王升花,路澤永,盧平平
(承德石油高等??茖W校 電氣與電子工程系,河北 承德 067000)
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彈簧安全閥綜合測試系統(tǒng)的設計開發(fā)
王升花,路澤永,盧平平
(承德石油高等??茖W校 電氣與電子工程系,河北 承德 067000)
針對現(xiàn)有彈簧安全閥試驗由人工操作完成,試驗結(jié)果準確度不高的問題,設計開發(fā)了一套彈簧安全閥綜合測試系統(tǒng)。該測試系統(tǒng)可以對彈簧安全閥試驗過程中壓力和位移進行實時測量,自動識別和顯示安全閥的開啟壓力和開啟高度。工程實踐表明,該系統(tǒng)整定快速準確,有較大的推廣應用價值。
彈簧安全閥;測試系統(tǒng);監(jiān)控系統(tǒng)
彈簧安全閥具有結(jié)構緊湊、動作靈敏、對震動和搖晃不敏感、調(diào)節(jié)方便、規(guī)格種類多、價格適中等特點,在特種設備及其它領域得到了廣泛應用。國家規(guī)定,所有安全閥成品應進行出廠試驗。試驗的目的在于確保每臺安全閥都滿足其設計要求,其承壓部件或連接部位不發(fā)生任何形式的滲漏,并調(diào)整到適合其指定的運行條件[1]?,F(xiàn)有彈簧安全閥試驗大都由人工操作完成,試驗結(jié)果受人為影響大、準確度低。本文提出并研制了一種彈簧安全閥綜合測試系統(tǒng)。
1)校驗前的檢查
彈簧安全閥校驗前要對安全閥進行清洗并且進行宏觀檢查,然后將安全閥解體,檢查各零部件。發(fā)現(xiàn)閥瓣和閥座密封面、導向零件、彈簧、閥桿有損傷、銹蝕、變形等缺陷時,應該進行修理或者更換。關閉排氣閥和進氣閥,用壓板或其它結(jié)構將被校驗的彈簧安全閥緊固在校驗臺架上。
2)靜止階段
打開進氣閥,并控制進氣閥的開度,緩慢升高安全閥的進口壓力,升壓速度應當不高于0.01 MPa/s[2],或為任何一個對精確讀取壓力所必要的更低速率,升壓到整定壓力的90%以后,使高壓氣源按一定的速度向校驗臺架的內(nèi)腔充氣, 校驗臺架內(nèi)腔的氣壓值可以從與之相連的壓力表上讀出。由于安全閥與校驗臺架的內(nèi)腔是相通的,腔內(nèi)的氣壓也作用于安全閥上,當氣壓低于安全閥的開啟壓力時,安全閥無動作,處于關閉狀態(tài),管道內(nèi)壓力處處相等。
3)開啟階段
高壓氣源繼續(xù)通過進氣閥向校驗臺架的內(nèi)腔緩慢充氣,隨著充氣時間的增加,腔內(nèi)氣壓逐漸升高,當氣壓升高到某一值時,測到閥瓣有開啟動作時,則安全閥的進口壓力被視為此安全閥的開啟壓力。繼續(xù)升高閥門進口壓力直到閥門達到并保持在排放狀態(tài),同時監(jiān)測閥門的動作,讀取排放壓力和開啟高度。
4)回座階段
逐漸降低進口壓力直到閥門關閉,同時監(jiān)測閥門的動作,讀取回座壓力。
打開排氣閥,使校驗臺架內(nèi)腔中的剩余氣體排出,并卸下安全閥。
重復步驟2~4,直到開啟壓力、排放壓力、回座壓力和開啟高度均為確定和穩(wěn)定值為止(重復三次)。
彈簧安全閥全性能試驗裝置布局圖,如圖1所示。
彈簧安全閥綜合測試系統(tǒng)控制部分由監(jiān)控層、控制層、設備層組成。采用PLC作為直接控制級,使用16位高速高精度A/D轉(zhuǎn)換模塊,增加測試精度,滿足實驗數(shù)據(jù)的精度要求,提高試驗數(shù)據(jù)的可信度[3]。
1)設備層主要包括現(xiàn)場閥位檢測開關、壓力變送器、位移變送器、流量變送器、電動閥、電磁閥等,直接或通過通信與控制層中的PLC相聯(lián)系,將輸入信號發(fā)送給PLC,將PLC輸出指令發(fā)送到現(xiàn)場設備。
2)PLC通過用戶程序、各種控制算法,實現(xiàn)控制區(qū)域內(nèi)閥門等設備的開閉、壓力的檢測與控制、位移的測量、順序控制、聯(lián)鎖保護等功能。
3)監(jiān)控層與控制層通過以太網(wǎng)對受控設備的運行信息進行實時采集和集中監(jiān)控;完成對壓力、位移、流量、溫度等參數(shù)自動檢測及控制[4];完成流程顯示、數(shù)據(jù)顯示、狀態(tài)報警、趨勢曲線、歷史數(shù)據(jù)、操作過程的模擬等功能,同時模擬操作人員的操作過程。不僅提高了系統(tǒng)操作的準確性,而且極大地簡化了操作人員的操作,達到系統(tǒng)運行平穩(wěn)、試驗數(shù)據(jù)可靠的目的。
4)因為是綜合測試系統(tǒng),高低壓都有,在上位監(jiān)控系統(tǒng)畫面上直接選擇測試閥壓力(0.2 MPa、1 MPa、2.5 MPa、4 MPa、10 MPa、20 MPa、25 MPa、40 MPa),測試閥位移(10 mm、20 mm、40 mm),系統(tǒng)首先根據(jù)量程參數(shù)調(diào)出操作流程,指導操作人員開關手動閥,若手動閥閥位錯誤,自動指出哪個閥應該開或應該關,閥位錯誤測試不能進行下一步,避免高壓氣體進入低壓系統(tǒng)產(chǎn)生的危險。根據(jù)自動計算出的壓力上升斜率調(diào)整電動閥閥位,自動調(diào)整報表坐標??刂葡到y(tǒng)圖如圖2所示。
彈簧安全閥測試系統(tǒng)的自動化操作由中央監(jiān)控系統(tǒng)完成。上位監(jiān)控系統(tǒng)采用組態(tài)王軟件進行設計開發(fā)。通過上位監(jiān)控系統(tǒng),用戶可以根據(jù)實際檢測的安全閥進行參數(shù)設置,如果滿足測試條件,直接通過點擊監(jiān)控系統(tǒng)中的測試開始按鈕即可自動進行測試;待相關參數(shù)讀取完畢后,點擊測試結(jié)束按鈕可完成整個測試過程。
同時,系統(tǒng)作為測試全過程組織的一個輔助工具,能實現(xiàn)實時顯示、統(tǒng)計分析、報表生成、歷史報警、數(shù)據(jù)存儲等,對測試過程構成有力支撐。安全閥低壓測試上位監(jiān)控操作界面如圖3所示。
本文設計了一種彈簧安全閥的綜合測試系統(tǒng),系統(tǒng)運行以來,效果良好。本系統(tǒng)試驗整定快速準確,操作人機界面友好,功能豐富,大大提高了安全閥校驗整定過程的科學性、可靠性和安全性,有較大的推廣應用價值。
[1] GB/T 12241—2005 安全閥一般要求[S].北京:中國標準出版社,2005.
[2] GB/T 12242—2005 壓力釋放裝置性能試驗規(guī)范[S].北京:中國標準出版社,2005.
[3] 胡均華,黃曉宇,王恒,等.超高壓安全閥校驗臺設備分析[J].化學工程與裝備,2011(1):100-102.
[4] 付德永,陳軍,李杰.基于PLC和變頻器的閥門水壓試驗機自動控制系統(tǒng)設計[J].承德石油高等專科學校學報,2015,17(1):30-33.
Design and Development of Integrated Test System for Spring Safety Valve
WANG Sheng-hua, LU Ze-yong, LU Ping-ping
(Department of Electrical and Electronic Engineering, Chengde Petroleum College, Chengde 067000, Hebei, China)
Based on the problem that the current spring safety valve test is completed with manual operation, and the test result accuracy is not high, a set of integrated test system for spring safety valve is developed in this paper. This test system can perform the real-time measurement of pressure and displacement in a safety test process, discriminate and display the open pressure and open height automatically. The engineering practice shows that the system setting is fast and accurate, and has the value of popularization and application.
spring safety valve; test system; monitoring system
承德市科學技術研究與發(fā)展計劃項目(彈簧安全閥綜合測試系統(tǒng)研究):20157003
2016-05-17
王升花(1979-),女,陜西長安人,承德石油高等專科學校電氣與電子工程系講師,碩士,主要從事電氣自動化技術方面的教學與研究工作。
TP273
A
1008-9446(2016)05-0039-05