测量压缩弹簧的变形以监测安全阀的性能制造技术

安全阀配备有用以监测性能的传感器。安全阀可包括阀机构，阀机构包括可相对于阀座移动的关闭构件。装置还可具有与关闭构件耦合的预载单元。预载单元可利用螺旋式压缩弹簧来生成弹簧力，以保持关闭构件与阀座接触。应变计可安置于压缩弹簧上，以测量应变，例如，压缩弹簧中的剪切应变。该数据的分析可预测设定压力(或“设定点”)。该预测又可形成安全阀需要维护或维修的警报或其它指示的基础。

Measuring the deformation of compression spring to monitor the performance of safety valve

【技术实现步骤摘要】
测量压缩弹簧的变形以监测安全阀的性能
技术介绍
热工水力电力设备使用“失效-安全”装置以免于运载冷却水和蒸汽的生产线上的压力的快速提高。这些装置(也被称为“安全”阀或“卸压”阀)有必要避免可引起对设施的装备或零件的损坏的“超压”状态。大范围的损坏(尤其在核设施处)的可能性为操作人员必须监测这些装置的性能的一个原因。评价安全阀的性能的常规检查也为必要的，以确保安全阀满足所设定的监管性能标准。这些检查往往专注于设定压力(或“设定点”)，其限定安全阀在其下打开以卸除生产线中的压力的压力。例如，仅仅一个装置由于甚至低至设定压力的1%而造成的失效可需要操作人员评价在设施中找到的每个和每一个装置。由于在设施处找到数百个安全阀，因而该“机组(fleet)”评价可使操作人员在人工和停机时间两者上都付出代价。
技术实现思路
本公开的主题涉及用以避免往往起因于这些综合性机组评价而造成的成本高的人工和设施停机时间的改进。本文中特别感兴趣的是生成反映生成载荷的构件(比如螺旋压缩弹簧)的机械性质的数据的安全阀。该数据与安全阀的设定点及其它操作度量极其相关。以此方式，实施例提供如下手段：向设备操作人员和工程师发出警报存在不满足要求的性能缺陷，以便促进在任何正常强制性能检查之外的及时维护或评价。本文中的实施例提供优于监测阀组件的性能的现有实践的优点。这些措施可使用应变计，但来自这些仪表的数据典型地涉及流体压力(阀上游)或构件(比如阀杆(或心轴))上的应变。另一方面，压缩弹簧更适合于应变测量，因为，压缩弹簧提供更大的用来安装应变计的区域，且因为，压缩弹簧对装置的操作特别敏感。如下文中的表1和表2中所示出的，敏感性对预测设定压力特别有用，表1和表2对针对压缩弹簧(“弹簧”)和针对其它构件(比如针对不同的设定压力设定额定的阀上的心轴、压紧螺钉(“螺钉”)以及弹簧垫圈(“垫圈”))的计算的应变值进行比较。上文中的表1和表2中的值的计算基于下文中的表3中阐述的参照(对于描述变量和假设的数据，参见图7、图8、图9以及图10)。上文中的表1和表2的信息表明，弹簧中所测量的应变比在阀组件上找到的其它构件(例如，螺钉、垫圈、心轴等)中所测量的应变多至少60%。这些发现指示实施例更有可能检测性能特性上的非常小的变化，因为，这样的变化将导致应变上的变化，其太小以致于不能在阀组件上的其它构件上得到测量。技术方案1.一种安全阀，包括：阀机构，其包括可相对于阀座移动的关闭构件和与所述关闭构件耦合的预载单元，所述预载单元包括压缩弹簧；以及应变计，其安置于所述压缩弹簧上。技术方案2.根据技术方案1所述的安全阀，其中，所述应变计包括惠斯通电桥电路。技术方案3.根据技术方案1所述的安全阀，其中，所述应变计包括胶粘至所述弹簧的电路。技术方案4.根据技术方案1所述的安全阀，还包括：与所述应变计耦合的无线电设备。技术方案5.根据技术方案1所述的安全阀，还包括：处理单元，其配置成使用来自所述应变计的数据来计算所述压缩弹簧的弹簧力。技术方案6.根据技术方案1所述的安全阀，还包括：处理单元，其配置成使用来自所述应变计的数据来确定所述压缩弹簧的变形。技术方案7.根据技术方案1所述的安全阀，还包括：处理单元，其配置成使用来自所述应变计的数据来生成所述压缩弹簧的变形偏离涉及设定压力的阈值标准的警报。技术方案8.根据技术方案1所述的安全阀，还包括：处理单元，其配置成使用来自所述应变计的数据来确定使所述压缩弹簧压缩需要的压力。技术方案9.根据技术方案1所述的安全阀，还包括：处理单元，其配置成使用来自所述应变计的数据来对所述关闭构件随着时间的推移相对于所述阀座的移动进行量化。技术方案10.一种系统，包括：阀组件，其包括阀座、可相对于所述阀座移动的关闭构件和可变形以维持所述关闭构件与所述阀座接触的压缩弹簧；传感器，其配置成测量所述压缩弹簧的机械性质；以及监测单元，其配置成使用来自所述传感器的数据来确定使所述压缩弹簧压缩需要的所述关闭构件上的压力。技术方案11.根据技术方案10所述的系统，其中，所述机械性质限定所述压缩弹簧的变形。技术方案12.根据技术方案10所述的系统，其中，所述传感器存在于所述压缩弹簧上，以生成反映所述机械性质的数据。技术方案13.根据技术方案10所述的系统，其中，所述传感器包括应变计，所述应变计存在于所述压缩弹簧上，以生成反映所述机械性质的数据。技术方案14.根据技术方案10所述的系统，其中，所述传感器包括电路，所述电路存在于所述压缩弹簧上，以生成反映所述机械性质的数据。技术方案15.根据技术方案10所述的系统，其中，所述传感器包括惠斯通电桥电路，所述惠斯通电桥电路存在于所述压缩弹簧上，以生成反映所述机械性质的数据。技术方案16.根据技术方案10所述的系统，还包括：用来在所述传感器与所述监测单元之间交换数据的无线天线。技术方案17.一种方法，包括：从安全阀上的压缩弹簧上的传感器接收应变数据，其中所述压缩弹簧的变形允许所述安全阀在预设的入口压力下打开；使用所述应变数据，响应于所述预设的入口压力确定使所述压缩弹簧压缩需要的压力；以及响应于所述压力偏离阈值标准，生成配置成致使进行对所述安全阀的预防性维护的输出。技术方案18.根据技术方案17所述的方法，其中，所述阈值标准为所述安全阀的设定压力。技术方案19.根据技术方案17所述的方法，还包括：识别所述压缩弹簧上的预载，以提高弹簧力，从而使得所述压力更接近于所述阈值标准，其中，所述输出提供包括所述预载的预防性维护指令。技术方案20.根据技术方案17所述的方法，还包括：使用应变数据与所述压缩弹簧的弹簧力的比例来计算压力。附图说明现在简要地提及附图，在附图中：图1描绘安全阀的示范性实施例的示意图；图2描绘处理来自图1的安全阀的数据的方法的示范性实施例的流程图；图3描绘具有传送数据的结构的图1的安全阀的示意图；图4描绘具有处理且传送数据的结构的图1的安全阀的示意图；图5描绘具有使用web服务器通过网络传送数据的结构的图1的安全阀的示意图；图6描绘图1的安全阀的示范性结构的透视图；图7描绘用于计算用于在图6的安全阀中使用的压缩弹簧的应变值的数据表；图8描绘用于计算用于在图6的安全阀中使用的压紧螺钉的应变值的数据表；图9描绘用于计算用于在图6的安全阀中使用的弹簧垫圈的应变值的数据表；以及图10描绘用于计算在图6的安全阀中使用的心轴的应变值的数据表。在可适用的情况下，遍及若干视图，相似的参考字符表示完全相同或对应的构件和单元，除非另有指示，否则这些视图并未按比例绘制。本文中公开的实施例可包括出现于若干视图中的一个或多个或若干视图的组合中的元件。此外，方法仅仅为示范性的，且可通过例如对独立的阶段进行重排、添加、去除和/或更改而修改。部件列表100安全阀102监测单元104信号106终端108阀机构110关闭部件112阀座114预载单元116偏压构件118压缩弹簧120传感器122监测系统124板上装置126连接件128衬底130通信单元132处理单元134处理器136存储器138可执行指令140总线结构142网络144主体146液压联轴节148第一开口150第二开口152凸缘154阀帽156结构部件158机械促动器200方法202阶段204本文档来自技高网...

【技术保护点】
1. 一种安全阀，包括：阀机构，其包括可相对于阀座移动的关闭构件和与所述关闭构件耦合的预载单元，所述预载单元包括压缩弹簧；以及应变计，其安置于所述压缩弹簧上。

【技术特征摘要】
2018.01.23 US 15/8781521.一种安全阀，包括：阀机构，其包括可相对于阀座移动的关闭构件和与所述关闭构件耦合的预载单元，所述预载单元包括压缩弹簧；以及应变计，其安置于所述压缩弹簧上。2.根据权利要求1所述的安全阀，其中，所述应变计包括惠斯通电桥电路。3.根据权利要求1所述的安全阀，其中，所述应变计包括胶粘至所述弹簧的电路。4.根据权利要求1所述的安全阀，还包括：与所述应变计耦合的无线电设备。5.根据权利要求1所述的安全阀，还包括：处理单元，其配置成使用来自所述应变计的数据来计算所述压缩弹簧的弹簧力。6.根据权利要求1所述的安全阀，还包括：处理单元，其配置成使用来自所述应变计的数据来确定所述压缩弹簧的...

【专利技术属性】
技术研发人员：RD丹兹，R克里蒂瓦桑，
申请(专利权)人：德莱赛有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US