安全閥深冷測(cè)試裝置的研制

【摘 要】 本文通過(guò)研制深冷安全閥測(cè)試裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)深冷環(huán)境下使用的安全閥的校驗(yàn)和性能試驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】 安全閥 深冷 測(cè)試裝置

1 概述

深冷用安全閥作為低溫裝置等特種設(shè)備的重要安全附件之一，應(yīng)用非常廣泛。其測(cè)試裝置的研究，目前國(guó)內(nèi)尚屬空白。該設(shè)備的研制工作，在2014年通過(guò)了遼寧省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局項(xiàng)目驗(yàn)收，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)該領(lǐng)域的研究空白。

2 設(shè)計(jì)依據(jù)及適用范圍

深冷安全閥試驗(yàn)裝置是由蘇州某自動(dòng)化設(shè)備有限公司依據(jù)鞍山市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)所設(shè)計(jì)要求，制作一套安全閥低溫測(cè)試裝置，滿足安全閥在常溫及低溫環(huán)境下的氣體壓力性能測(cè)試。裝置可實(shí)現(xiàn)氮?dú)夂秃獾妮斔汀毫刂坪突旌希蓽y(cè)量顯示閥門(mén)氣體壓力、閥門(mén)各測(cè)試點(diǎn)溫度，以及閥門(mén)的內(nèi)、外泄漏量，可用于安全閥門(mén)低溫測(cè)試時(shí)的泄壓檢測(cè)、及低溫狀態(tài)特性判定，該裝置主要滿足測(cè)試過(guò)程中氣體輸送，壓力及氦和氮?dú)怏w的混合（分壓比）控制，過(guò)程控制量的監(jiān)測(cè)。

3 設(shè)計(jì)條件

試件適用范圍：低溫安全閥，DN200，1.6MPa以下。

測(cè)試溫度：-196℃。

環(huán)境媒介：液氮或液氮、酒精混合液。

試驗(yàn)介質(zhì)：氦氣和氮?dú)狻?/p>

用途：零部件深冷處理，閥門(mén)產(chǎn)品性能試驗(yàn)。

4 測(cè)試設(shè)備構(gòu)成

4.1設(shè)備構(gòu)成

該裝置以滿足常溫下的閥門(mén)氣體壓力泄漏檢測(cè)，主要設(shè)備構(gòu)成如下：①低溫絕熱儲(chǔ)罐一臺(tái)；②溫測(cè)試槽一臺(tái)；③氣源鋼瓶組合架單元一臺(tái)；④低溫就地檢測(cè)單元（包括控制柜，溫度、壓力儀表及傳感器，工裝等）。

低溫環(huán)境單元原理如圖1，低溫絕熱儲(chǔ)罐與低溫槽之間采用活動(dòng)不銹鋼輸液軟管連接，并設(shè)計(jì)安全閥，保障操作安全及管路壓力釋放。

4.2測(cè)量組合閥組及氣源鋼瓶組合架單元

在閥門(mén)測(cè)試盲板出口設(shè)計(jì)安裝有測(cè)量組合閥組，用于安裝測(cè)試控制閥及壓力變送器。用高壓軟管連接到氣源輸入控制機(jī)構(gòu)、排氣口等，構(gòu)成測(cè)試氣體的回路。設(shè)計(jì)8瓶組裝，4個(gè)氮?dú)馄恳宦房偣埽?個(gè)氦氣瓶一路總管設(shè)計(jì)，并有減壓、混流配比裝置。兩總管設(shè)有聯(lián)絡(luò)閥，方便安裝和拆卸的鋼絲活動(dòng)扣，固定組合架頂部有吊環(huán)。設(shè)計(jì)壓力等級(jí)大于25MPa，使用壓力等級(jí)為15MPa。

5 測(cè)試設(shè)備原理

裝置的氣源鋼瓶組合架單元，一根氦氣總管，一根氮?dú)饪偣埽虚g由聯(lián)絡(luò)閥聯(lián)通。選擇氣體類型進(jìn)入氣源控制柜，然后測(cè)量氣體經(jīng)過(guò)1#出口進(jìn)入待測(cè)的安全閥。

5.1觸摸屏顯示畫(huà)面圖如下圖

5.2氣體的選擇

氮?dú)馐褂弥饕怯糜诔丶?80℃以上溫度測(cè)量時(shí)的工作氣體。氦氣使用主要是用于-80℃以下溫度測(cè)量時(shí)的工作氣體。通過(guò)各自管鋼瓶及總管，選擇好出口閥，即可進(jìn)入控制柜。

5.3壓力表

入口壓力P1，入口壓力P2，顯示連接的氣源壓力，量程為25MPa。測(cè)量壓力低P3，測(cè)量壓力高P4，接在安全閥入口，量程1.6MPa、10MPa。有四個(gè)壓力變送器，三個(gè)接在安全閥入口，測(cè)量安全閥的給定壓力，量程分別為1.6MPa、5.0MPa、10.0MPa。一個(gè)接在安全閥出口，感應(yīng)安全閥動(dòng)作后出口壓力的變化。顯示儀表分別顯示其測(cè)量壓力，對(duì)于給定的壓力值，計(jì)算機(jī)選擇性使用，以不超出壓力范圍的小量程優(yōu)先，超出后換檔。

5.4溫度的測(cè)量

溫度傳感器PT100，分別綁定在安全閥的不同部位，T1對(duì)應(yīng)的溫度傳感器綁定在安全閥的閥蓋（閥門(mén)上部），T2對(duì)應(yīng)的溫度傳感器綁定在安全閥的閥體（閥門(mén)下部），T3對(duì)應(yīng)的溫度傳感器綁定在安全閥測(cè)試工裝的測(cè)量螺絲孔內(nèi)（測(cè)內(nèi)腔），T4對(duì)應(yīng)的溫度傳感器插到低溫測(cè)試槽的底部，測(cè)量低溫媒介的溫度。溫度傳感器的航空插頭在控制柜的右側(cè)連接，注意需要與測(cè)量點(diǎn)的對(duì)應(yīng)，避免位置查錯(cuò)。

5.5觸摸屏報(bào)警壓力設(shè)置

設(shè)置比安全閥起跳壓力略高的限值，當(dāng)調(diào)壓閥控制不當(dāng)，造成安全閥的給定測(cè)量壓力過(guò)高，超出范圍有可能造成安全隱患，計(jì)算機(jī)比較后自動(dòng)打開(kāi)電磁閥用于緊急排氣。緊急排氣后調(diào)壓閥盡快歸為零，然后電磁閥在觸摸屏上復(fù)位操作。

6 安全和維護(hù)

低溫槽用于給閥門(mén)提供一個(gè)低溫測(cè)試環(huán)境，當(dāng)從液態(tài)氮儲(chǔ)罐低溫槽放液態(tài)氮時(shí)，伴隨著會(huì)有大量液態(tài)氮?dú)饣诪R出，所以，操作人員一定要穿帶防護(hù)服、頭盔面具、低溫防護(hù)手套等，操作人員必須培訓(xùn)后方能上崗，規(guī)范操作，防止發(fā)生意外。操作至少需要2個(gè)工作人員，一個(gè)操作，一個(gè)監(jiān)護(hù)。同時(shí)在測(cè)試時(shí)，要在現(xiàn)場(chǎng)掛低溫凍傷警告牌，禁止無(wú)關(guān)人員進(jìn)入測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)，防止發(fā)生意外。液態(tài)氮?dú)饣螅瑫?huì)有大量氮?dú)庠谑覂?nèi)，如果同時(shí)使用酒精的話，還會(huì)有大量的揮發(fā)性酒精氣體，必須在測(cè)試前打開(kāi)通風(fēng)扇（防爆型）和門(mén)窗，以防氮?dú)膺^(guò)多造成窒息以及酒精氣體揮發(fā)的危險(xiǎn)性。測(cè)試場(chǎng)地嚴(yán)禁煙火。操作場(chǎng)地需要保持干燥，避免潮濕淋水等。

安全閥低溫測(cè)試裝置的研制，從根本上解決了深冷安全閥檢測(cè)裝置的空白問(wèn)題，滿足了安全閥在常溫及低溫環(huán)境下的氣體壓力性能測(cè)試的需求。