型呼吸阀在线监测装置及监测方法。所述装置在呼吸阀的阀盘与阀座相接触的一侧各装有一组监测接口，每组监测接口分别与对应的传动管相连通，传动管的另一端与单向阀的输出端相连接，单向阀的输入端与充气管相连通，传动管和充气管上分别装有压力变送器，充气管与充气机构相连通。所述方法包括如下步骤：1、部件的安装与连接；2、正常工况的监测；3、故障的检测。该装置采用气压传动的方式替代电气部件和连接导线，实现对呼吸阀运行工况的监视和故障检测，不会产生电气短路或电火花，具有良好的安全性，使用该方法可对罐区内所有呼吸阀实施集中监测，能定期自动检测阀盘动作性能，及时发现并处理阀盘粘结、卡阻等故障。

Description

一种安全型呼吸阀在线监测装置及监测方法

技术领域

本发明涉及到石油化工设备和自动化控制领域，特别涉及到一种安全型呼吸阀在线监测装置及监测方法。

背景技术

呼吸阀作为保护储罐安全的重要附件，呼吸阀是维持储罐气压平衡、减少介质挥发的安全节能装置。呼吸阀一般安装在储罐的顶部，利用正负压阀盘自动控制储罐的排气和吸气，使罐内与罐外的气压达到平衡，从而对储罐实施保护。以往对呼吸阀进行检测时，一般都是由维护检修人员定期到安装现场拆开检查，或拆下后运到厂家进行检测和维护，检测周期长，成本费用高，劳动强度大，且不能完成数据的储存和分析。

目前，国内现有的储罐呼吸阀在线测试系统能对呼吸阀进行定期在线测试和自检，但是其信号传输方式为电信号传输，由于要在呼吸阀上加装行程开关、通信模块等电气设备或部件，使用过程中可能产生电气短路、电火花等危险，不利于储罐安全，难以实现产品化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种安全型呼吸阀在线监测装置及监测方法。本发明所需解决的技术问题是：1、采用气压传动的方式杜绝在储罐内产生火花的风险；2、实现呼吸阀在运行时，在线对呼吸阀的工况进行监控和故障检测，在确保安全的前提下提高呼吸阀运行管理和维护效率。

本发明的设计思想是：1、在呼气端阀盘和吸气端阀盘与对应的阀座相接触的一侧各安装一组监测接口，每组监测接口分别通过传动管连接到充气管路及充气机构，使用气动部件替代现有技术中的电气部件和连接导线，以杜绝电气部件所产生的电气短路或电火花；2、使用气压传动管替代现有技术中的电信号传输，通过测量、分析传动管中的气压及其变化，对呼吸阀的工况进行监测；3、通过手动或由监控机构定期自动发出检测指令，检查阀盘能否正常开启。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种安全型呼吸阀在线监测装置，包括监测接口、传动管、压力变送器、单向阀、充气管、充气机构和监控机构，所述装置在呼吸阀的呼气端阀盘与呼气端阀座相接触的一侧，以及吸气端阀盘与吸气端阀座相接触的一侧，各装有一组监测接口，每组监测接口分别与对应的传动管相连通，传动管的另一端与单向阀的输出端相连接，单向阀的输入端与充气管相连通，传动管和充气管上分别装有压力变送器，充气管与充气机构相连通。

所述装置中的监测接口包含有阀门和气室，其阀门随对应的呼气端阀盘或吸气端阀盘的动作同步开启或关闭，每组监测接口的数量一般为1-12个，优选为3-6个。

所述装置中的压力变送器和充气机构分别用数据线与监控机构相连接。

一种安全型呼吸阀在线监测的方法，所述方法包括如下步骤：

1、部件的安装与连接：在呼吸阀的呼气端阀盘和呼气端阀座相接触的一侧，以及吸气端阀盘和吸气端阀座相接触的一侧，各装有一组监测接口，每组监测接口分别与对应的传动管相连通，传动管的另一端与单向阀的输出端相连接，单向阀的输入端与充气管相连通，传动管和充气管上分别装有压力变送器，充气管与充气机构相连通，压力变送器和充气机构分别用数据线与监控机构相连接；

2、正常工况的监测：正常情况下，呼吸阀的呼气端阀盘和吸气端阀盘均为闭合状态，同时监测接口内的阀门也为关闭状态，充气管通过单向阀向传动管注入设定气压的压缩空气，使传动管和监测接口内的气室中保持一定的工作气压；正常情况下的工作气压一般为0.12MPa～2.50MPa，优选工作气压为0.15MPa～0.50MPa，气压正常波动幅度一般不超过±5%；

当呼吸阀的呼气端阀盘或吸气端阀盘打开时，与之相对应的监测接口内的阀门同步开启，传动管和监测接口内气室中的压缩空气迅速释放，由于单向阀补气低于压缩空气释放速度，传动管内气压下降，当传动管内的气压下降超过正常波动幅度时，监控机构显示呼气端阀盘或吸气端阀盘的工作状态为打开；

当呼吸阀的呼气端阀盘或吸气端阀盘闭合后，与之相对应的监测接口内的阀门同步关闭，由充气机构通过充气管和单向阀将压缩空气注入到传动管及监测接口内气室中，传动管和监测接口内气室中的气压逐步上升到正常工作气压并趋于稳定，监控机构显示呼气端阀盘或吸气端阀盘的工作状态为闭合；

3、故障的检测：故障检测时，充气机构按照设定程序升高充气管中的气压，压缩气体通过单向阀注入到传动管和监测接口内的气室中，当监测接口内气室中的气压达到或超过检测气压时，对应的呼气端阀盘和/或吸气端阀盘被压缩空气所产生的压力顶开，监测接口内气室和传动管中的压缩空气迅速释放，通过分析传动管和充气管中的气压及其变化，检查呼气端阀盘和/或吸气端阀盘能否正常开启，检测气压一般为0.20MPa～2.50MPa，优选0.50MPa～1.00MPa；

使用过程中，监控机构通过数据线连接压力变送器和充气机构，监控机构用于接收、存储、显示传动管和充气管中的气压及其变化，分析呼吸阀运行工况，在发生故障时显示故障信息并发出声光报警信号，通过手动或定期自动发出测试指令完成故障检测功能。

与现有技术相比，本发明的积极效果为：

1、该装置采用气压传动的方式替代现有技术中的电气部件和连接导线，实现对呼吸阀运行工况的监视和故障检测，因此工作过程中不会产生电气短路或电火花，具有良好的安全性；

2、使用该装置可以在线监视呼吸阀工作状况，当向储罐注入或抽取介质时，能防止储罐因内外气压差过大而造成损坏，并可以手动或定期自动检测呼气端阀盘和吸气端阀盘的动作性能，便于及时发现并处理阀盘粘结、卡阻等故障；

3、采用该方法可以利用一套充气机构和充气管路对就近的多个呼吸阀进行并联监测，节省设备投资，降低施工难度；

4、采用该方法可以通过有线或无线通信网络对多台监控机构进行组网，从而可对罐区全部呼吸阀实施集中监测，并可与生产调度管理系统等第三方系统实现数据共享，提高信息化管理水平。

附图说明

图1、安全型呼吸阀在线监测装置连接示意图；

图2、安全型呼吸阀在线监测装置安装连接示意图一；

图3、安全型呼吸阀在线监测装置安装连接示意图二。

图中：1、呼气端阀座，2、呼气端阀盘，3、吸气端阀座，4、吸气端阀盘，101、监测接口，102、传动管，103、压力变送器，104、单向阀，105、充气管，106、充气机构，201、数据线，202、监控机构。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。

参见附图1-2，所述装置在呼吸阀的呼气端阀盘2与呼气端阀座1相接触的一侧，以及吸气端阀盘4与吸气端阀座3相接触的一侧，各装有一组监测接口101，每组监测接口101分别与相对应的传动管102相连通，传动管102的另一端与单向阀104的输出端相连接，单向阀104的输入端与充气管105相连通，传动管102和充气管105上分别装有压力变送器103，充气管105与充气机构106相连通。

所述装置中的监测接口101包含有阀门和气室，其阀门随对应的呼气端阀盘2或吸气端阀盘4的动作同步开启或关闭，每组监测接口101的数量一般为1～12个。

所述装置中的压力变送器103和充气机构106分别用数据线201与监控机构202相连接。

安全型呼吸阀在线监测的方法包括如下步骤：

1、部件的安装与连接: 在呼吸阀的呼气端阀盘2和呼气端阀座1相接触的一侧，以及吸气端阀盘4和吸气端阀座3相接触的一侧，各装有一组监测接口101，每组监测接口101分别与相对应的传动管102相连通，传动管102的另一端与单向阀104的输出端相连接，单向阀104的输入端与充气管105相连通，传动管102和充气管105上分别装有压力变送器103，充气管105与充气机构106相连通，压力变送器103和充气机构106分别用数据线201与监控机构202相连接；

2、正常工况的监测：正常情况下，呼吸阀的呼气端阀盘2和吸气端阀盘4均为闭合状态，同时监测接口101内的阀门也为关闭状态，充气管105通过单向阀104向传动管102注入设定气压的压缩空气，使传动管102和监测接口101内的气室中保持一定的工作气压；工作气压一般为0.12MPa～2.50MPa，气压正常波动幅度一般不超过±5%；

当呼吸阀的呼气端阀盘2或吸气端阀盘4打开时，与之相对应的监测接口101内的阀门同步开启，传动管102和监测接口101内气室中的压缩空气迅速释放，由于单向阀104补气低于压缩空气释放速度，传动管102内气压下降，当传动管102内的气压下降超过正常波动幅度时，监控机构202显示呼气端阀盘2或吸气端阀盘4的工作状态为打开；

当呼吸阀的呼气端阀盘2或吸气端阀盘4闭合后，与之相对应的监测接口101内的阀门同步关闭，由充气机构106通过充气管105和单向阀104将压缩空气注入到传动管102和监测接口101内气室中，传动管102和监测接口101内气室中的气压逐步上升到正常工作气压并趋于稳定，监控机构202显示呼气端阀盘2或吸气端阀盘4的工作状态为闭合；

3、故障的检测：故障检测时，充气机构106按照设定程序升高充气管105中的气压，压缩气体通过单向阀104注入到传动管102和监测接口101内的气室中，当监测接口101内气室的气压达到或超过检测气压时，对应的呼气端阀盘2和/或吸气端阀盘4被压缩空气所产生的压力顶开，监测接口101内气室和传动管102中的压缩空气迅速释放，通过分析传动管102和充气管105中的气压及其变化，检查呼气端阀盘2和/或吸气端阀盘4能否正常开启，检测气压一般为0.20MPa～2.50MPa；

使用过程中，监控机构202通过数据线201连接压力变送器103和充气机构106，监控机构202用于接收、存储、显示传动管102和充气管105中的气压及其变化，分析呼吸阀运行工况，在发生故障时显示故障信息并发出声光报警信号，监控机构202可以通过手动或自动发出测试指令完成故障检测功能。

实施例一

正常情况下，呼吸阀的呼气端阀盘2和吸气端阀盘4均为闭合状态，同时监测接口101内的阀门也为关闭状态，充气管105通过单向阀104向传动管102注入设定气压的压缩空气，使传动管102和监测接口101内的气室中保持一定的工作气压。工作气压一般为0.12MPa～2.50MPa，优选工作气压为0.15MPa～0.50MPa，气压正常波动幅度一般不超过±5%。

当呼吸阀的呼气端阀盘2或吸气端阀盘4打开时，与之相对应的监测接口101内的阀门同步开启，传动管102和监测接口101内气室中的压缩空气迅速释放，由于单向阀104补气低于压缩空气释放速度，传动管102内气压下降。当传动管102内的气压下降超过正常波动幅度时，此时监控机构202显示呼气端阀盘2或吸气端阀盘4的工作状态为打开。

当呼吸阀的呼气端阀盘2或吸气端阀盘4闭合后，与之相对应的监测接口101内的阀门同步关闭，由充气机构106通过充气管105和单向阀104将压缩空气注入到传动管102和监测接口101内气室中，传动管102和监测接口101内气室中的气压逐步上升到正常工作气压并趋于稳定，此时监控机构202显示呼气端阀盘2或吸气端阀盘4的工作状态为闭合。

故障检测时，充气机构106按照设定程序升高充气管105中的气压，压缩气体通过单向阀104注入到传动管102和监测接口101内的气室中，当监测接口101内气室中的气压达到或超过检测气压时，对应的呼气端阀盘2和/或吸气端阀盘4被压缩空气所产生的压力顶开，监测接口101内气室和传动管102中的压缩空气迅速释放，通过分析传动管102和充气管105中的气压及其变化，检查呼气端阀盘2和/或吸气端阀盘4能否正常开启，检测气压一般为0.20MPa～2.50MPa，优选为0.50MPa～1.00MPa。

使用过程中，监控机构202通过数据线201连接压力变送器103和充气机构106，用于接收、存储、显示传动管102和充气管105中的气压及其变化，分析呼吸阀运行工况，在发生故障时显示故障信息并发出声光报警信号，还可以通过手动或定期自动发出测试指令完成故障检测功能。

实施例二

在实际工况应用中，可根据呼吸阀数量、管道容积等参数，选择现有技术中适当的充气机构106和充气管105，将多个装有监测接口101的呼吸阀通过与之相对应的传动管102和单向阀104并联接入到充气管105的管路中（参见附图3），在各传动管102和充气管105的管路上相对应的安装多个压力变送器103，实现多个呼吸阀共用一套充气机构106和充气管105的管路。其工作原理与实施例一相同。

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有部件的组合，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书（包括权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

以上所述仅是本发明的非限定实施方式，还可以衍生出大量的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思和不作出创造性劳动的前提下，还可以做出若干变形和改进的实施例，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种安全型呼吸阀在线监测装置，包括监测接口（101）、传动管（102）、压力变送器（103）、单向阀（104）、充气管（105）、充气机构（106）和监控机构（202），其特征在于：所述装置在呼吸阀的呼气端阀盘（2）与呼气端阀座（1）相接触的一侧，以及吸气端阀盘（4）与吸气端阀座（3）相接触的一侧，各装有一组监测接口（101），每组监测接口（101）分别与对应的传动管（102）相连通，传动管（102）的另一端与单向阀（104）的输出端相连接，单向阀（104）的输入端与充气管（105）相连通，传动管（102）和充气管（105）上分别装有压力变送器（103），充气管（105）与充气机构（106）相连通。

2.根据权利要求1所述的安全型呼吸阀在线监测装置，其特征在于：所述装置中的监测接口（101）包含有阀门和气室，其阀门随相对应的呼气端阀盘（2）或吸气端阀盘（4）的动作同步开启或关闭，每组监测接口（101）的数量为1-12个。

3.根据权利要求1所述的安全型呼吸阀在线检测装置，其特征在于：所述装置中的压力变送器（103）和充气机构（106）分别用数据线（201）与监控机构（202）相连接。

4.一种安全型呼吸阀在线监测的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

（1）、部件的安装与连接: 在呼吸阀的呼气端阀盘（2）和呼气端阀座（1）相接触的一侧，以及吸气端阀盘（4）和吸气端阀座（3）相接触的一侧，各装有一组监测接口（101），每组监测接口（101）分别与对应的传动管（102）相连通，传动管（102）的另一端与单向阀（104）的输出端相连接，单向阀（104）的输入端与充气管（105）相连通，传动管（102）和充气管（105）上分别装有压力变送器（103），充气管（105）与充气机构（106）相连通，压力变送器（103）和充气机构（106）分别用数据线（201）与监控机构（202）相连接；

(2)、正常工况的监测：正常情况下，呼吸阀的呼气端阀盘（2）和吸气端阀盘（4）均为闭合状态，同时监测接口（101）内的阀门也为关闭状态，充气管（105）通过单向阀（104）向传动管（102）注入设定气压的压缩空气，使传动管（102）和监测接口（101）内的气室中保持一定的工作气压，工作气压为0.12MPa～2.50MPa，气压正常波动幅度不超过±5%；

当呼吸阀的呼气端阀盘（2）或吸气端阀盘（4）打开时，与之相对应的监测接口（101）内的阀门同步开启，传动管（102）和监测接口（101）内气室中的压缩空气迅速释放，由于单向阀（104）补气低于压缩空气释放速度，传动管（102）内气压下降，当传动管（102）内的气压下降超过正常波动幅度时，监控机构（202）显示呼气端阀盘（2）或/和吸气端阀盘（4）的工作状态为打开；

当呼吸阀的呼气端阀盘（2）或吸气端阀盘（4）闭合后，与之相对应的监测接口（101）内的阀门同步关闭，由充气机构（106）通过充气管（105）和单向阀（104）将压缩空气注入到传动管（102）和监测接口（101）内气室中，传动管（102）和监测接口（101）内气室中的气压逐步上升到正常工作气压并趋于稳定，监控机构（202）显示呼气端阀盘（2）或/和吸气端阀盘（4）的工作状态为闭合；

（3）、故障的检测：故障检测时，充气机构（106）按照设定程序升高充气管（105）中的气压，压缩气体通过单向阀（104）注入到传动管（102）和监测接口（101）内的气室中，当监测接口（101）内气室中的气压达到或超过检测气压时，对应的呼气端阀盘（2）和/或吸气端阀盘（4）被压缩空气所产生的压力顶开，监测接口内气室和传动管（102）中的压缩空气迅速释放，通过分析传动管（102）和充气管（105）中的气压及其变化，检查呼气端阀盘（2）和/或吸气端阀盘（4）能否正常开启，检测气压为0.20MPa～2.50MPa；

使用过程中，监控机构（202）通过数据线（201）连接压力变送器（103）和充气机构（106），监控机构（202）用于接收、存储、显示传动管（102）和充气管（105）中的气压及其变化，分析呼吸阀运行工况，在发生故障时显示故障信息并发出声光报警信号，通过手动或定期自动发出测试指令完成故障检测功能。

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