本發(fā)明涉及一種閥門檢測(cè)裝置，尤其涉及一種便攜式呼吸閥在線檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

1、呼吸閥是重要的油罐附件，通過(guò)合理的工藝結(jié)構(gòu)，控制閥門開關(guān)，能夠有效調(diào)節(jié)罐內(nèi)氣體壓力，減少或抑制油料蒸發(fā)，降低油料損耗。

2、呼吸閥的失效可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重后果，如2018年12月8日，河南能源化工集團(tuán)洛陽(yáng)永龍能化有限公司，因安全閥失效，導(dǎo)致有毒氣體泄漏，引發(fā)較大中毒事故，造成3死1傷。

3、因此需對(duì)呼吸閥進(jìn)行定期檢測(cè)。傳統(tǒng)的呼吸閥檢測(cè)，對(duì)待檢測(cè)呼吸閥進(jìn)行逆向增壓或減壓時(shí)，所采用的是兩個(gè)獨(dú)立的吸氣泵和充氣泵，設(shè)備所占空間以及重量大；且，傳統(tǒng)呼吸閥檢測(cè)裝置在風(fēng)機(jī)與大型儲(chǔ)氣罐、微壓計(jì)與大型儲(chǔ)氣罐之間采用長(zhǎng)管道連接，當(dāng)檢測(cè)通徑為250mm的呼吸閥時(shí)，其儲(chǔ)氣罐直徑一般大于2.5米，其高度一般大于2米，導(dǎo)致設(shè)備體積很大。

4、另外，傳統(tǒng)檢測(cè)設(shè)備的儲(chǔ)氣罐中氣量不足時(shí)，易將呼吸閥產(chǎn)生的傾角誤檢測(cè)為呼吸閥已開啟，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果不精確。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，提供了一種便攜式呼吸閥在線檢測(cè)裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)中檢測(cè)設(shè)備體積大、重量沉且檢測(cè)結(jié)果不精準(zhǔn)的問(wèn)題。

2、本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種便攜式呼吸閥在線檢測(cè)方法。

3、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

4、一種便攜式呼吸閥在線檢測(cè)裝置，儲(chǔ)氣罐分別連接抽打兩用氣泵、電磁閥和控制器，所述的抽打兩用氣泵和儲(chǔ)氣罐之間設(shè)有單向閥；所述的儲(chǔ)氣罐和控制器之間設(shè)有溫度傳感器和壓力傳感器。

5、所述的儲(chǔ)氣罐采用法蘭連接待檢測(cè)呼吸閥。

6、所述的控制器中，建立有呼吸閥閥芯產(chǎn)生傾角時(shí)的數(shù)學(xué)模型，其數(shù)學(xué)模型如下所示：

7、

8、式中：x為有效截?cái)嚅L(zhǎng)度m；b臨界壓力比b＝0.2～0.5；σ為壓力比；pin為上游壓力pa；pout為下游壓力pa；

9、

10、式中：λsb為彎管固相摩擦系數(shù)，λsb＝2.2；ξb為氣流流經(jīng)彎管的局部阻力系數(shù)：

11、

12、式中：d為管道直徑m；r為管道中心線彎曲弧線所對(duì)應(yīng)的半徑；θ為管道中心線彎曲弧線所對(duì)應(yīng)的圓心角度數(shù)；

13、

14、式中：ρa(bǔ)為氣流密度kg/m3；p0為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓pa；t為實(shí)際溫度k

15、

16、式中：μa為氣流速度m/s。

17、qmax2＝cqmax??(7)

18、式中：qmax2為氣泵流量；c為閥盤周長(zhǎng)。

19、所述的控制器中，建立呼吸閥的理論簡(jiǎn)化模型，并通過(guò)氣體狀態(tài)方程、運(yùn)動(dòng)方程、流量方程建立呼吸閥的數(shù)學(xué)模型，

20、根據(jù)牛頓第二定律建立呼吸閥工作時(shí)的運(yùn)動(dòng)方程；

21、

22、式中：p(t)為罐內(nèi)壓力隨時(shí)間的變化pa/s，a為閥芯受罐內(nèi)壓力面積m2，k為彈簧系數(shù)n/m，x(t)呼吸閥開度隨時(shí)間的變化m，m閥芯質(zhì)量kg，ff閥桿生銹所產(chǎn)生的阻力n，μ粘性阻力系數(shù)；

23、基于氣體為理想氣體，滿足理想氣體狀態(tài)方程，罐內(nèi)氣體狀態(tài)方程為：

24、pv＝mrt(9)

25、基于儲(chǔ)氣罐體積不發(fā)生變化，內(nèi)部空氣質(zhì)量隨著內(nèi)部壓力變化而變化，且氣體溫度在氣體被排出時(shí)不會(huì)發(fā)生改變，此時(shí)壓力與氣體質(zhì)量隨著時(shí)間變化，對(duì)式(9)求導(dǎo)：

26、p(t)v＝m(t)rt(10)

27、罐內(nèi)氣體質(zhì)量可由罐內(nèi)氣體初始質(zhì)量減去隨著呼吸閥工作時(shí)排出的質(zhì)量的到：

28、

29、式中：v為儲(chǔ)氣罐體積m3，m(t)為罐內(nèi)氣體質(zhì)量隨時(shí)間變化的量kg/s，r為氣體常數(shù)j/(mol·k)，t為罐內(nèi)溫度k，m0為罐內(nèi)氣體初始質(zhì)量kg，ρ常溫常壓下氣體密度kg/m3，q(t)為流量隨時(shí)間的變化量m3/t2；

30、流量方程為，

31、

32、式中：c為閥盤外圓周長(zhǎng)m，b臨界壓力比b＝0.2～0.5，σ為壓力比，pin為上游壓力pa，pout為下游壓力pa；

33、泄漏量檢測(cè)公式

34、

35、即單位時(shí)間泄漏量δv如公式(9)所示：

36、

37、式中：v儲(chǔ)氣罐容積，n1狀態(tài)1時(shí)儲(chǔ)氣罐內(nèi)氣體物質(zhì)的量，n2狀態(tài)2時(shí)儲(chǔ)氣罐內(nèi)氣體物質(zhì)的量，r摩爾氣體常數(shù)，t儲(chǔ)氣罐溫度，p1狀態(tài)1時(shí)儲(chǔ)氣罐內(nèi)壓力，p2狀態(tài)2時(shí)儲(chǔ)氣罐內(nèi)壓力。

38、一種便攜式呼吸閥在線檢測(cè)方法，包括呼吸閥壓力監(jiān)測(cè)、閥桿位移檢測(cè)及呼吸閥泄漏量檢測(cè)；

39、所述的呼吸閥壓力檢測(cè)包括如下具體步驟，

40、a1檢測(cè)前準(zhǔn)備：

41、將待檢測(cè)呼吸閥參數(shù)輸入至控制器中，通過(guò)控制器計(jì)算出此次檢測(cè)所需氣泵流量大小，得出數(shù)據(jù)后將氣泵流量調(diào)節(jié)至其所需范圍；

42、a2開啟壓力檢測(cè)：

43、將待測(cè)呼吸閥與儲(chǔ)氣罐連接，打開單向閥使得抽打兩用氣泵與儲(chǔ)氣罐相通，開啟抽打兩用氣泵，溫度傳感器、壓力傳感器開始記錄儲(chǔ)氣罐中相應(yīng)數(shù)據(jù)并傳輸至與之相連的plc中；當(dāng)待檢測(cè)呼吸閥因小型儲(chǔ)氣罐內(nèi)氣體壓力的變化而開啟一段時(shí)間直至罐內(nèi)壓力穩(wěn)定后，由plc控制抽打兩用氣泵1使儲(chǔ)氣罐壓力恢復(fù)至初始水平，之后繼續(xù)由plc控制抽打兩用氣泵使待測(cè)呼吸閥開啟，如此重復(fù)直至待測(cè)呼吸閥開啟四次；通過(guò)觀察plc中的壓力曲線，當(dāng)呼吸閥開啟后的壓力曲線圍繞著正常開啟壓力線周期震蕩時(shí)，即可判斷呼吸閥開啟壓力正常；當(dāng)呼吸閥開啟后的壓力曲線圍繞著低于或高于正常開啟壓力線周期震蕩時(shí)，即可判斷呼吸閥開啟壓力異常；

44、a3試驗(yàn)后操作：

45、關(guān)閉抽打兩用氣泵1、打開電磁閥7，使得壓力恢復(fù)至大氣壓力水平；

46、所述的呼吸閥閥桿位移檢測(cè)包括如下具體步驟，

47、b1實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備：

48、在完成開啟壓力檢測(cè)的檢測(cè)前準(zhǔn)備a1后，將待檢測(cè)呼吸閥參數(shù)輸入至控制器中，通過(guò)控制器計(jì)算出當(dāng)待檢測(cè)呼吸閥正常時(shí)，其正常壓力曲線；

49、b2閥桿位移檢測(cè)：

50、將待測(cè)呼吸閥與儲(chǔ)氣罐連接，打開單向閥使得抽打兩用氣泵與儲(chǔ)氣罐相通，開啟抽打兩用氣泵，溫度傳感器、壓力傳感器開始記錄儲(chǔ)氣罐中相應(yīng)數(shù)據(jù)并傳輸至與之相連的plc中；當(dāng)待檢測(cè)呼吸閥因儲(chǔ)氣罐內(nèi)氣體壓力的變化而開啟一段時(shí)間后，由plc控制抽打兩用氣泵使儲(chǔ)氣罐壓力恢復(fù)至初始水平，之后繼續(xù)由plc控制抽打兩用氣泵使待測(cè)呼吸閥開啟，如此重復(fù)直至待測(cè)安全閥開啟四次；通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備b1中plc所生成的壓力曲線，與閥桿位移檢測(cè)b2中壓力傳感器所記錄的壓力曲線，當(dāng)b2中曲線的幅值小于b1中的幅值時(shí)，即判斷待檢測(cè)呼吸閥閥桿摩擦過(guò)大；當(dāng)b2中曲線的頻率小于b1中曲線的頻率時(shí)，即判斷待檢測(cè)呼吸閥彈簧系數(shù)過(guò)小；

51、b3試驗(yàn)后操作：

52、關(guān)閉抽打兩用氣泵、打開電磁閥，使得壓力恢復(fù)至大氣壓力水平；

53、所述的呼吸閥泄漏量檢測(cè)包括如下具體步驟，

54、c1實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備：

55、同a1；

56、c2泄漏量檢測(cè)：

57、由plc控制抽打兩用氣泵使儲(chǔ)氣罐中壓力為開啟壓力的85％，然后關(guān)閉球閥，靜置1分鐘；溫度傳感器、壓力傳感器、開始記錄儲(chǔ)氣罐中相應(yīng)數(shù)據(jù)并傳輸至與之相連的plc中；plc通過(guò)泄漏量算法的處理，計(jì)算出待檢測(cè)呼吸閥泄漏量大小，即可判斷待檢測(cè)呼吸閥6泄漏量是否合格；

58、c3試驗(yàn)后操作：

59、打開電磁閥，使得壓力恢復(fù)至大氣壓力水平。

60、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)效果如下：

61、1、本發(fā)明采用法蘭連接設(shè)備與待檢測(cè)呼吸閥，這不僅使得設(shè)備檢測(cè)范圍擴(kuò)大到了dn50～dn350，而且在密封性上與傳統(tǒng)設(shè)備相比較也得到了提升。

62、2、本發(fā)明采用抽打兩用氣泵，這樣大大減少了設(shè)備所占空間以及重量，使得檢測(cè)設(shè)備具有便攜性。

63、3，本發(fā)明將氣泵與傳感器直接與小型儲(chǔ)氣罐相連，以此減少整個(gè)設(shè)備的體積。本發(fā)明儲(chǔ)氣罐采用長(zhǎng)方體的結(jié)構(gòu)，其大小為600mm×200mm×350mm，所占空間與傳統(tǒng)設(shè)備的儲(chǔ)氣罐相比大大減少。

64、4，本發(fā)明結(jié)合了流體有限元仿真，模擬了呼吸閥在被檢測(cè)時(shí)，其閥芯的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。根據(jù)仿真結(jié)果，呼吸閥在被檢測(cè)時(shí)閥芯不會(huì)直接軸向開啟，而是會(huì)先產(chǎn)生一定量的傾角，提高檢測(cè)結(jié)果精確性。

65、5，為解決傳統(tǒng)呼吸閥檢測(cè)類型少的問(wèn)題，本發(fā)明了建立呼吸閥的理論簡(jiǎn)化模型，并通過(guò)氣體狀態(tài)方程、運(yùn)動(dòng)方程、流量方程建立呼吸閥的數(shù)學(xué)模型，其中參數(shù)包含了呼吸閥的彈簧彈性系數(shù)、閥桿所受摩擦阻力、呼吸閥上游壓力等，通過(guò)數(shù)學(xué)模型所生成的壓力曲線與設(shè)備采集的壓力曲線進(jìn)行對(duì)比，可對(duì)呼吸閥的彈簧失效、開啟壓力失效、閥桿摩擦過(guò)大從而失效、泄漏量過(guò)大失效進(jìn)行檢測(cè)。不僅如此，由于本發(fā)明檢測(cè)只需較少的部件便可完成檢測(cè)，這也增加了檢測(cè)設(shè)備的便攜性。