具有在线检测功能的安全阀及其检测系统技术方案

本发明专利技术提供一种具有在线检测功能的安全阀，包括上阀体、下阀体、阀座、阀瓣组件，上阀体与下阀体为可拆卸的固定连接结构，阀座及阀瓣组件位于上阀体与下阀体形成的空间内，所述阀瓣组件包括密封瓣、阀杆、弹簧、上压紧环、下压紧环；本安全阀内部还包括有传感器，所述传感器位于阀瓣组件上。本发明专利技术将适应于安全阀内部构形及其运动和变形特点的传感元件设计布置在内部构件上，与安全阀成为一体，或者直接成为安全阀的一个提供检测对象状态变化参数的内部检测元件，或者将安全阀的工作构件同时变成监测元件，真正实现了安全阀的在线检测与故障诊断，精度高，操作方便，可明显提高各种压力设备使用的安全性，降低检测监控的难度及成本，市场前景较好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种安全设备，特别涉及一种具有在线检测功能的安全阀及其检测系统。
技术介绍
安全阀是压力容器、锅炉及管道安全装置中应用最广的安全器件。当压力容器中介质压力由于某种原因而升高超过规定值时，安全阀内部构件阀瓣上受到压力介质的作用力大于阀门内弹簧或其他构件产生的作用力，阀门自动开启，从而可以排放压力介质，以防止压力容器、锅炉或管道内压力进一步升高；当压力容器中介质压力由于安全阀的排放而降低到一定值时，安全阀内弹簧或其他构件产生的作用力大于压力介质的作用力时，安全阀又自动关闭，阻止介质继续排放。安装在设备上的安全阀需要定期检测以保证其正常工作，现有的一般形式的安全阀在检测时需要从设备上拆下，然后在离开生产线的试验台上进行检测，不仅操作麻烦，过程烦杂，而且需要停止相关设备的运行，从而影响正常生产，对于需要连续稳定运行的装置设备，这种检测方式更加难于使用。为了克服这一问题，需要发展安全阀的在线检测技术，现有的一种在线检测技术是安全阀在工作状态下，使用外部安装的液压驱动附加装置，对阀杆提供附加提升外力，使安全阀在内压和附加力的作用下达到人为泄漏的开启状态，通过计算附加力和内压及密封面积来计算安全阀的开启压力，从而判断弹簧的压紧力是否满足要求；这种技术人为操作因素对检测结果影响很大，由于液压系统需要人工操作，而安全阀开启时间很短，外加提举力难以精确控制，操作中往往出现开启过量的现象，影响检测的精度，另外在实际操作中，安全阀刚达到开启的状态往往很难准确确定，操作时经常使用的方法是通过肉眼观察阀杆的上升，或听介质的排泄声来确定安全阀是否开启，这样会产生较大的检测误差。与前述技术相近似的是专利申请号为02144602.4的中国专利技术专利公开的一种“具有在线检测功能的安全阀”，这种安全阀与前述技术不同的是在阀瓣与阀杆之间设置了液压密封结构，形成带有双边密封的微型液压缸，在检测时直接将加压介质通入此微型液压缸中使安全阀达到人为泄漏的开启状态，从而检测安全阀的开启压力；这种安全阀虽然在结构上相对于一般的安全阀作了一定的改进，仍然需要外加液压加载机构，同样需要人工判断安全阀的开启度，因而其检测误差亦较大。专利申请号为99805355.4的中国专利技术专利公开了一种“减压安全阀监控装置”，这种监控装置包括邻近安全阀设置的传感器输入模块及与之连接的位置传感器、压力传感器、泄漏传感器，所述位置传感器安装在减压安全阀阀杆上部，用于测量阀瓣相对于阀座的位置；所述压力传感器安装在安全阀的入口和出口，用于测量安全阀的入口与出口处的压力；所述泄漏传感器接近安全阀并靠近喷嘴设置，检测喷嘴和关闭部件之间的流体泄漏，这种监控装置对安全阀的结构作了改动，可以实现一定的在线检测功能，但亦存在缺点及不足(1)由于实际安全阀顶部是可拆卸的(一般是法兰螺栓结构或者是螺纹结构)，因此对于不同大小的安全阀，在阀杆闭合状态下，位移传感器势必有初始位移，才能保证检测，这样会造成各个安全阀安装拆卸过程繁琐、检测的初始位移参量不一致；此外，设置位移传感器的目的是检测阀瓣与阀座出现脱离(分离)，但是通常在常温下安装的位移传感器，在操作中，没有出现阀瓣与阀座相对位移的情况下，由于操作温度升高或降低，阀杆也出现冷热变形(伸缩)，在高温或低温下会出现的这种并不反映阀瓣分离的变形容易造成判断失误；另外，变阻器式的位移传感器在长期使用后，因为触头摩擦、磨损的原因，会导致接触不良、或线圈短路，导致检测误差加大。(2)检测安全阀流体入口和出口压力的压力传感器目的是计算泄漏量，由于该专利并没有同时检测温度，因此，流体在微量泄漏状态下的热物理性质参数无法得知，计算的泄漏量不可能符合实际，因为安全阀的工作流体通常是可压缩气体或者易挥发闪蒸的饱和液体，它们的物理性质参数与流体泄漏状态下局部的温度和压力有关，而与容器主体区温度下的物理性质参数不同，只有同时测取温度，才能够从流体物理性质数据库中准确查出计算流量的物理性质参数。(3)泄漏传感器利用阀口流体泄漏时出现的噪声来检测和判断泄漏，这种检测方式的主要问题是周围环境出现的随机性尖锐噪声与流体通过阀口产生泄漏的噪声完全属于同种性质，同时可能声压级还高很多，因此，在这里检测到的噪声很可能是别的地方出现的，由于声源众多，微小泄漏产生的噪声难以准确检测，所以这种利用泄漏产生噪音的检测方式在生产现场很难满意地实施。此外，这种安全阀监控技术功能仍不完善，尤其是不能反应安全阀的某些重要信息如开启压力的变化、弹簧性能(例如压紧力，密封比压)的变化等。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有安全阀检测技术存在的缺点，提供一种结构简单、合理，检测误差小，精度高，工作安全可靠的可实现在线检测功能的安全阀。本专利技术的另一目的在于提供一种对上述具有在线检测功能的安全阀进行监控的检测系统。本专利技术的目的通过下述技术方案实现本具有在线检测功能的安全阀包括上阀体、下阀体、阀座、阀瓣组件，上阀体与下阀体为可拆卸的固定连接结构，阀座及阀瓣组件位于上阀体与下阀体形成的空间内，所述阀瓣组件包括密封瓣、阀杆、弹簧、上压紧环、下压紧环；其特征在于本安全阀还包括有传感器，所述传感器设置于阀瓣组件上并通过连接线连接至安全阀外。所述阀瓣组件的密封瓣与安装设备相连接的一端设置有凹孔，凹孔的开口处设置有承压膜片，传感器设置于凹孔中或者承压膜片上，并通过设置于凹孔壁的信号线连接至安全阀外。所述凹孔可为各种不同的形状，如轴对称形状(半球形、圆台形、圆锥形、阶梯圆柱形、阶梯圆台形、圆台与圆柱组合形等)或非轴对称形状(方形、椭圆柱形等)。所述传感器设置于凹孔的具体形式为传感器位于凹孔顶部、凹孔壁面或凹孔空间中；所述传感器设置于承压膜片上的具体形式为传感器位于承压膜片的一侧或两侧；所述凹孔壁上开有通孔连通至密封瓣外侧，与传感器相连接的导线通过通孔连接至密封瓣外，并进一步连接至安全阀外；所述承压膜片与密封瓣的连接方式为焊接、可拆卸连接或者采用快装式并带有密封结构的连接方式连接。所述设置于凹孔内的传感器包括电阻式传感器、压电式传感器、热电偶传感器、光电传感器、霍尔传感器、电感传感器、电容传感器、光导纤维传感器；不同类型的传感器可以根据需要安装入凹孔内进行压力、温度、变形、位移等参数的测量。由于凹孔内的空间较小，前述各种形式的传感器都需要参考现有的尺寸较大的传感器缩小比例或尺寸设计制成，其结构及作用原理与现有的传感器相近似。为了监控弹簧的各种变量，可在弹簧、阀杆、阀瓣外套、上压紧环、下压紧环或上、下压紧环之间设置传感器进行检测；所述上压紧环或下压紧环上可安装位移传感器，检测弹簧在预紧、正常工作以及超压开启过程中或当弹簧出现故障，如产生裂纹、由于介质腐蚀产生承载截面减小等情况下的弹簧力的变化；所述位移传感器可为电磁式、应变式或光电式位移传感器等。特别地，可在上压紧环与压紧螺母之间安装测力环，在测力环上设置变形或力传感器(如应变式传感器)，用于检测预紧状态下施加的预紧力是否满足要求，同时还可以监测运行中的弹簧力变化的情况，例如当弹簧受到腐蚀介质的作用产生截面减薄或者出现局部微裂纹时，弹簧力可能出现变化；或者在下压紧环与阀杆支撑凸台间安装力传感器(如压电式传感器)，用于测量弹簧力大小的变化。所述弹簧外侧设置有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有在线检测功能的安全阀，包括上阀体、下阀体、阀座、阀瓣组件，上阀体与下阀体为可拆卸的固定连接结构，阀座及阀瓣组件位于上阀体与下阀体形成的空间内，所述阀瓣组件包括密封瓣、阀杆、弹簧、上压紧环、下压紧环；其特征在于：包括有传感器，所述传感器设置于阀瓣组件上并通过连接线连接至安全阀外。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭崇志，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]