安全阀在线校验技术-2013-12

1、安全阀在线检验技术安全阀在线校验技术的设计原理安全阀在线校验技术的设计原理 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。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。根据这个

2、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，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。的平衡关系。很明显，我们可以看出，阀芯开启的

3、条件为：很明显，我们可以看出，阀芯开启的条件为： F FT TF FW WP PS S 其中：其中：F FT T弹簧预紧力弹簧预紧力F FW W外部附加力外部附加力P PL L 介质作用压力介质作用压力SS安全阀密封面面积安全阀密封面面积则整定压力为：则整定压力为：P PP PL LF FW WS S当冷态时，当冷态时，F FW W显然，如果能够准确地测定附加外力显然，如果能够准确地测定附加外力F FW W，就可以根据已知的阀芯面积就可以根据已知的阀芯面积S S和系统工作压力，和系统工作压力，很容易地求得安全阀的整定压力很容易地求得安全阀的整定压力P P。这即为安全阀在线测试技术的设计依据和原

4、理这即为安全阀在线测试技术的设计依据和原理。 FT 弹簧预紧力FW 附加外力PL介质作用压力图一 安全阀受力分析S阀芯面积安全阀在线校验技术的技术依据安全阀在线校验技术的技术依据 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F FW W的作用下，一个安全阀从关闭到开启，再的作用下，一个安全阀从关闭到开启，再由开启到关闭的全过程中，外附加力由开启到关闭的全过程中，外附加力F FW W的变化规律可见图二所示：的变化规律可见图二所示： 图二（图二（a a）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）为热态（在线）测试

5、时的过程曲线，当附加力从零逐步增加，与内压力P PL LS S之和正好为弹之和正好为弹簧预紧力时，阀门微启，增大了介质作用面积，使得用来克服弹簧预紧力的内压作用力急剧增大，其结簧预紧力时，阀门微启，增大了介质作用面积，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。当外附加力逐渐减小而达到关闭点时，由于介质作果在瞬间减小了外附加力。从而出现第一个特征峰。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。上用面积忽然减小，为保持力的平衡关系，此时，外附加力会出现瞬间回升

6、现象，即第二个特征峰点。上述两个特征峰点和是在线条件下检测安全阀整定压力、回座压力的技术依据。述两个特征峰点和是在线条件下检测安全阀整定压力、回座压力的技术依据。图二（）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，当达到开启图二（）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 C，同样情况，同样情况，在阀门关闭时也会出现另一个拐点在阀门关闭时也会出现另一个拐点D D

7、。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、。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。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。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。开启A开启复位DFWB复位TCFW图二 （a）热态时附加外力图二 （b）冷态时附加外力安全阀在线校验技术的系统构成安全阀在线校验技术的系统构成 安全阀安全阀线线定压仪定压仪由机械夹具、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，由两条由机械夹具、液压动力

8、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1010米长的液压软管和两条米长的液压软管和两条1010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。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。 一、一、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。构，拆卸十分方便。 安全阀在线校验技术的系统构成安全阀在线校验技术的系统构成 安全阀安全阀线线定压仪定压仪由机械夹具、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，由两条由

9、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1010米长的液压软管和两条米长的液压软管和两条1010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。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。 一、一、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。构，拆卸十分方便。 安全阀在线校验技术的系统构成安全阀在线校验技术的系统构成 安全阀安全阀线线定压仪定压仪由机械夹具、液压动力单元和数据采集处理单元三大部分组成，彼此

10、相对独立，由两条由机械夹具、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1010米长的液压软管和两条米长的液压软管和两条1010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。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。 一、一、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。构，拆卸十分方便。 安全阀在线校验技术的系统构成安全阀在线校验技术的系统构成 二、二、液压动力单元：提供可调节的液压输出和流量，最大输出液压动力单元

11、：提供可调节的液压输出和流量，最大输出10MP10MPa a，最大提升力为，最大提升力为50KN50KN，用以控制外加，用以控制外加的提升力和提升速度。的提升力和提升速度。液压油缸部件图片：液压油缸部件图片： 安全阀在线校验技术的系统构成安全阀在线校验技术的系统构成 二、二、液压动力单元：提供可调节的液压输出和流量，最大输出液压动力单元：提供可调节的液压输出和流量，最大输出10MP10MPa a，最大提升力为，最大提升力为50KN50KN，用以控制外加，用以控制外加的提升力和提升速度。的提升力和提升速度。 安全阀在线校验技术的系统构成安全阀在线校验技术的系统构成 三、数据处理单元：它是测试系统

12、的核心，直接决定系统的可靠性和准确性。 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200250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。 安全阀在线校验技术的系统构成安全阀在线校验技术的系统构成 三、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。 安全阀在线校验技术的系统构成安全阀在线校验技术的系统构成 三、数据处理单元：它是测试系统的核心，直接决定系统的可靠