空氣閥門泄漏量測試新方法及其應用

摘 要：文章論述了空氣閥門泄漏量測試新方法，該方法取消了原試驗裝置中體積龐大的儲氣包及所有風量調節(jié)閥，采用變頻風機提供氣源，改用風室多噴嘴方法或質量流量計測試泄漏量。經應用證明其結構簡單，體積緊湊，裝置建造和使用成本低，操作簡便，試驗時間短，測試精度高，便于計算機自動控制與測試，在行業(yè)中具有普通推廣價值。

關鍵詞：閥門；泄漏量；測試

中圖分類號：TH31 文獻標識碼：A

1.概述

空氣閥門廣泛應用于核電、石油、化工、冶金、機械、城建及食品等行業(yè)，現已成為人類活動的各個領域中不可缺少的通用機械產品。

閥門在管路中起著重要的作用：接通或截斷介質；防止介質倒流；調節(jié)介質的壓力、流量等參數；分離、混合或分配介質；防止介質壓力超過規(guī)定數值，以確保管路或容器、設備的安全。閥門除了測量流動特性外，泄漏量也是閥門使用性能的一項不可缺少的參數，泄漏量分為內泄漏與外泄漏，內泄漏是閥門啟閉件與閥座兩密封面間產生的泄漏，也就是通常所說的關不嚴，它將影響閥門截斷介質的能力；外泄漏是閥門填料與閥桿和填料函的配和處，閥體與閥蓋的連接處產生的泄漏，外漏會造成物料損失，污染環(huán)境，嚴重時還會造成事故，對于易燃易爆、有毒或有放射的介質，外漏更是不能允許的。因此空氣閥門泄漏量準確測試是非常重要的。

2.泄露量測試行業(yè)現狀

目前風閥泄漏量測試通常根據國內行業(yè)標準JB/T 7228-94 [1]或參考歐聯標準[2]進行。[1]給出了泄漏量測試裝置原理如圖1所示，測試裝置主要包括壓縮空氣氣源儲氣包，壓力調節(jié)閥，流量測試孔板，壓力表，靜壓箱，被測閥門等。歐聯標準并未對閥前氣源及調節(jié)方式做任何規(guī)定。

圖[1]，儲氣包壓力需穩(wěn)定在0.4MPa左右，調整調節(jié)閥使靜壓箱內壓力穩(wěn)定在規(guī)定值，流量測量通常采用孔板流量計，而小流量使用浮子流量計。以上方法在實際使用中存在一定的缺點：試驗過程中儲氣包需要活塞壓縮機對其進行不斷補氣，勢必造成氣源壓力的波動不穩(wěn)定，對靜壓箱壓力及流量測量精度產生一定影響；孔板流量計阻力大；壓力調節(jié)閥調節(jié)靜壓箱壓力不易控制；在小流量情況下常采用浮子流量計，浮子流量計會由于壓力波動降低測量精度； 以上裝置結構不易實現控制臺控制與計算機自動數據采集。

3.泄漏量測試新方法及應用

3.1新方法介紹

空氣閥門泄漏量測試裝置主要需要解決閥門泄漏量測試與維持靜壓箱內壓力達到并穩(wěn)定在規(guī)定值兩個問題。本文提出了一種測試新方法。首先氣源采用變頻風機，通過變頻調節(jié)可以得到所需流量及壓力。流量測量則采用風室式多噴嘴測試方法，參考GB/T1236-2000標準[3]，結構原理圖見圖2（a），泄漏量測試裝置實物圖見圖2（b）；當流量過小，超出單只噴嘴準確測試范圍時則采用質量流量計，見圖3（a）， 質量流量計測試泄漏量實物圖見圖3（b），質量流量計相對浮子流量計，測試精度高、安全且具有標準信號接口易于實現計算機自動采集數據。

由于閥門結構類型差異、應用場合不同，閥門兩側要求靜壓差不同，泄漏量也不盡相同。如所測系列閥門所涵蓋泄漏量范圍較大，試驗裝置可根據泄漏量大小進行劃分，形成可測試不同泄漏量的測試裝置。

作為提供風源的通風機需根據試驗空氣閥門泄漏量大小及閥門兩側壓差選用，通過調節(jié)變頻器頻率改變風機轉速使靜壓箱內達到規(guī)定壓力；流量測試裝置部分出口通過軟管連接靜壓箱，靜壓箱內靜壓測孔監(jiān)測試驗閥門兩側壓差。

3.2自動測試流程

使用新方法設計的試驗裝置可以實現計算機自動控制試驗，測試流程如圖4所示。測試過程如下：首先根據泄漏量大小（設計值預估）選擇合適的試驗裝置，在測試軟件里輸入靜壓箱內閥門兩側規(guī)定的試驗壓力P0后開始試驗，控制程序可以自動調節(jié)變頻器頻率改變靜壓箱內壓力P1并實時監(jiān)控所有測試參數，通過對比靜壓箱內壓力P1與P0并不斷調節(jié)變頻器頻率最終使兩者趨于一致且穩(wěn)定，此時采集測試參數即泄漏量。

3.3新方法應用

本方法在石家莊閥門一廠股份有限公司“閥門泄漏量測試”試驗裝置上獲得成功應用。被測閥門通徑從200×200到φ3000 ，泄露量范圍0.4Nm3/h～5500Nm3/h，試驗壓力0～5000Pa可調，依據流量范圍將試驗裝置劃分為大中小三種規(guī)格，見表一。裝置圖見圖 。

表一 泄漏量試驗裝置分類

裝置

類型流量

范圍m3/h試驗

壓力Pa流量計風量風壓調節(jié)

大300～55000～5000可調風室

多噴嘴變頻

風機

中10～10000～5000可調風室

多噴嘴變頻

風機

小0.2～200～5000可調質量

流量計變頻

風機

使用新方法結果表明：試驗裝置性能可靠，測試數據穩(wěn)定精度高，大大縮短試驗時間提高了工作效率。所有規(guī)格試驗裝置測試精度，不確定度經上海計量測試技術研究院現場測試檢定完全符合[2]并滿足所有測試要求。

結語

經實際使用表明，新測試方法設計的裝置與標準[1]所述裝置比較具有以下優(yōu)點：

氣源取消儲氣包改用變頻風機，結構簡單緊湊，壓力源穩(wěn)定，減少場地使用面積；

風量壓力調節(jié)取消壓力調節(jié)閥采用變頻器控制變頻風機，調節(jié)反應速度快，易于控制壓力波動小。

流量測試取消流量孔板采用風室多噴嘴或質量流量計，流量測試范圍廣，系統阻力小，操作方便，測試精度高。

取消儲氣包與壓力調節(jié)閥應用變頻風機，實現計算機自動采集控制測試，提高工作效率。

參考文獻

[1] JB/T 7228-94，風量調節(jié)閥[S].

[2] BS EN1751：1999. [S].

[3] ISO 7244，Air distribution and air diffusion-Aerodynamics testing of dampers and valves. [S].

[4] GB/T 1236-2000，工業(yè)通風機用標準化風道進行性能試驗[S].