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安全阀传感器的设计与可行性分析研究论文电子版下载 静设备石油化工设备技术，xx，29 (2)IPetroChemical EquipmentTechnology安全阀传感器的设计与可行性分析余爱枝，郭崇志(华南理X-大学X-业装备与控制X-程学院，广东广州510640)摘要安全阀在线检测技术的重要性与日俱增，目前各种线检测技术在实际应用中存在着种种不足，如易造成介质泄漏、使用不方便、检测结果误差大等。 对此，文章介绍了一种新型检测方法将安全阀设计成安全阀传感器，在安全阀运行时采集阀瓣处的信号，直接监测出安全阀的运行状况。 该方法操作简单，无介质泄漏，能结合计算机软件实现远距离操作和计算机模拟安全阀运行，结果准确、形象、直观。 实现了安全阀在线检测功能，具有良好的推广应用价值。 关键词安全阀传感器；阀瓣膜；标定实验；可行性TE968B10068805 (xx)020001-03工业生产的迅速发展，使安全阀在线监测功能备受关注。 安全阀在线检测技术是在安全阀和泄压阀领域内新发展起来的一门专业技术。 它可以对正在运行的或无法拆卸的安全阀(焊接式)进行现场压力的定压和调校，而无需拆下在试验台上进行定压。 具有准确、经济、安全等优点。 目前，安全阀在线监测原理大多建立在公式P一P。 +FS的基础上(P安全阀启跳压力；P。 介质压力；F安全阀外加力；S阀瓣有效面积)，因实际操作中无法精确测得阀瓣有效面积s，导致利用公式计算出的安全阀启跳压力P不精确1。 本研究，根据阀瓣为整个安全阀结构内受力最集中的部位，将全启式安全阀设计成安全阀传感器，直接采集安全阀运行时阀瓣处的信号，从而监测安全阀的运行状况。 实验中设计的采用安全阀传感器的安全阀在线监测模块图如图1所示。 图1安全阀监测系统模块图1安全阀传感器的设计11阀瓣的改造由动态力学可知，安全阀运行时，阀瓣是整个安全阀的核心受力部位，它聚集了安全阀弹簧的加载力和压力容器的内部压力。 基于此来对全启式安全阀阀瓣(如图2(a)所示)进行了改造将阀瓣从中部剖开分成上下两部分上部分称为阀瓣盖，下部分称为阀瓣膜，上下两部分采用十字槽沉头螺钉连接，并在阀瓣膜底部开圆槽，削薄受压平面，如图2(b)所示。 改造后的阀瓣受压更为敏感，同时也能很好地避开阀瓣膜上所贴应变片的密封问题。 (a)脒始结构(b)改造后的结构图2阀瓣结构示意12阀瓣改造的可行性分析为验证改造方案的可行性，用ANsYs软件对改造后的阀瓣膜(尺寸如图3所示)进行有限元分析首先，在ANSYS软件中进行实体建模(如图4所示)，建模时进行如下简化 (1)忽略螺纹孔对圆膜的影响； (2)采用轴对称平面单元PLANE82单元创建阀瓣膜的二维截面模型，如图5所示。 xx一l2一O7。 作者简介余爱枝(1983一)，女，湖北阳新人。 xx年7月毕业于湖北工业大学安全工程专业，工学学士，研究助理，主要研究方向过程安全控制与模拟技术，已发表论文l篇。 第29卷第2期余爱枝等安全阀传感器的设计与可行性分析 (4)对阀瓣膜传感器输出调零； (5)测试变送器放大倍数的线性度； (6)通过活塞式压力计逐步加标准砝码，进行五次重复性升降压测试，对阀瓣膜传感器系统进行误差分析； (7)分析五次升降压实验，通过软件拟合出阀瓣膜传感器的信号输出与压力之间的线性关系式。 本实验在广州粤茂电子科技有限公司实验平台上完成，主要实验装置如图1O所示。 图1O传感器标定实验框图实验测得安全阀传感器相关参数为传感器精度为09FS，满量程输出(Fs)为014MPa，在14MPa时的灵敏度为03828mVV，变送器输入电压为12VDC，输出电压为6VDC，放大倍数为954倍。 由此可知，设计的传感器符合一般传感器的技术指标要求_5。 3安全阀传感器可行性分析设计的安全阀传感器应该满足安全阀的基本性能要求。 将安全阀传感器、变送器、数据采集卡、计算机组建的装置，进行安全阀的水压实验和气压实验。 通过水压实验、气压的整定压力实验、密封性能实验及安全阀的排放实验，采集到的曲线图(见图ll、图12)验证了检测系统的可行性和准确性，确定所设计的安全阀传感器是可行的6。 1512芝09图11水压实验压力曲线由图ll可知，当阀瓣处于密封状态时，即安全阀处于静压时，两传感器测试的信号较为接近，两者之间的差值最大在001MPa左右；阀瓣开启时，由于两传感器的位置误差，使得安全阀传感器测试的信号值比标准传感器的测值约低004M Pa。 图12采样频率为100Hz、安全阀排放时的压力信号曲线回放图在安全阀排放实验中，阀瓣开启迅速，动作灵敏，没有因传感器引线而出现卡阻等现象，整个开启时间约为2秒，测试所得数据为罐压为14MPa，整定压力值为102MPa，起始压力值为098MPa，回座后的压力值为097MPa，启闭压差为49整定压力，可知启闭压差在257的整定压力之间，符合JBT96241999 从图12可知，在安全阀起跳前和回座后，阀瓣膜传感器测试值与标准传感器测试值基本吻合，在全启时，由于两传感器放置的位置不同，造成曲线完全不重合。 5结论本研究设计的安全阀传感器是可行的，其组成的安全阀在线检测系统，有效地避开了在传统方法中阀瓣有效面积的求取，直接采集使用过程中阀瓣应变信号，实现了安全阀的在线检测功能。 该方法结合强大的计算机软件，结果精确、形象，具有广泛的应用价值。 参考文献1-1廖璋安全阀在线检测技术I-J石油化工设备技术，19952 (16)48502T康德拉契娃(苏)著，黄光禹译安全阀I-M上海上海科学技术出版社，19821-3周震锅炉压力容器压力管道安全泄放装置实用手册(安全阀)M北京中国标准计量出版社，xx4黄克智板壳理论I-M北京清华大学出版社，19875王化祥，张淑英传感器原理及应用(修订版)I-M天津天津大学出版社，19996Tony NichollsOnline MaintenanceNuclear Engineering Int