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        某型艦船閥門內(nèi)漏溫差檢測法可行性研究

        2011-07-30 09:02:54吳真光劉廣棟
        中國修船 2011年4期
        關(guān)鍵詞:內(nèi)漏出水口溫度傳感器

        劉 波,吳真光,劉廣棟

        (1.91872部隊(duì),山東 青島 266012;2.92330部隊(duì),山東 青島 266000)

        眾所周知,管內(nèi)介質(zhì)的隔斷是靠閥心和閥座表面密封來實(shí)現(xiàn)的。然而,由于兩密封面的平面度引起的黏著磨損造成公差增大,堅(jiān)硬粒子在荷載作用下產(chǎn)生的沖蝕,泡點(diǎn)狀態(tài)液體壓力變化形成汽泡產(chǎn)生的汽蝕以及耐蝕材料保護(hù)膜的破壞,裸露金屬在腐蝕環(huán)境的腐蝕及人為操作不當(dāng)均可導(dǎo)致閥心、閥座密封失效,使閥門出現(xiàn)內(nèi)漏[1]。時有發(fā)生的介質(zhì)污染、某些火災(zāi)爆炸、中毒事故都是閥門內(nèi)漏造成的。艦船上閥門一旦出現(xiàn)內(nèi)漏或失靈,就會造成嚴(yán)重事故,甚至艇毀人亡[2]。

        國外從20世紀(jì)60年代起就開展了閥門泄漏檢測技術(shù)的研究,部分研究成果已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用[3]。目前,我國在這方面還只是處于理論研究階段,沒有實(shí)用的產(chǎn)品。基于檢測高溫介質(zhì)斷流后閥門發(fā)生內(nèi)漏時閥門前后溫度的差異值,來確定閥門的內(nèi)漏情況,筆者搭建了模擬泄漏管道溫差檢測實(shí)驗(yàn)臺,并提出了一套經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、簡便的檢測方法。

        1 試驗(yàn)方案

        搭建模擬泄漏管道溫差檢測實(shí)驗(yàn)臺,在艦船閥門進(jìn)水口前20 mm布置一個溫度傳感器,在出水口后每隔20 mm布置3個溫度傳感器,并使用TF8溫度控制器顯示管道各監(jiān)測點(diǎn)實(shí)時溫度,出現(xiàn)內(nèi)漏事故后,記錄并分析傳感器溫度值,來確定閥門的內(nèi)漏情況。模擬泄漏溫差檢測實(shí)驗(yàn)臺的基本組成:蓄水池、水泵、主管道、模擬泄漏管道、艦船用DN50閘閥、PT100貼片式溫度傳感器、TF8溫度控制器、PC數(shù)據(jù)處理端。

        2 方案介紹

        1)采用PT100貼片式溫度傳感器和TF8溫度控制器對閥門兩側(cè)進(jìn)行溫度實(shí)時監(jiān)測。

        2)模擬不同泄漏量狀態(tài),記錄并分析不同泄漏量狀態(tài)下閥門前后溫度變化及溫差變化。

        3)PT100貼片式溫度傳感器測溫分辨率為0.1℃,測溫精度為0.5%FS,測溫范圍為 -199.9~610℃,系統(tǒng)中所有監(jiān)測點(diǎn)的單次測量時間10 s。

        泄漏判定:主管道正常運(yùn)行時,模擬泄漏管道無介質(zhì)流通,閥門附近溫度場分布應(yīng)處于穩(wěn)定趨勢下,如圖1所示。當(dāng)某一時刻閥門發(fā)生內(nèi)漏時,閥門附近產(chǎn)生溫度場的突然變化,通過傳感器即時監(jiān)測到其溫度變化。采集數(shù)據(jù),并對數(shù)據(jù)進(jìn)行圖形化分析,即可根據(jù)溫差變化曲線判斷閥門是否發(fā)生內(nèi)漏及內(nèi)漏量大小。

        圖1 閥門未泄漏時測點(diǎn)溫度變化曲線

        溫差檢測法方案詳細(xì)說明:①搭建模擬泄漏溫差檢測實(shí)驗(yàn)臺,選用齒輪泵作介質(zhì)循環(huán)動力,管道材料選用DN50型號的UPVC材料,閥門為艦船用DN50閘閥,采用主副管道、雙出水口布置。主管道用于水的循環(huán),裝有閘閥的副管道作為模擬泄漏管道。②在閥門出入水口兩側(cè)布置PT100貼片式溫度傳感器,并連接至TF8溫度控制器。③恒定水溫,開啟水泵,模擬管道正常運(yùn)行狀態(tài),扭轉(zhuǎn)閥門開關(guān)模擬閥門不同泄漏量的狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)恒定水溫35℃,分別采集泄漏量為12.5 mm3/s、50 mm3/s、100 mm3/s、300 mm3/s時各傳感器溫度數(shù)據(jù)。

        實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析如圖2和圖3所示。

        圖2 不同泄漏量狀態(tài)下各傳感器溫度變化曲線

        由圖2可以明顯的觀察到,在閥門未發(fā)生內(nèi)漏狀態(tài)下和發(fā)生內(nèi)漏后閥門附近溫度場的變化 (時間前50 s為未泄漏狀態(tài)),并可總結(jié)出以下幾點(diǎn)規(guī)律:①閥門未發(fā)生內(nèi)漏時,由于管道的熱傳導(dǎo),致使閥門前后溫度有一定的溫差,在水溫恒定35℃狀態(tài)下,恒定溫差值約為1.1~1.5之間。②當(dāng)閥門發(fā)生內(nèi)漏后,閥門前后溫度場發(fā)生突變,由圖3可以明顯的觀察到溫度突變。③經(jīng)過一段時間后閥門前后溫差基本保持恒定。④泄漏量越大,閥門進(jìn)出水口溫差越小,各傳感器溫度趨于穩(wěn)定的時間越短。⑤發(fā)生內(nèi)漏時,進(jìn)出水口溫差呈現(xiàn)先升高再降低的變化狀態(tài),然后趨于穩(wěn)定,如圖3所示。因此,當(dāng)檢測艦船閥門是否發(fā)生內(nèi)漏時,就可采用這種方法,一旦閥門進(jìn)出水口產(chǎn)生一定的溫差變化,并呈現(xiàn)一定規(guī)律時就可判斷出該閥門是否發(fā)生內(nèi)漏,以及界定出內(nèi)漏泄漏量的范圍。

        3 方案特點(diǎn)

        該方案采用PT100溫度傳感器及TF8溫度控制器對閥門進(jìn)出水口溫度進(jìn)行檢測,對數(shù)據(jù)稍作分析就可以判斷出閥門是否發(fā)生內(nèi)漏,具有方便、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的特點(diǎn), 既可作為艦船日常維護(hù)的檢測手段,也可作為艦船日常實(shí)時監(jiān)測手段。

        圖3 不同泄漏量狀態(tài)下閥門進(jìn)出水口溫差變化曲線

        另外,該方案可優(yōu)化性高,目前數(shù)據(jù)處理使用PC電腦,以后可采用PLC技術(shù),將數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)分析模塊綜合在一起,使檢測變得更加靈活自由,并可實(shí)現(xiàn)該產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化。

        4 總結(jié)

        閥門內(nèi)漏是伴隨閥門使用出現(xiàn)的故障方式,而且不易被發(fā)現(xiàn)和檢測[4],本文提出的溫差檢測法是基于某艦船閥門內(nèi)漏的故障而開展的檢測技術(shù)研究,經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證分析,可以直接應(yīng)用于所有艦船閥門內(nèi)漏的檢測,對增加閥門的檢測手段,及時發(fā)現(xiàn)閥門故障,降低維修保障費(fèi)用有重要意義。將直接為提高艦船閥門維修保障能力、降低閥門內(nèi)漏引起的系統(tǒng)故障、提高艦船的安全性,提供檢測方法和技術(shù)支持。

        [1]陳讓曲,趙聲玉.閥門的泄漏與控制 [J].通用機(jī)械,2005(2):11.

        [2]暢海芳.閥門內(nèi)漏治理大有可為 [J].電力安全技術(shù),2009,11(5):57-59.

        [3]戴光,王新穎,張穎,等.承壓閥門內(nèi)漏聲學(xué)檢測方法 [J].大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào),2003,27(3):70-73.

        [4]高開科.低泄漏閥門試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用 [J].閥門,2004(2):28-29.

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