一种用于弹簧式安全阀的测试装置及测试方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及阀门测试技术领域，特别是一种用于弹簧式安全阀的测试装置及测试方法；测试装置包括稳压管路系统和安全阀系统；稳压管路系统用于向安全阀提供测试所需的介质；安全阀系统包括动作性能测试组件和回座冲击力检测组件；完成安全阀与测试装置的组装后，第一步：使试验容器的压力达到预设压力；第二步：采集试验过程中安全阀开启和排放过程中的入口压力、入口温度、出口温度、阀杆位移和质量流量，分析判断安全阀的开启是否准确和排放过程是否稳定；第三步：采集得到安全阀回座过程中的入口压力、阀杆位移和阀杆加速度以及回座瞬间冲击力；第四步：分析、获得安全阀回座过程中阀座受力；实现安全阀冲击特性的测试。实现安全阀冲击特性的测试。实现安全阀冲击特性的测试。

【技术实现步骤摘要】
一种用于弹簧式安全阀的测试装置及测试方法


[0001]本专利技术涉及阀门测试
，特别是一种用于弹簧式安全阀的测试装置及测试方法。

技术介绍

[0002]安全阀是锅炉、压力容器、压力管道等承压设备的重要安全附件，被广泛应用于航天、核电、火电、石化等领域。安全阀是一种由入口静压驱动开启的纯机械式自动泄压防护装置，其工作原理为：当容器内压力超过某一定值时，依靠介质自身的压力自动开启阀门，迅速排出一定数量的介质。当容器内的压力降到允许值时，阀门自动关闭，使容器内压力始终低于允许压力的上限，自动防止因超压而可能出现的事故。安全阀作为设备超压保护的最后一道安全屏障，其可靠性对于设备的稳定运行意义重大。
[0003]安全阀的冲击特性指阀门回座过程中产生的冲击作用及其影响因素。在安全阀实际应用过程中，安全阀回座产生的冲击作用会导致密封面损坏、系统压力波动、阀门及管路振动、噪声等问题，严重影响安全阀可靠性。在常规的设计方法中，冲击作用的确定多采用工程经验估算的方式，这种估算方法与实际工况存在较大偏差，缺乏对安全阀回座冲击特性的认识，缺少可靠的冲击试验数据，导致相关设计工作缺少理论数据支撑，影响安全阀整体的可靠性。
[0004]目前，缺乏针对安全阀冲击特性分析的试验方法。常规的冲击试验方法采用直接在冲击作用面上安装传感器的方式，但由于安全阀冲击作用面同时也是其密封面，直接在密封面上安装传感器将严重影响安全阀的密封性能，导致安全阀无法正常起跳。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是：克服现有技术的上述不足，提供一种用于弹簧式安全阀的测试装置及测试方法，能够实现安全阀冲击特性的测试。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种用于弹簧式安全阀的测试装置，用于对安全阀进行测试，安全阀包括阀座、阀体、阀瓣、衬套、卡圈、导套、阀杆、阀盖、下弹簧座、弹簧、上弹簧座和调整螺钉；所述测试装置包括稳压管路系统和安全阀系统；
[0007]所述稳压管路系统用于向安全阀提供测试所需的介质；所述稳压管路系统包括储气罐、电动膜片调压阀、前电动截止阀、质量流量传感器、试验容器和后电动截止阀；在气流的流动方向上，储气罐、电动膜片调压阀、前电动截止阀、质量流量传感器、试验容器和后电动截止阀依次设置且连通；后电动截止阀的输出端与安全阀的输入口连通；
[0008]所述安全阀系统包括动作性能测试组件和回座冲击力检测组件；
[0009]所述动作性能测试组件包括
[0010]入口压力传感器，用于检测安全阀入口的压力；
[0011]入口温度传感器，用于检测安全阀入口的温度；
[0012]出口温度传感器，用于检测安全阀出口的温度；
[0013]激光位移传感器，用于检测阀杆的位移；
[0014]和加速度传感器，用于检测阀杆移动时的加速度；
[0015]所述回座冲击力检测组件包括冲击力传感器、预紧螺栓、锤头和钢球；测试时，冲击力传感器套装在预紧螺栓上，预紧螺栓的一端与阀杆固定连接，另一端与锤头固定连接；冲击力传感器位于锤头和阀杆之间，通过锤头在冲击力传感器上施加预紧力；锤头的下侧面设有球窝，钢球位于球窝和阀瓣之间。
[0016]在上述的一种用于弹簧式安全阀的测试装置，所述稳压管路系统还包括放气阀，所述放气阀与后电动截止阀的输出端连通，用于排气。
[0017]在上述的一种用于弹簧式安全阀的测试装置，所述稳压管路系统还包括截止阀，所述截止阀位于储气罐和试验容器之间的管路上，用于手动控制管路的通断。
[0018]在上述的一种用于弹簧式安全阀的测试装置，所述加速度传感器采用磁吸的方式安装于下弹簧座的下端面上。
[0019]在上述的一种用于弹簧式安全阀的测试装置，在阀体入口的圆周方向上，入口压力传感器和入口温度传感器间隔180
°
设置；在阀体的入口气流流向上，入口压力传感器和入口温度传感器间隔设置。
[0020]在上述的一种用于弹簧式安全阀的测试装置，锤头在冲击力传感器上施加的预紧力应不小于冲击力传感器测试量程的1/4。
[0021]应用上述的一种用于弹簧式安全阀的测试装置的测试方法，完成安全阀与测试装置的组装后，依次执行以下步骤：
[0022]第一步：使试验容器的压力达到预设压力；
[0023]第二步：安全阀开启、排放；
[0024]控制试验容器内的气体流出；安全阀逐渐开启并排放介质直至达到全开高，进入稳定排放阶段；采集试验过程中安全阀开启和排放过程中的入口压力、入口温度、出口温度、阀杆位移和质量流量，分析判断安全阀的开启是否准确和排放过程是否稳定；
[0025]第三步：安全阀的回座；
[0026]随着安全阀的排放，试验容器内的气压不断下降，安全阀开始回座直至再次形成密封；采集得到安全阀回座过程中的入口压力、阀杆位移和阀杆加速度以及回座瞬间冲击力；
[0027]第四步：分析、获得安全阀回座过程中阀座受力。
[0028]在上述的测试方法，第四步分析、获得安全阀回座过程中阀座受力包括以下步骤：
[0029]计算获得运动件总质量m
总
：
[0030][0031]式中：
[0032]m
阀杆
是阀杆的质量；
[0033]m
阀瓣
是阀瓣的质量；
[0034]m
传感器
是冲击力传感器、预紧螺栓和锤头的总质量；
[0035]m
下弹簧座
是下弹簧座的质量；
[0036]m
弹簧
是弹簧的质量；
[0037]计算获得介质施加在阀瓣上的作用力F
介质
：
[0038]F
介质
＝P
·
S
密封
[0039]式中：
[0040]P为安全阀入口压力；
[0041]S
密封
为安全阀的密封面积；
[0042]计算获得部分冲击力F
部冲
：
[0043]F
部冲
＝F
实测
‑
F
弹簧
[0044]式中：
[0045]F
实测
为冲击力传感器传感器实测合力；
[0046]F
弹簧
为弹簧预紧力；
[0047]真实冲击力F
总冲
：
[0048][0049]式中：
[0050]m
总
是运动件总质量；
[0051]m
阀瓣
是阀瓣的质量；
[0052]m
传感器
是冲击力传感器、预紧螺栓和锤头的总质量；
[0053]F
部冲
是部分冲击力；
[0054]阀座所受真实合力F
座
：
[0055]F
座
＝F
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于弹簧式安全阀的测试装置，用于对安全阀(9)进行测试，安全阀(9)包括阀座(11)、阀体(12)、阀瓣(13)、衬套(14)、卡圈(15)、导套(16)、阀杆(17)、阀盖(18)、下弹簧座(19)、弹簧(20)、上弹簧座(21)和调整螺钉(22)；其特征在于：所述测试装置包括稳压管路系统和安全阀系统；所述稳压管路系统用于向安全阀(9)提供测试所需的介质；所述稳压管路系统包括储气罐(2)、电动膜片调压阀(4)、前电动截止阀(5)、质量流量传感器(6)、试验容器(7)和后电动截止阀(8)；在气流的流动方向上，储气罐(2)、电动膜片调压阀(4)、前电动截止阀(5)、质量流量传感器(6)、试验容器(7)和后电动截止阀(8)依次设置且连通；后电动截止阀(8)的输出端与安全阀(9)的输入口连通；所述安全阀系统包括动作性能测试组件和回座冲击力检测组件；所述动作性能测试组件包括入口压力传感器(23)，用于检测安全阀(9)入口的压力；入口温度传感器(38)，用于检测安全阀(9)入口的温度；出口温度传感器(24)，用于检测安全阀(9)出口的温度；激光位移传感器(26)，用于检测阀杆(17)的位移；和加速度传感器(25)，用于检测阀杆(17)移动时的加速度；所述回座冲击力检测组件包括冲击力传感器(35)、预紧螺栓(36)、锤头(37)和钢球(40)；测试时，冲击力传感器(35)套装在预紧螺栓(36)上，预紧螺栓(36)的一端与阀杆(17)固定连接，另一端与锤头(37)固定连接；冲击力传感器(35)位于锤头(37)和阀杆(17)之间，通过锤头(37)在冲击力传感器(35)上施加预紧力；锤头(37)的下侧面设有球窝，钢球(40)位于球窝和阀瓣(13)之间。2.根据权利要求1所述的一种用于弹簧式安全阀的测试装置，其特征在于：所述稳压管路系统还包括放气阀(10)，所述放气阀(10)与后电动截止阀(8)的输出端连通，用于排气。3.根据权利要求1所述的一种用于弹簧式安全阀的测试装置，其特征在于：所述稳压管路系统还包括截止阀(3)，所述截止阀(3)位于储气罐(2)和试验容器(7)之间的管路上，用于手动控制管路的通断。4.根据权利要求1所述的一种用于弹簧式安全阀的测试装置，其特征在于：所述加速度传感器(25)采用磁吸的方式安装于下弹簧座(19)的下端面上。5.根据权利要求1所述的一种用于弹簧式安全阀的测试装置，其特征在于：在阀体(12)入口的圆周方向上，入口压力传感器(23)和入口温度传感器(38)间隔180
°
设置；在阀体(12)的入口气流流向上，入口压力传感器(23)和入口温度传感器(38)间隔设置。6.根据权利要求1所述的一种用于弹簧式安全阀的测试装置，其特征在于：锤头(37)在冲击力传感器(35)上施加的预紧力应不小于冲击力传感器(35)测试量程的1/4。7.应用如权利要求1至6中任一项所述的一种用于弹簧式安全阀的测试装置的测试方法，其特征在于：完成安全阀(9)与测试装置的组装后，依次执行以下步骤：第一步：使试验容器(7)的压力达到预设压力；第二步：安全阀(9)开启、排放；控制试验容器(7)内的气体流出；安全阀(9)逐渐开启并排放介质直至达到全开高，进入稳定排放阶段；采集试验过程中安全阀(9)开启和排放过程中的入口压力、入口温度、出
口温度、阀杆位移和质量流量，分析判断安全阀(9)的开启是否准确和排放过程是否稳定；第三步：安全阀回座；随...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘汉唐，周浩，刘青烽，仝一然，唐旭丽，李强，武召阳，李晓峰，帅鹏，
申请(专利权)人：北京航天石化技术装备工程有限公司，
类型：发明
国别省市：