PL211593B1 - Układ do badania szczelności wyrobów oraz do pomiaru wielkości przecieku - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ do badania szczelności wyrobów oraz do pomiaru wielkości przecieku.

Jednym z podstawowych zadań w zakresie przeprowadzanych przez producentów, badań zdawczo-odbiorczych wyrobów pracujących pod ciśnieniem, takich jak: zawory, zasuwy, hydranty itp., jest badanie szczelności kadłuba wyrobów oraz badanie wielkości przecieku przez zamknięty wyrób. Szczelność kadłuba jest podstawowym warunkiem bezpiecznej pracy wyrobu. W czasie badania szczelności kadłuba wykrywa się istnienie wycieków, a ewentualny pomiar wartości wycieku ułatwia lokalizację nieszczelności i umożliwia ewentualną naprawę kadłuba. Równie ważnym badaniem zdawczo-odbiorczym jest określenie wielkości przecieku przez zamknięty wyrób. Przeciek, związany jest z nieszczelnością zamknięcia przelotu, a jego wartość jest podstawą do określenia klasy wyrobu w stanie zamknię cia. Do wyznaczenia klasy szczelności zamknięcia wyrobów niezbę dny jest pomiar strumienia objętości przecieku. W przypadku gdy komora, do której następuje przeciek jest duża, pomiar bardzo małego strumienia objętości jest praktycznie niemożliwy, gdyż wymagałoby to bardzo długiego czasu trwania próby.

Badania szczelności i badania przecieku wyrobów są dość kłopotliwe i na ogół przeprowadza się je za pomocą różnych układów pomiarowych. Szczególnie uciążliwe, chociaż często konieczne, jest przeprowadzanie pomiaru szczelności wyrobu przy użyciu gazu. Polega ono na napełnieniu wyrobu gazem pod odpowiednim ciśnieniem, przewidzianym w zaleceniach normatywnych, po uprzednim uszczelnieniu doprowadzeń wejścia i wyjścia wyrobu. Po zamknięciu dopływu gazu, dokonuje się przez określony czas pomiaru ciśnienia wewnątrz wyrobu i na podstawie obserwowanych zmian ciśnienia, wnioskuje się o istnieniu, bądź też o braku wycieku gazu przez kadłub oraz ewentualnie dokonuje się obliczeń wielkości tego wycieku. Jeśli zadawane ciśnienie jest wysokie, (np. rzędu 1 MPa lub więcej), to pomiar małych zmian jego wartości jest trudny.

Pomiar przecieku przy zamkniętym zaworze wyrobu przeprowadza się bądź to przez bezpośredni pomiar wypływającego medium przez przewód wyjściowy wyrobu, bądź też drogą pomiaru zmian ciśnienia w jego komorze. Bezpośredni pomiar przecieku wymaga stosowania dość złożonych, kosztownych układów pomiarowych, a poza tym, przy dużym zakresie możliwych zmian wartości przecieku, często konieczne jest użycie kilku różnych przyrządów pomiarowych wykonanych na różne zakresy pomiarowe. Z drugiej strony badanie przecieku, za pośrednictwem pomiaru zmian ciśnienia gazu w komorze badanego wyrobu, jest kłopotliwe i czasochłonne, a wyniki próby są mało dokładne, szczególnie przy dużych wartościach ciśnienia pracy wyrobu. Przy wysokich ciśnieniach małe przecieki wywołują procentowo bardzo małe zmiany ciśnienia, w stosunku do ciśnienia wewnątrz wyrobu. Zmiany te są trudne do wykrycia przyrządami pomiarowymi. Do przeprowadzenia pomiarów przecieku potrzebny jest długi czas obserwacji, co często prowadzi do znacznego wydłużenia czasu badania. Przy przeprowadzaniu takich badań istnieje jeszcze jedna niedogodność, polegająca na tym, że wyniki pomiarów są bardzo zależne od temperatury. Nawet bardzo drobne zmiany temperatury gazu wewnątrz wyrobu, będące wynikiem procesów termodynamicznych, powodują duże zmiany ciśnienia. Zmiany te są porównywalne, a nawet większe, od obserwowanych zmian ciśnienia wywołanych przeciekiem i mogą być mylnie interpretowane jako przeciek badanego wyrobu.

Przeciwdziałanie temu zjawisku wymaga zapewnienia stałej temperatury wyrobu w czasie badania, co na ogół i tak nie prowadzi do całkowitej likwidacji wpływu temperatury na wyniki pomiarów, a jedynie zmniejsza wielkość jej oddział ywania na wyniki.

Celem wynalazku jest wyeliminowanie tych niedogodności i zrealizowanie układu, który umożliwiałby zarówno badanie szczelności kadłuba zaworu jak i badanie wartości przecieku zaworu przy jego zamknięciu, przy czym układ taki powinien zapewnić dużą dokładność pomiaru zmian ciśnienia przy badaniu, a jednocześnie znaczną redukcję wpływu temperatury na wyniki pomiarów.

Układ do badania szczelności oraz do pomiaru wielkości przecieku za pomocą gazu, w którym uszczelniona zespołami uszczelniającymi, komora robocza badanego wyrobu napełniana jest za pośrednictwem zaworu sprężonym gazem używanym do badań szczelności charakteryzuje się tym, że zawiera komorę odniesienia związaną z zespołem uszczelniającym wlot komory badanego wyrobu, zaopatrzoną w dołączony na jej wlocie zawór poprzez który jest doprowadzany do tej komory odniesienia ze źródła zasilania gaz, pod takim samym ciśnieniem co doprowadzany poprzez zawór ze źródła zasilania gaz do komory badanego wyrobu oraz jest wyposażony w różnicowy czujnik ciśnienia

PL 211 593 B1 dołączony pomiędzy komorę badanego wyrobu, a komorę odniesienia. Układ jest wyposażony w czujnik temperatury umieszczony w komorze badanego wyrobu oraz w czujnik temperatury umieszczony w komorze odniesienia.

Układ pozwala na przeprowadzenie badań szczelności i pomiaru przecieku w praktycznie nie zmienionym układzie pomiarowym. Oba badania przeprowadza się w sposób analogiczny.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia schemat układu do badania szczelności korpusu i przecieków zaworu.

Układ do badania szczelności i przecieków badanego wyrobu BZ, w przedstawionym przykładzie zaworu mającego korpus K i zawieradło Z0, jest wyposażony w zespół uszczelniający ZS1 uszczelniający wejście badanego wyrobu BZ i zespół uszczelniający ZS2 uszczelniający wyjście badanego wyrobu BZ, przy czym zespół uszczelniający ZS2 ma na wyjściu umieszczony zawór Z3 łączący komorę K1 badanego wyrobu BZ z atmosferą. Zespół uszczelniający ZS1 uszczelniający wejście badanego wyrobu BZ ma komorę K0 odniesienia połączoną ze źródłem zasilania ZAS poprzez zawór Z2. Pomiędzy wejściem komory odniesienia K0 i źródłem zasilania ZAS jest umieszczony różnicowy czujnik ciśnienia M. W komorze K1 badanego wyrobu BZ jest umieszczony czujnik temperatury T1, a komorze odniesienia K0 jest umieszczony czujnik temperatury T2.

Przy pomiarze szczelności korpusu K badanego wyrobu BZ zawieradło Z0 badanego wyrobu BZ znajduje się w pozycji otwartej, a wyjście badanego wyrobu BZ zamknięte jest za pomocą zespołu uszczelniającego ZS2 i zamkniętego zaworu Z3. Natomiast przy badaniu przecieku, zawieradło Z0 badanego wyrobu znajduje się w pozycji zamkniętej, a wyjście komory badanego wyrobu jest połączone z atmosferą za pomocą otwartego zaworu Z3. W jednym i w drugim przypadku mierzoną wielkością decydującą o wyniku pomiaru jest zmiana ciśnienia w komorze K1 w stosunku do ciśnienia w komorze odniesienia K0. Pomi ę dzy wlotem komory odniesienia K0 i wlotem komory K1 badanego wyrobu BZ jest umieszczony różnicowy czujnik ciśnienia M.

Przed przystąpieniem do pomiarów, zarówno komora K1 badanego wyrobu BZ, jak i komora odniesienia K0 napełniane są gazem użytym do badań, aż do osiągnięcia wymaganego w trakcie badań ciśnienia. W trakcie napełniania, oba zawory Z1 i Z2 doprowadzające gaz ze źródła zasilania ZAS do komory K1 badanego wyrobu BZ i do komory odniesienia K0 są otwarte. Po osiągnięciu wymaganego ciśnienia zamykany jest zawór Z1 poprzez który jest doprowadzany gaz do komory K1 badanego wyrobu BZ i do komory odniesienia K0. Po ustaleniu i wyrównaniu się ciśnień w obu komorach K1 i K0, zamykany jest również zawór Z2, poprzez który doprowadzany jest gaz do komory odniesienia K0. Pomiar przecieku sprowadza się do pomiaru różnicy ciśnień, pomiędzy ciśnieniem panującym w komorze K1 badanego wyrobu BZ, a ciśnieniem panującym w komorze odniesienia K0. Służy do tego celu różnicowy czujnik ciśnienia M.

Ciśnienie różnicowe zmienia się w niewielkich granicach, a w związku z tym, wymagany przy badaniu zakres pomiarowy, zastosowanego w układzie według wynalazku różnicowego czujnika ciśnienia M, jest wielokrotnie mniejszy od zakresu manometru potrzebnego do pomiaru ciśnienia panującego wewnątrz badanego zaworu. Tym samym czułość i dokładność pomiaru przy użyciu manometru różnicowego są wielokrotnie dokładniejsze niż w tradycyjnym, znanym układzie do przeprowadzania pomiaru przecieku zaworów.

Wpływ temperatury na wynik pomiaru, w układzie pomiarowym według wynalazku jest znacznie mniejszy niż w znanych układach do badania przecieków.

W ukł adzie wedł ug wynalazku, zmiany temperatury wpł ywają na ciś nienie w komorze K1 badanego wyrobu BZ w przybliżeniu w takim samym stopniu jak i na ciśnienie w komorze odniesienia K0. Z uwagi na różnicowy pomiar ciśnienia następuje kompensacja zmian ciś nienia wywołanego zmianami temperatury w obu komorach. Kompensacja wpływu temperatury jest tym pełniejsza im bardziej zbliżona jest wartość temperatury badanego wyrobu BZ do wartości temperatury komory odniesienia K0. W celu zapewnienia dobrego wyrównania tych temperatur, w układzie według wynalazku, komora odniesienia K0 stanowiąca część zespołu uszczelniającego ZS1 posiada wspólną ściankę z komorą K1 badanego wyrobu BZ. Komory te w czasie badań mają w przybliż eniu tę samą temperaturę. W komorze K0 badanego wyrobu BZ jest umieszczony czujnik temperatury T1, zaś w komorze odniesienia K0 jest umieszczony czujnik temperatury T2. Czujniki te pozwalają na zmierzenie temperatury zespołu uszczelniającego ZS1, która w przybliżeniu równa jest temperaturze korpusu K badanego wyrobu BZ oraz na zmierzenie temperatury gazu znajdującego się w komorze K1 badanego wyrobu BZ. Wyrównanie się tych temperatur i ich ustalenie się, pozwala na wyznaczenie początku

PL 211 593 B1 wykonywania pomiarów szczelności lub przecieku. Możliwe jest również wprowadzanie odpowiednich poprawek od temperatury, na podstawie pomierzonych wartości temperatur.

Układ według wynalazku pozwala na zmniejszenie czasu, obowiązkowo wykonywanych sprawdzeń szczelności zewnętrznej oraz szczelności zamknięcia, z uwagi na jedno podłączenie układu pomiarowego do realizacji obu badań, pozwala badać szczelność zamknięcia w krótkim czasie niezależnie od wielkości komór badanego wyrobu. Ponadto umożliwia łatwe zautomatyzowanie sprawdzeń dla zwiększenia obiektywności prób oraz eliminuje konieczność uczestniczenia człowieka i narażania go na niebezpieczeństwo przy obsłudze urządzeń pracujących pod wysokim ciśnieniem. Dzięki zmniejszeniu wpływu temperatury i zwiększeniu czułości pomiaru, możliwe jest dalsze znaczne skrócenie czasu potrzebnego na wykonanie badania, a tym samym zwiększenie przepustowości stanowiska pomiarowego.

Claims (2)

1. Układ do badania szczelności wyrobów oraz do pomiaru wielkości przecieku za pomocą gazu, w którym uszczelniona zespołami uszczelniającymi, komora robocza badanego wyrobu napełniana jest za pośrednictwem zaworu sprężonym gazem używanym do badań szczelności, znamienny tym, że zawiera komorę odniesienia (K0) związaną z zespołem uszczelniającym (ZS1) wlot komory (K1) badanego wyrobu (BZ), zaopatrzoną w dołączony na jej wlocie zawór (Z2) poprzez który jest doprowadzany do tej komory odniesienia (K0) ze źródła zasilania (ZAS) gaz, pod takim samym ciśnieniem co doprowadzany poprzez zawór (Z1) ze źródła zasilania (ZAS) gaz do komory (K1) badanego wyrobu (BZ) oraz jest wyposażony w różnicowy czujnik ciśnienia (M) dołączony pomiędzy komorę (K1) badanego wyrobu (BZ), a komorę odniesienia (K0).

2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że jest wyposażony w czujnik temperatury (T1) umieszczony w komorze (K1) badanego wyrobu (BZ) oraz w czujnik temperatury (T2) umieszczony w komorze odniesienia (K0).