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安全阀在线定压仪技术
发布时间: 2018-4-11
  一、设计原理
  弹簧安全阀的开启、关闭动作是依靠其进口端的介质压力变化和弹簧预紧力来使阀芯自动开启及关闭。当介质压力(内压)升高到提升力比弹簧预紧力大时,阀芯克服弹簧预紧力自动开启,泄放多余的介质,使内压下降,又由于弹簧力的作用,当内压降至安全值时,阀芯自动关闭,泄放停止。
  浙江立特阀门有限公司主营安全阀,热卖产品:先导式安全阀,弹簧式安全阀,不锈钢安全阀,内装式安全阀,脉冲式安全阀,单杠杆安全阀,双杠杆安全阀等。
  根据这个原理,可以设想,在线(又称热态)测量或调整安全阀时,如果由外部提供一个向上的附加力,则当介质压力与这个附加力的总和刚刚克服弹簧预紧力时,阀芯同样也会开启,甚至在没有介质作用的离线(又称冷态)条件下,单独由外部附加力克服弹簧预紧力时,阀芯也可开启,图一清楚地表示了这种力的平衡关系。
  很明显,我们可以看出,阀芯开启的条件为:FT=FW+PL×S
  其中: FT——弹簧预紧力
  FW——外部附加力
  PL—— 介质作用压力
  S——安全阀密封面面积
  则整定压力P为:P=PL+FW/S
  当冷态时,P=FW/S
  显然,如果能够准确地测定附加外力FW,就可以根据已知的阀芯面积S和系统工作压力,很容易地求得安全阀的整定压力P。这即为安全阀在线测试技术的设计依据和原理。
  二、技术依据
  根据对弹簧安全阀开启动作特性的分析,可以得出:在外加力FW的作用下,一个安全阀从关闭到开启,再由开启到关闭的全过程中,外附加力FW的变化规律:
  为热态(在线)测试时的过程曲线,当附加力从零逐步增加,与内压力PL×S之和正好为弹簧预紧力时,阀门微启,增大了介质作用面积S,使得用来克服弹簧预紧力的内压作用力急剧增大,其结果在瞬间减小了外附加力。从而出现第一个特征峰A。当外附加力逐渐减小而达到关闭点时,由于介质作用面积忽然减小,为保持力的平衡关系,此时,外附加力会出现瞬间回升现象,即第二个特征峰点B。上述两个特征峰点A和B是在线条件下检测安全阀整定压力、回座压力的技术依据。
  为冷态环境时的测试过程曲线,当阀门未打开前,外附加力克服阀芯静态刚性力,当达到开启点以后,外附加力改为克服弹簧的弹性力,两者随时间变化的斜率不同,从而出现第一个拐点C,同样情况,在阀门关闭时也会出现另一个拐点D。这两个拐点分别对应阀门的开启和回座,正是冷态时测试阀门开启、回座压力的技术依据。从以上分析不难看出,安全阀在线测试技术的关键在于如何正确迅速地找到对应开启的特征点。
  三、方案确定、系统构成
  在线检测系统由机械夹具、液压动力单元和数据采集处理单元三大部分组成,彼此相对独立,由两条10米长的液压软管和两条10米长的五芯屏蔽电缆互相联成一个完整的安全阀测试系统。它具有体积小、重量轻、组件模块化、设备计算机化、操作简单、稳定可靠等显著特点,性能在许多方面都超过国外同类仪器水平。
  机械夹具:保证对待测安全阀实施夹持定位,为液压动力单元提供施加外力的环境,采用组合式结构,拆卸十分方便。其中,力传感器采用轮辐式结构,灵敏度极高,精度可达到0.05% ,压力传感器采用高温型传感器,工作温度可达200~250度。两种传感器均为高输出式,内藏放大器,其线性度、重复性和抗干扰能力极强。
  测试系统采用了二通道低增益,高精度放大电路,智能化A/D转换和数据采集电路,可同时采集力、压力二个参数,核心部分选用目前市场上先进的笔记本电脑(CPU PM1.6G),可绘制曲线并打印测试结果,具有汉字化的人机对话功能,各测量通道的数据均可在屏幕上显示,在超量程的情况下,确保系统和安全阀的安全,全部硬件采用模块化结构,便于维修和调试。
  另外,为保证主机能在50℃的高温环境下正常连续的工作,特别设计了辅助配套设备——电脑低温工作台。
  四、测试步骤简述
  选择被测试安全阀,根据系统安装图可方便地完成NSH部件的安装和连接;
  在计算机主控窗口上单击“装入参数”选定被测安全阀及其参数;
  选择压力传感器测量方式,输入基础压力值;
  核对无误后,单击“再线定压”,此时系统提示:“正在测试!请等待!”打开液压单元电源开关至“开启”位置,调整“系统压力调整”旋钮至计算机指示“所需油压”值;
  将换向控制旋钮旋至“提升”位置,使油缸活塞带动被测阀的阀杆向上移动;
  通过观察阀杆上升或听到介质排泄的声音,确定阀已开启后,将换向控制旋钮旋回“复位”位置,关闭电源;
  计算机将自动进入结果显示窗体,显示测试曲线、测试时间、整定压力、调整高度等参数;
  根据计算机提示的调整高度,调节定压螺母;
  单击“退出”钮,重新起动测试程序,得出新的测试曲线和结果。
  反复执行上述步骤,直至整定压力和整定压力相差不大于“测量允许误差” 时,此时计算机显示“调节完毕”,表示测量结束。
  现场调试完成后,可根据要求随时调用、查看以及打印测试曲线和测试报告。
  注:具体操作步骤请参阅使用说明书
  五、误差分析
  根据选用MSC—5101采样器、传感器的精度以及放大器设计精度,测试系统整定压力度量误差分析如下:
  其中:f——物理量(力、压力)     V1V2——中间电量     N——数字量(力、压力)     K1、K2、K3——各级转换系数
  按误差传递理论,绝对误差和相对误差分别为:
  因而,可以求得提升力和压力的相对误差分别为:
  根据整定压力计算公式:P=PL+FW/S  其中:P——整定压力     PL——系统内压     S——阀门密封面积     FW——附加外力  从而可以得出整定压力的相对误差为:  由此可以看出,整定压力的相对误差不仅和附加力、系统内压有关,而且与密封面积有关, 就一般而言,安全阀密封面直径在20~150mm,通过计算分析,可以得出:
  六、技术指标:
  ·适用安全阀范围:整定压力0~35Mpa;
  ·电动液压提升力范围:0~ 5 KN ;0~ 20 KN ;0~ 50 KN
  ·液压单元输出:0~ 8MPa 连续可调
  ·整机功耗:300W
  ·拉力测量范围精度:0~5 KN;0~20 KN;0~ 50KN; 0~ 120KN; 0~ 150KN; ( 0.05%F.S);  ·压力测量范围精度:0~7MPa;0~24MPa;0~35MPa ( 0.2%F.S)
  ·环境湿度:<85%  ·环境温度:-5℃ ~ 60℃ (专配计算机调温工作箱)
  测量精度满足:
  ·中华人民共和国国家标准《安全阀 一般要求》(GB/T12241-2005)
  ·中华人民共和国国家标准《弹簧直接式安全阀》(GB/T12241-2005)
  ·中华人民共和国电力行业标准《电站锅炉安全阀应用导则》(DL/T959-2005)
  ·中华人民共和国电力工业标准《锅炉压力容器检验规程》(DL647-2004)
  ·中华人民共和国电力工业标准《锅炉压力容器监察规程》(DL612-1998)
  液压动力单元:提供可调节的液压输出和流量,最大输出10MPa,最大提升力为50KN,用以控制外加的提升力和提升速度。数据处理单元:它是测试系统的核心,直接决定系统的可靠性和准确性。
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