CN114088269A - 一种先导式安全阀控制柜活塞摩擦力在线测量装置 - Google Patents

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马少亮
解铎
蒋勇
张绍秋
邱俊
吴港
郭海挺
沈雪冬
黄化财
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Abstract

本发明属于核电维修领域，具体涉及一种先导式安全阀控制柜活塞摩擦力在线测量装置。包括活塞及密封，活塞及密封安装至活塞套中，活塞套固定在固定块中，固定块固定在压力试验台上，密封接头及垫片通过连接管线与稳压器和压力试验台连接，稳压器连接有压力变送器，压力变送器连接控制显示系统，控制显示系统连接有位移传感器，调节螺杆固定在第一固定块上，调节螺杆的一端设置弹簧座，第一固定块固定在压力试验台上，弹簧座连接有调节螺杆，调节螺杆连接弹簧杆。其优点是：能够测量先导式安全阀的活塞在模拟现场实际工况，可以直观的得到摩擦力的大小，与压力定值进行对比，并制定摩擦力的标准，为活塞密封以及活塞是否需要更换提供依据。

Description

一种先导式安全阀控制柜活塞摩擦力在线测量装置
技术领域
本发明属于核电维修领域，具体涉及一种先导式安全阀控制柜活塞摩擦力在线测量装置。
背景技术
稳压器安全阀作为压水堆核电厂一回路压力边界，对于主冷却剂密封，防止系统超压具有重要的作用，因此阀门按照压力定值正常开启与关闭对于一回路的压力保持有着至关重要的作用。
系统压力克服弹簧力与摩擦力实现阀门的开关。开启与关闭定值设定由弹簧设定，故理论上，阀门开启与关闭的系统压力与弹簧力设定一致，但活塞密封摩擦力抵消掉一部分系统压力，对压力定值有较大影响。
由于结构影响，阀门压力开启与关闭定值差值一定，即同时增减，若摩擦力过大，导致阀门实际开启与关闭之差过大，超出标准范围，需要更换活塞密封，同时修复活塞套，在线更换导致泄漏的风险极大。
目前采取的措施，在现场解体检修时，根据检修负责人的经验判断其摩擦力的大小，完全依赖于检修负责人的经验，无具体量化数值，容易导致误判，且离线与在线试验有一定的差异。在线试验情况下只有现场试验才能判断定值是否合格，摩擦力是否适中，在线更换容易导致泄漏，且需要重新进行密封性试验，增加了现场的工作风险。
模拟现场实际试验工况，测量开关过程中的摩擦力，能够判断摩擦力对于压力定值的实际影响，确定压力定值是否合格，同时能够验证活塞密封的密封性能。
此项目的密封件在进行国产化替代，为了验证国产化的密封件与原始密封件的性能，也需要此套在线活塞密封摩擦力测量装置。
发明内容
针对先导式安全阀控制柜，无法判断摩擦力对于压力定值的实际影响，本发明的目的是提供一种先导式安全阀控制柜活塞摩擦力在线测量装置，可以模拟现场实际工况测量先导式安全阀控制柜活塞的摩擦力，确定对定值的影响程度，同时可以确定活塞的密封性能，也用于密封件的性能对比。
本发明的技术方案如下：一种先导式安全阀控制柜活塞摩擦力在线测量装置，包括活塞及密封、活塞套和第二固定块，所述的活塞及密封安装至活塞套中，活塞套固定在第二固定块中，第二固定块与活塞套压紧螺栓连接，活塞套压紧螺栓的端部通过螺栓连接有密封接头及垫片，第二固定块通过第二固定螺栓固定在压力试验台上，密封接头及垫片通过连接管线与稳压器和压力试验台连接，稳压器上连接有排气阀、压力表，稳压器连接有压力变送器，压力变送器连接控制显示系统，控制显示系统连接有位移传感器，调节螺杆固定在第一固定块上，调节螺杆的一端设置弹簧座，弹簧套装在弹簧座与弹簧杆的顶部之间，第一固定块通过第一固定螺栓固定在压力试验台上，弹簧座连接有调节螺杆，调节螺杆连接弹簧杆。
所述的第二固定块通过螺纹与活塞套压紧螺栓连接。
所述的第二固定块与活塞套压紧螺栓之间安装有垫片。
所述的压力变送器通过第一导线连接控制显示系统。
所述的控制显示系统通过第三导线连接有位移传感器。
所述的位移传感器通过位移传感器连接线连接固定杆。
所述的弹簧杆端部安装位移测量杆。
所述的弹簧杆端部安装位移测量杆，使用抱箍螺栓固定的方式连接。
所述的弹簧杆顶部连接压力传感器。
所述的压力传感器的另一端通过连接部件与活塞下部接触。
本发明的有益效果在于：能够测量先导式安全阀的活塞在模拟现场实际工况，可以直观的得到摩擦力的大小，与压力定值进行对比，并制定摩擦力的标准，为活塞密封以及活塞是否需要更换提供依据。同时国产化项目实施过程中，成型的产品进行试验测量，与原厂备件进行对比，评估国产化备件的效果。
附图说明
图1为本发明所提供的一种先导式安全阀控制柜活塞摩擦力在线测量装置结构示意图。
图中：1弹簧杆，2调节螺杆，3第一固定块，4弹簧座，5弹簧，6压力传感器，7活塞及密封，8活塞套，9第二固定块，10垫片，11活塞套压紧螺栓，12螺栓，13密封接头及垫片，14连接管线，15排气阀，16压力表，17压力变送器，18稳压器，19压力试验台，20第二固定螺栓，21第一导线，22第二导线，23控制显示系统，24第一固定螺栓，25第三导线，26位移传感器，27位移传感器连接线，28固定杆。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
一种先导式安全阀控制柜活塞摩擦力在线测量装置，包括弹簧杆1，调节螺杆2，第一固定块3，弹簧座4，弹簧5，压力传感器6，活塞及密封7，活塞套8，第二固定块9，垫片10，活塞套压紧螺栓11，螺栓12，密封接头及垫片13，连接管线14，排气阀15，压力表16，压力变送器17，稳压器18，压力试验台19，第二固定螺栓20，第一导线21，第二导线22，控制显示系统23，第一固定螺栓24，第三导线25，位移传感器26，位移传感器连接线27和固定杆28。
如图1所示，活塞及密封7安装至活塞套8中，活塞套8固定在第二固定块9中，第二固定块9通过螺纹与活塞套压紧螺栓11连接，第二固定块9与活塞套压紧螺栓11之间安装有垫片10，活塞套压紧螺栓11的端部通过螺栓12连接有密封接头及垫片13，第二固定块9通过第二固定螺栓20固定在压力试验台上，密封接头及垫片13通过连接管线14与稳压器18和压力试验台19连接，稳压器18上连接有排气阀15、压力表16，稳压器18连接有压力变送器17，压力变送器17通过第一导线21连接控制显示系统23，控制显示系统23通过第三导线25连接有位移传感器26，位移传感器26通过位移传感器连接线27连接固定杆28；压力传感器6一端与弹簧杆1顶部连接，另外一端通过连接部件与活塞下部接触，连接件平面部分与活塞套下部接触，采用直接接触式连接，依靠弹簧压力进行固定，调节螺杆2固定在第一固定块3上，调节螺杆2的一端设置弹簧座4，弹簧5套装在弹簧座4与弹簧杆1的顶部之间，第一固定块3通过第一固定螺栓24固定在压力试验台19上，弹簧座4连接有调节螺杆2，调节螺杆2连接弹簧杆1。
弹簧及调整装置：弹簧按照控制柜的弹簧性能选择，弹簧分别安装在弹簧座上，弹簧杆通过弹簧座和弹簧整体组装，将弹簧组件、压力传感器以及连接部件安装至活塞套与调整螺母之间，调整螺母及调整座可以在试验平台导轨上移动，确定位置后通过螺栓固定在试验平台上。
在弹簧杆端部安装位移测量杆，使用抱箍螺栓固定的方式连接，传感器安装与试验平台上。
压力试验台采用水压试验台，可以快速和缓慢升压与降压，具有压力测量装置。试验台与活塞上部连接管线上具有排气阀，用于排出活塞上部的气体。
稳压系统：由于活塞上部的空间极小，压力的波动对压力定值的影响极大，造成测量结果误差极大。现场有过滤桶以及阀头部分腔室，可以稳压，为模拟现场实施，安装一稳压容器，与试验台、活塞上部，通过高压软管以及接头连接。稳压容器上部有排气阀、压力表以及压力变送器，下部有与试验台连接的接口。
控制显示系统：收集位移传感器的位移数据，压力传感器的压力数值以及稳压装置上的压力变送器的数据，并且曲线现场。位移传感器在达到最大位移后，停止升压，并开始降压直至位移归零。
本发明的安装过程如下：
(1)活塞及密封7安装至活塞套8中；
(2)将活塞套压紧螺栓11倒置，放置垫片10，倒置活塞套8，第二固定块9通过螺纹与活塞套压紧螺栓11连接，将整套装置安装在试验平台上，并用第二固定螺栓20进行固定；
(3)紧固活塞套压紧螺栓11，力矩值为170NM；
(4)使用螺栓12将密封接头及垫片13安装至活塞套压紧螺栓11上；
(5)通过连接管线14将压力试验台19、稳压器18进行连接；
(6)将压力传感器6安装活塞及密封7上，直接接触即可；
(7)调节螺杆2通过螺纹安装至第一固定块3；
(8)将弹簧5、弹簧座4以及弹簧杆1组装在一起，与压力传感器6直接连接，弹簧杆1穿过调节螺杆2；
(9)移动第一固定块3，待各零部件吃力后，通过第一固定螺栓24固定第一固定块3；
(10)在弹簧杆1夹紧固定杆28，试验平台上，固定位移传感器26，并通过位移传感器连接线27进行连接；
(11)位移传感器26通过第三导线25，压力传感器6通过第二导线22，压力变送器17通过第一导线21与控制显示系统23连接。
本发明的试验操作方式如下：
(1)调整调节螺杆2不断增大弹簧力，标准值为阀门的关闭定值，通过压力传感器6将压力值显示在控制显示系统23上，显示压力值以及根据活塞面积转为的压强值；
(2)打开排气阀15，开启压力试验台19对稳压器18以及活塞腔室进行充水以及排气，排气阀15有持续水流后，关闭排气阀15；
(3)利用压力试验台19持续升压，直至接近弹簧力设定的压力值，压力数值通过压力变送器17传输至控制显示系统23上；
(4)压力试验台19持续升压缓慢升压，升压速率为6bar/min，活塞在介质压力下缓慢移动，同时位移通过位移传感器26传输至控制显示系统23上；
(5)在压力值达到阀门开启压力值或位移达到4mm时，利用压力试验台19进行降压，降压速率为6bar/min；
(6)降压至关闭定值时，利用压力试验台19快速降压；
(7)根据压力变送器17测量的活塞前的压强值P，压力传感器6为活塞另一侧的压力值F，实时采样，活塞面积为S；
(8)根据计算公式摩擦为f＝|P*S-F|，根据采样频率，计算出平均摩擦力；
(9)与标准摩擦力对比，判断活塞密封的可用，确定是否更换活塞密封以及修复活塞套；
(10)判断原厂备件与国产化研制备件的摩擦力差异是否超出标准，确定国产化研制备件的适用性。

Claims (10)

1.一种先导式安全阀控制柜活塞摩擦力在线测量装置，其特征在于：包括活塞及密封、活塞套和第二固定块，所述的活塞及密封安装至活塞套中，活塞套固定在第二固定块中，第二固定块与活塞套压紧螺栓连接，活塞套压紧螺栓的端部通过螺栓连接有密封接头及垫片，第二固定块通过第二固定螺栓固定在压力试验台上，密封接头及垫片通过连接管线与稳压器和压力试验台连接，稳压器上连接有排气阀、压力表，稳压器连接有压力变送器，压力变送器连接控制显示系统，控制显示系统连接有位移传感器，调节螺杆固定在第一固定块上，调节螺杆的一端设置弹簧座，弹簧套装在弹簧座与弹簧杆的顶部之间，第一固定块通过第一固定螺栓固定在压力试验台上，弹簧座连接有调节螺杆，调节螺杆连接弹簧杆。
2.如权利要求1所述的一种先导式安全阀控制柜活塞摩擦力在线测量装置，其特征在于：所述的第二固定块通过螺纹与活塞套压紧螺栓连接。
3.如权利要求1所述的一种先导式安全阀控制柜活塞摩擦力在线测量装置，其特征在于：所述的第二固定块与活塞套压紧螺栓之间安装有垫片。
4.如权利要求1所述的一种先导式安全阀控制柜活塞摩擦力在线测量装置，其特征在于：所述的压力变送器通过第一导线连接控制显示系统。
5.如权利要求1所述的一种先导式安全阀控制柜活塞摩擦力在线测量装置，其特征在于：所述的控制显示系统通过第三导线连接有位移传感器。
6.如权利要求1所述的一种先导式安全阀控制柜活塞摩擦力在线测量装置，其特征在于：所述的位移传感器通过位移传感器连接线连接固定杆。
7.如权利要求1所述的一种先导式安全阀控制柜活塞摩擦力在线测量装置，其特征在于：所述的弹簧杆端部安装位移测量杆。
8.如权利要求1所述的一种先导式安全阀控制柜活塞摩擦力在线测量装置，其特征在于：所述的弹簧杆端部安装位移测量杆，使用抱箍螺栓固定的方式连接。
9.如权利要求1所述的一种先导式安全阀控制柜活塞摩擦力在线测量装置，其特征在于：所述的弹簧杆顶部连接压力传感器。
10.如权利要求9所述的一种先导式安全阀控制柜活塞摩擦力在线测量装置，其特征在于：所述的压力传感器的另一端通过连接部件与活塞下部接触。
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