CN115790766A - 一种机械密封泄漏收集测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种机械密封泄漏收集测量装置，隔板将装置腔体分为泄漏介质收集腔和泄漏介质测控腔，分别作为泄漏介质的存储区域和安装测量泄漏量控制泄漏介质排放的电子元器件的安装区域，泄漏介质测控腔内设置有排液口、连通管、自动控制开关阀和压差式传感器，压差式传感器分别测量漏液表面和底部的压差求取漏液量；还公开了测量方法；本发明能够在承压环境下实时灵敏监测机械密封的泄漏量，收集储存机械密封的泄漏介质，可选择性地对泄漏介质进行排放。

Description

一种机械密封泄漏收集测量装置及方法

技术领域

本发明属于密封技术领域，具体涉及一种机械密封泄漏收集测量装置，以及其测量方法。

背景技术

机械密封在承受外压时，外界介质会由于压力差泄漏至密封腔内，由于密封腔的容积有限或泄漏介质的有害性，不及时排出泄漏介质会对密封装置甚至设备本身产生不利影响，导致密封性能下降或者设备损坏。

另外，泄漏量是衡量机械密封的密封性能好坏最重要的指标之一，也是表征密封装置是否失效最直接的参数之一。当密封装置出现过量的泄漏时，代表着密封发生失效，此时如果不及时给出报警信号，将导致密封装置的进一步失效和主体设备的严重损坏，不仅影响企业生产甚至可能引发安全事故。

目前，工业应用中没有针对承压环境下的机械密封泄漏介质的排放收集和实时测量的装置。

发明内容

本发明的目的之一是根据现有技术的不足，提供一种机械密封泄漏收集测量装置及方法，适用于承受外压型式的机械密封，能够作为收集腔使得密封腔内的泄漏介质及时排出，对泄漏介质进行收集和实时测量，在泄漏量超标时或储存介质快满时输出报警信号，提醒用户采取相关措施。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种机械密封泄漏收集测量装置，包括圆柱形密闭装置腔体以及水平设置在装置腔体内的隔板，隔板将装置内腔分隔为上下两部分，上部分为泄漏介质收集腔，主要作为泄漏介质的存储区域，下部分为泄漏介质测控腔，主要作为安装测量泄漏量和控制泄漏介质排放的电子元器件的安装区域，实现对泄漏介质的测量和排放控制，装置腔体侧壁开设有位于隔板上方的进液孔，进液孔处设置有收集管，用于连通装置腔体与机械密封排放腔，装置腔体侧壁开设有位于隔板下方的线缆穿舱孔和排液口，线缆穿舱孔处安装有水密航插连接件，排液口处设置有排液管，排液口内侧设置有常闭的第一自动控制开关阀，装置腔体内还设置有位于隔板下方的压差式传感器以及纵向穿过隔板的直管，直管和隔板上分别设有高位测点孔和底部测点孔，分别连接至压差式传感器的高压测点和低压测点，压差式传感器一端与隔板表面相通，另一端通过直管连通到泄漏介质收集腔顶部，计算泄漏介质收集腔与泄漏介质测控腔的压差，通过漏液表面和底部的压差计算得到当前所存储的泄漏介质量，所述的直管底端通过连通管连接常闭的第二自动控制开关阀，直管顶端位于泄漏介质收集腔顶部。压差式传感器、第一自动控制开关阀和第二自动控制开关阀的电源线和信号控制线集成到水密航插连接件与控制台相连接。

所述的一种机械密封泄漏收集测量装置，其第一自动控制开关阀和第二自动控制开关阀采用耐压型电磁阀，所述的水密航插连接件采用可耐压型航插组件，以实现穿舱密封与水下工作；所述的装置腔体采用耐压腔体，可根据耐压需求进行腔体耐压设计，内部为常压或与机械密封的密封腔压力一致。

本发明的目的之二是基于上述收集测量装置的收集测量方法，包括以下步骤：

步骤一：确定泄漏介质收集腔的底面积，以及确定测量时长的起始时刻和压差式传感器上低压测点的起始压强；

步骤二：获得泄漏收集测量装置中压差式传感器上高压测点的压强，确定高压测点和低压测点的压强在测量时长内的变化，得出高压测点和低压测点的压差；

步骤三：根据压差的变化以及泄漏介质收集腔的底面积，计算待测泄漏液体在测量时长内的泄漏量体积。

进一步，所述的步骤三中所述的计算待测泄漏液体在测量时长内的泄漏量体积依 据的公式为

其中Q为所述的待测泄漏液体在测量时 长内的泄漏量体积流量，∆V为所述待测泄漏液体的泄漏体积，t为所述的测量时长，泄漏介 质收集腔的底面积，∆p ₂为测量时长终点压差式传感器检测的压差，∆p ₁为测量时长起点压 差式传感器检测的压差，ρ为漏液密度；g为重力加速度，h ₀为压差式传感器低压测点到泄漏 介质收集腔底端的高度。

本发明的有益效果是：本机械密封泄漏收集测量装置通过压差式传感器测量漏液表面和底部的压差求取漏液量，以实现在线监测的目的，可单独作为测量泄漏量和储存泄漏介质的装置，亦可作为机械密封排放泄漏介质至大收集腔中间的一环，还能在条件允许时，将泄漏介质从装置内排出。

本机械密封泄漏收集测量装置能够在承压环境下实时灵敏监测机械密封的泄漏量，收集储存机械密封的泄漏介质，可选择性地对泄漏介质进行排放，及时反馈用户根据泄漏量的大小采取相关措施，避免密封进一步失效引起的企业生产损失；本装置还能收集储存泄漏介质，避免泄漏介质对机械密封和主机造成不利影响，解决承压环境下机械密封无处排放泄漏介质的问题，进一步提高机械密封运行的可靠性。

本装置能够作为收集腔使得密封腔内的泄漏介质及时排出，对泄漏介质进行收集和实时测量，在泄漏量超标时或储存介质快满时输出报警信号，提醒用户采取相关措施。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

各附图标记为：1—装置腔体，2—压差式传感器，3—第一自动控制开关阀，4—排液管，5—第二自动控制开关阀，6—连通管，7—水密航插连接件，8—收集管，9—直管，10—隔板，11—泄漏介质收集腔，12—泄漏介质测控腔。

具体实施方式

下面结合附图说明和具体实施例，对本发明做进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。

参照图1所示，本发明提供的一种机械密封泄漏收集测量装置，包括装置腔体1、压差式传感器2、第一自动控制开关阀3、第二自动控制开关阀5、连通管6、水密航插连接件7、排液管4和收集管8。这里装置腔体1可以为圆柱形腔体，腔体外壁上开设进液孔、排液管4和水密航插连接件7的安装孔；腔体内部设置隔板10，所述的隔板10将装置腔体1从上到下分为泄漏介质收集腔11和泄漏介质测控腔12；泄漏介质收集腔11主要作为泄漏介质的存储区域，泄漏介质测控腔12主要作为安装测量泄漏量和控制泄漏介质排放的电子元器件的安装区域，为保护电子元器件，泄漏介质测控腔12不能进入液体；泄漏介质收集腔11侧壁上部开设有泄漏介质进液孔，泄漏介质进液孔上固定安装有与机械密封排液口相连通的收集管8。装置腔体1的收集腔容积可以根据机械密封的泄漏限，按API682标准的相关要求设计。装置腔体1内纵向设置有穿过隔板10的直管9，所述的直管9的两端分别位于泄漏介质收集腔11顶部和泄漏介质测控腔12底部。直管9和隔板10上分别设有压差式传感器2的高位测点孔和底部测点孔，压差式传感器2一端与隔板表面相通，另一端通过直管连通到泄漏介质收集腔顶部。

所述的第一自动控制开关阀3和第二自动控制开关阀5选用耐压电磁阀；电磁阀在不通电的情况下保持关闭状态。压差式传感器2、第一自动控制开关阀3和第二自动控制开关阀5共6根信号控制线集成到水密航插连接件7一起连至控制台中，实现后续的泄漏量监测、收集数据和控制开关阀的开关。

所述排液口至第一自动控制开关阀3采用卡套接头和不锈钢管连接，以保证其长期稳定的承压能力和密封效果，其余部分采用快插接头搭配软管连接，方面整体结构的布局。

本发明装置需要排液时，先打开第一自动控制开关阀3，排出泄漏介质收集腔11内的漏液，再打开第二自动控制开关阀5排出高压测点直管9内可能进入的漏液，以免影响下次测量。待漏液排空，关闭第一自动控制开关阀3和第二自动控制开关阀5后即可重新开始测量。

本发明装置还可在第一自动控制开关阀3和隔板10之间设置第二条连通管连通泄漏介质收集腔11，可以在只打开第一自动控制开关阀3的情况下，排出泄漏介质收集腔11内的漏液。

本发明还公开了一种机械密封泄漏测量方法，根据压差式传感器2检测的压差的变化，计算待测泄漏液体的泄漏量，包括以下步骤：

步骤一：确定泄漏介质收集腔11的底面积，以及确定测量时长的起始时刻，低压测点的起始压强。

步骤二：获得泄漏收集测量装置中压差式传感器2高压测点和低压测点的压强，确定压差式传感器2高压测点和低压测点的压强在测量时长内的变化。

步骤三：根据所述的压差式传感器2检测的压差的变化，泄漏介质收集腔11的底面积，计算待测泄漏液体在测量时长内的泄漏量体积。

这里，泄漏介质收集腔11的内径可以预先通过尺子等测量工具进行测量内径d。依据压差式传感器2的压差在测量时长内的变化，泄漏介质收集腔的内径d，以及低压测点的起始压强，计算待测泄漏液体在测量时长内的泄漏量体积。

确定泄漏介质收集腔11的底面积依据的公式为，其中，d为泄漏介质收集腔11的内径，可以预先通过尺子等测量工具进行测量，π为圆周率。

假设泄漏之前泄漏介质收集腔11经压差式传感器2测得的压差为∆p ₁，泄漏之后 的泄漏介质收集腔11测得的压差为∆p ₂，则泄漏前后泄漏介质收集腔11内的泄漏液体体积 变化∆V满足

，计算待测泄漏液体在测量时长内的泄漏量体积依据的 公式为

，其中，Q为所述的待测泄漏液体在测量时长 内的泄漏量体积流量；∆V为所述待测泄漏液体的泄漏体积，t为所述的测量时长，S为泄漏 介质收集腔11底面积，∆p ₂为所述的测量时长终点压差式传感器2检测的压差，∆p ₁为所述 的测量时长起点压差式传感器2检测的压差，ρ为漏液密度；g为重力加速度，h ₀为压差式传 感器2低压测点到泄漏介质收集腔11底部的高度。

由于压差式传感器2低压测点至泄漏介质收集腔11底部存在一定高度的管路h ₀，这会在液体体积很小的情况下对压差产生较大影响，因此需去除h ₀的影响。

以上对本发明的一个实例进行了详细说明，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所描述的具体形式。凡依据本发明构思所作的均等变化与改进，均应归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (4)

1.一种机械密封泄漏收集测量装置，其特征在于：包括密闭装置腔体（1）以及水平设置在装置腔体（1）内的隔板（10），隔板（10）将内腔分隔为泄漏介质收集腔（11）和泄漏介质测控腔（12），装置腔体（1）侧壁开设有位于隔板（10）上方的进液孔，进液孔处设置有收集管（8），装置腔体（1）侧壁开设有位于隔板（10）下方的线缆穿舱孔和排液口，线缆穿舱孔处安装有水密航插连接件（7），排液口处设置有排液管（4），排液口内侧设置有第一自动控制开关阀（3），装置腔体（1）内还设置有位于隔板（10）下方的压差式传感器（2）以及纵向穿过隔板（10）的直管（9），压差式传感器（2）一端与隔板（10）相通，另一端通过直管（9）连通到泄漏介质收集腔（11）顶部，计算泄漏介质收集腔（11）与泄漏介质测控腔（12）的压差，所述的直管（9）底端通过连通管（6）连接有第二自动控制开关阀（5）。

2.根据权利要求1所述的一种机械密封泄漏收集测量装置，其特征在于，所述的第一自动控制开关阀（3）和第二自动控制开关阀（5）采用耐压型电磁阀，所述的水密航插连接件（7）采用耐压型航插组件；所述的装置腔体（1）采用耐压腔体。

3.一种机械密封泄漏收集测量方法，其特征在于，基于权利要求1所述的机械密封泄漏收集测量装置，包括以下步骤：

步骤一：确定泄漏介质收集腔（11）的底面积，以及确定测量时长的起始时刻和压差式传感器（2）上低压测点的起始压强；

步骤二：获得泄漏收集测量装置中压差式传感器（2）上高压测点的压强，确定高压测点和低压测点的压强在测量时长内的变化，得出高压测点和低压测点的压差；

步骤三：根据压差的变化以及泄漏介质收集腔（11）的底面积，计算待测泄漏液体在测量时长内的泄漏量体积。

4.根据权利要求3所述的一种机械密封泄漏收集测量方法，其特征在于，所述的步骤三 中通过公式

计算待测泄漏液体在测量时长内的泄 漏量体积，其中Q为待测泄漏液体在测量时长内的泄漏量体积流量，∆V为所述待测泄漏液 体的泄漏体积，t为测量时长，泄漏介质收集腔（11）的底面积，∆p ₂为测量时长终点压差式 传感器（2）检测的压差，∆p ₁为测量时长起点压差式传感器（2）检测的压差，ρ为漏液密度；g 为重力加速度，h ₀为压差式传感器（2）低压测点到泄漏介质收集腔（11）底端的高度。

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