CN112781860A - 阀门内漏气液两相模拟试验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阀门内漏气液两相模拟试验装置，其包括：储罐组，其包括第一储罐和第二储罐，第一储罐与第二储罐通过调节阀相连接，第二储罐设有进液口，空压机，其与第一储罐通过充气阀相连接；以及试验管路，该试验管路依次串联流量计组、待测阀门组和排空管组，其中，在液相模式中，调节阀关闭，充气阀打开，第一储罐充气至第一压力值，进液口打开，第二储罐储水至第一液位；在第一气相模式中，调节阀关闭，充气阀打开，第一储罐先充气至第二压力值后，充气阀关闭，调节阀打开，第二储罐充气至第三压力值。本发明还公开了一种阀门内漏气液两相模拟试验方法。本发明能够切换气液两相模拟试验，提高装置的利用率，降低成本。

Description

阀门内漏气液两相模拟试验装置及方法

技术领域

本发明涉及石化行业阀门泄漏检测领域，特别涉及一种阀门内漏气液两相模拟试验装置及方法。

背景技术

在石油化工行业的过程装置中，阀门是必不可少的一部分。目前，随着装备制造技术的不断发展，石化装置中使用的阀门无论是体积还是结构复杂程度及技术水平，都普遍得到提高。随着生产工艺及物料种类的不断多元化，使得阀门的运行工况日益复杂、恶劣，阀门启闭操作频繁，加上使用维修不当等因素，石化装置阀门跑、冒、滴、漏现象时有发生。石化装置工艺管线的阀门一旦泄漏，会对设备的安全构成严重威胁；同时，阀门泄漏还会产生能量损失，降低装置工艺管线介质的输送效率。统计数据表明，约22％的工业阀门存在泄漏问题，在近30年世界石油化工业发生了一百多起特大火灾***事故，其中，阀门、管道的泄漏所引发的事故占35.1％；在石油化工装置中，由阀门泄漏造成的有机化合物的无控释放量占到60％。因此，在石油化工生产过程中，及时、高效、准确地发现阀门的泄漏具有重要意义。

阀门的泄漏一般可以分为外漏和内漏两种情况。当阀门发生外漏时比较直观，通常可以用听气流声、检漏液检漏、可燃气体检测仪检漏等方法进行检查。然而，当阀门发生内漏时一般不易被发现，具有较强的隐蔽性，容易造成安全隐患。通过模拟各种类型和规格的阀门内漏，并进行声发射试验检测，可以为实际生产过程中阀门内漏的检测提供指导。目前，现有的阀门泄漏试验台通常模拟方式单一，难以模拟石油化工生产的各种不同工况。为了得到更全面的模拟结果，往往需要多套阀门泄漏试验台来进行模拟试验，使得研究成本提高，设备的利用率降低。此外，试验过程中出现的压力波动会影响模拟结果。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的之一在于，提供一种阀门内漏气液两相模拟试验装置及方法，从而降低现有技术中试验装置的成本、提高装置的利用率。

本发明的另一目的在于，提供一种阀门内漏气液两相模拟试验装置及方法，从而克服现有技术中需要多套试验装置模拟不同工况的问题。

为实现上述一个或多个目的，根据本发明的第一方面，本发明提供了一种阀门内漏气液两相模拟试验装置，其包括：储罐组，其包括第一储罐和第二储罐，第一储罐与第二储罐通过调节阀相连接，第二储罐设有进液口，空压机，其与第一储罐通过充气阀相连接；以及试验管路，其连接在第二储罐的下游，该试验管路依次串联流量计组、待测阀门组和排空管组，其中，在液相模式中，调节阀关闭，充气阀打开，第一储罐充气至第一压力值，进液口打开，第二储罐储水至第一液位；在第一气相模式中，调节阀关闭，充气阀打开，第一储罐先充气至第二压力值后，充气阀关闭，调节阀打开，第二储罐充气至第三压力值。

进一步，上述技术方案中，阀门内漏气液两相模拟试验装置还包括：仪表风罐，其与空压机相连接，该仪表风罐为储罐组提供仪表风。

进一步，上述技术方案中，流量计组包括至少两个量程不同的气体流量计和至少两个量程不同的液体流量计；待测阀门组包括多个待测阀门。

进一步，上述技术方案中，排空管组包括排气管和排液管。

进一步，上述技术方案中，储罐组设有泄压阀。

进一步，上述技术方案中，第二储罐设有液位传感器。

进一步，上述技术方案中，在第二气相模式中，调节阀处于常开状态，充气阀打开，第一储罐和第二储罐同时充气至第四压力值。

根据本发明的第二方面，本发明提供了一种阀门内漏气液两相模拟试验方法，该方法采用如上述技术方案中任意一项的阀门内漏气液两相模拟试验装置，阀门内漏气液两相模拟试验方法至少包括如下步骤：选择待测阀门、流量计和模式；对储罐组进行充气；在液相模式中，对第二储罐进行储水；打开试验管路进行内漏检测。

进一步，上述技术方案中，对储罐组进行充气的步骤之前还包括对仪表风罐进行充气。

进一步，上述技术方案中，阀门内漏气液两相模拟试验方法还包括步骤：试验结束后，排空阀门内漏气液两相模拟试验装置。

进一步，上述技术方案中，内漏检测采用声发射检测。

进一步，上述技术方案中，阀门内漏气液两相模拟试验装置采用PLC控制器控制。

进一步，上述技术方案中，阀门内漏气液两相模拟试验方法还包括步骤：在液相模式中，当第二储罐的液位低于第二液位时，发送报警信号。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.通过切换气液两相模拟试验，提高了装置的利用率，降低成本，无需设置多套模拟试验装置。

2.可以根据试验需要选择阀门，模拟不同工况的阀门内漏，试验范围更广泛。

3.采用第一气相模式，能够满足不同压力要求的试验；采用第二气相模式，能够满足长时间保持同一压力的试验，压力稳定，并且避免频繁切换调节阀状态，延长使用寿命。

4.本发明可以采用PLC控制器自动化控制，操作简便、效率更高。

上述说明仅为本发明技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本发明的技术手段并可依据说明书的内容予以实施，同时为了使本发明的上述和其他目的、技术特征以及优点更加易懂，以下列举一个或多个优选实施例，并配合附图详细说明如下。

附图说明

图1是根据本发明的一实施方式的阀门内漏气液两相模拟试验装置的示意图。

主要附图标记说明：

10-空压机，20-储罐组，21-第一储罐，211-充气阀，22-第二储罐，221-调节阀，222-进液口，30-仪表风罐，40-流量计组，411-第一气体流量计，412-第二气体流量计，421-第一液体流量计，422-第二液体流量计，50-待测阀门组，51-待测阀门，52-软管，60-排空管组，61-排气管，62-排液管。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其他明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其他元件或其他组成部分。

在本文中，为了描述的方便，可以使用空间相对术语，诸如“下面”、“下方”、“下”、“上面”、“上方”、“上”等，来描述一个元件或特征与另一元件或特征在附图中的关系。应理解的是，空间相对术语旨在包含除了在图中所绘的方向之外物件在使用或操作中的不同方向。例如，如果在图中的物件被翻转，则被描述为在其他元件或特征“下方”或“下”的元件将取向在元件或特征的“上方”。因此，示范性术语“下方”可以包含下方和上方两个方向。物件也可以有其他取向(旋转90度或其他取向)且应对本文使用的空间相对术语作出相应的解释。

在本文中，术语“第一”、“第二”等是用以区别两个不同的元件或部位，并不是用以限定特定的位置或相对关系。换言之，在一些实施例中，术语“第一”、“第二”等也可以彼此互换。

如图1所示，根据本发明具体实施方式的一种阀门内漏气液两相模拟试验装置，其包括空压机10和储罐组20。储罐组20包括第一储罐21和第二储罐22，两个储罐通过调节阀221相连接，空压机10通过充气阀211与第一储罐21相连接，第二储罐22设有进液口。储罐组20设有气液两相模式，可以对气体或液体的泄漏进行模拟试验，无需设置两套模拟试验装置。示例性地，在液相模式中，调节阀221关闭，充气阀211打开，空压机10向第一储罐21充气至第一压力值，然后打开进液口222，第二储罐22储水至第一液位。试验时，打开调节阀221，第一储罐21向第二储罐22打压，压力使第二储罐22中的液体进入试验管路。在第一气相模式中，调节阀221关闭，充气阀211打开，空压机10向第一储罐21先充气至第二压力值后，关闭充气阀211，打开调节阀221，第一储罐21向第二储罐22泄压充气至第三压力值，调节阀221自动关闭，当第二储罐22的压力值低于第三压力值时，调节阀221自动打开。第一气相模式能够满足不同试验中压力的切换，试验中通过调节阀221打开和关闭来保持压力稳定，适用于泄漏量较小的气相模拟试验。

进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，为了适应不同模拟试验对压力稳定性的要求，使得模拟试验结果更加准确，气相模拟还包括为第一储罐21和第二储罐22同时充气的第二气相模式。在第二气相模式中，调节阀221处于常开状态，打开充气阀211，空压机10向第一储罐21和第二储罐22同时充气至第四压力值。第一储罐21和第二储罐22相连通、压力相同，第二气相模式能够满足较长时间管道内压力稳定，适合泄漏量较大的模拟试验，避免频繁开闭调节阀221的损耗及其导致的压力波动。

进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，阀门内漏气液两相模拟试验装置还包括仪表风罐30，其与空压机10相连接，该仪表风罐30为储罐组20提供仪表风为装置内的控制阀供气。

进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，储罐组20下游连接试验管路，该试验管路依次串联流量计组40、待测阀门组50和排空管组60。示例性地，流量计组40包括第一气体流量计411和第二气体流量计412，以及第一液体流量计421和第二液体流量计422。应了解的是，本发明的并不以此为限，流量计组中流量计的数量可以根据实际需要选择，本领域技术人员还可以在流量计组中预留一条管道。为了满足不同量级的流量精确测量，优选地，各个气体流量计的量程不同，例如，第一气体流量计411的量程为0～2,000SLM，第二气体流量计412的量程为0～120,000SLM。当模拟泄漏量较大时，宜选用量程较大的气体流量计，当模拟泄漏量较小时，宜选用量程较小的气体流量计，在满足量程需要的前提下提高检测精度。为了满足不同量级的流量精确测量，优选地，各个液体流量计的量程不同，例如，第一液体流量计421的量程为0～100SLM，第二液体流量计422的量程为100～1,200SLM。当模拟泄漏量较大时，宜选用量程较大的液体流量计，当模拟泄漏量较小时，宜选用量程较小的液体流量计，在满足量程需要的前提下提高检测精度。示例性地，待测阀门组50包括多个不同种类和/或不同通径的待测阀门51。例如，待测阀门组50可以包括六个待测阀门51，其通径分别为DN50、DN80、DN100、DN150、DN200、DN250，待测阀门可以为闸阀、截止阀、球阀等，本发明并不以此为限。待测阀门51两侧为盲板，在进行阀门内漏气液两相模拟试验时，打开需要测试的阀门两侧的盲板，其他盲板处于关闭状态。优选而非限制性地，盲板处可以采用软性连接，例如软管52，便于更换待测阀门和管道改造。待测阀门组50还可以包括一条预留管道。

进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，第二储罐22设有液位传感器(图中未示出)，该液位传感器设有至少两个阈值，当储水达到第一液位时，自动关闭进液口222，停止储水；当试验过程中，第二储罐22的液位低于第二液位时，发出报警信号，此时关闭报警信号，重新开启进液口222对第二储罐22进行储水至第一液位，然后重复试验。

进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，排空管组60包括排气管61和排液管62。

进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，储罐组20设有泄压阀，方便调整两组试验间的压力变化。例如，当在后试验的压力要求较低时，可以通过泄压阀将储罐组20的压力调整至符合要求，无需排空再充气。

进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，一种阀门内漏气液两相模拟试验方法，该方法采用如上述技术方案中任意一项的阀门内漏气液两相模拟实验装置，阀门内漏气液两相模拟试验方法至少包括如下步骤：选择待测阀门、流量计和模式；对储罐组20进行充气；在液相模式中，对第二储罐22进行储水；打开试验管路进行内漏检测。

进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，对储罐组进行充气的步骤之前还包括对仪表风罐30进行充气。

进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，试验结束后，排空阀门内漏气液两相模拟试验装置。

进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，内漏检测采用无损检测。优选地，无损检测为声发射检测。

进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，阀门内漏气液两相模拟试验装置可以采用PLC控制器控制，操作简便、效率更高。

下面以具体实施例的方式更详细地说明本发明，应了解的是，本发明并不以此为限。

实施例1

参考图1所示，本实施例的阀门内漏气液两相模拟试验装置中，流量计组40包括第一气体流量计411(量程为0～2,000SLM)、第二气体流量计412(量程为0～120,000SLM)、第一液体流量计421(量程为0～100SLM)和第二液体流量计422(量程为100～1,200SLM)；待测阀门组50包括DN50闸阀、DN80球阀、DN100截止阀、DN150闸阀、DN200球阀和DN250闸阀。

本实施例选择模拟试验DN50闸阀的内漏，选用第一气体流量计411，采用第一气相模式，预设第二压力值为1MPa，第三压力值为0.5MPa。

本实施例的试验过程如下：对仪表风罐30进行充气，达到设定压力，试验过程中仪表风罐30提供仪表风；对第一储罐21进行充气至1MPa(第二压力值)，关闭充气阀211，打开调节阀221，第一储罐21向第二储罐22泄压充气至0.5MPa(第三压力值)后，调节阀221自动关闭。打开试验管路，开始模拟试验。试验过程中，当第二储罐22中压力低于0.5MPa(第三压力值)时，调节阀221自动开启，保持试验管路中压力稳定。

实施例2

本实施例为实施例1试验过后，选择模拟试验DN100截止阀的内漏，选用第一气体流量计411，采用第一气相模式，预设第二压力值为2MPa，第三压力值为0.7MPa。

本实施例的试验过程如下：对仪表风罐30进行充气，达到设定压力，试验过程中仪表风罐30提供仪表风；对第一储罐21进行充气至2MPa(第二压力值)，关闭充气阀211，打开调节阀221，第一储罐21向第二储罐22泄压充气至0.7MPa(第三压力值)后，调节阀221自动关闭。打开试验管路，开始模拟试验。试验过程中，当第二储罐22中压力低于0.7MPa(第三压力值)时，调节阀221自动开启，保持试验管路中压力稳定。本实施例中，给各个储罐充气是在实施例1的基础上，因此，仅需补充少量气体，充气时间缩短，提高了试验效率，并且节省了试验资源。

实施例3

本实施例为实施例1中的装置，选择模拟试验DN150闸阀的内漏，选用第二气体流量计412，采用第二气相模式，预设第四压力值为1.5MPa。

本实施例的试验过程如下：对仪表风罐30进行充气，达到设定压力，试验过程中仪表风罐30提供仪表风；调节阀221保持常开，对第一储罐21和第二储罐22同时进行充气至1.5MPa(第四压力值)后，关闭充气阀211。打开试验管路，开始模拟试验。试验过程中，当DN150闸阀的开度设置为10％时，试验管路中压力可以保持稳定15分钟以上。在本实施例中，模拟的泄漏量较大，因此选用第二气相模式，第一储罐21和第二储罐22同时充气，能够较长时间保持试验压力稳定，而不会造成调节阀221的频繁开闭，减少调节阀的损耗和压力波动。

实施例4

本实施例为实施例1中的装置，进行液相试验，选择模拟试验DN100截止阀的内漏，选用第一液体流量计421，采用液相模式，预设第一压力值为1MPa，第一液位为100％，第二液位为10％，液位以第二储罐22的高度的百分比计量。

本实施例的试验过程如下：对仪表风罐30进行充气，达到设定压力，试验过程中仪表风罐30提供仪表风；对第一储罐21进行充气至1MPa(第一压力值)，关闭充气阀211，打开进液口222，将第二储罐22储水至第一液位。关闭进液口222，打开调节阀221，打开试验管路，第一储罐21向第二储罐22打压，压力使第二储罐22中的液体进入试验管路，开始模拟试验。试验过程中，当第二储罐22中的液位低于第二液位时，重新开启进液口222对第二储罐22进行储水至第一液位，然后重复试验。

实施例5

本实施例为实施例1中的装置，进行液相试验，选择模拟试验DN250闸阀的内漏，选用第二液体流量计422，采用液相模式，预设第一压力值为0.5MPa，第一液位为100％，第二液位为10％。

本实施例的试验过程如下：对仪表风罐30进行充气，达到设定压力，试验过程中仪表风罐30提供仪表风；对第一储罐21进行充气至0.5MPa(第一压力值)，关闭充气阀211，打开进液口222，将第二储罐22储水至第一液位。关闭进液口222，打开调节阀221，打开试验管路，第一储罐21向第二储罐22打压，压力使第二储罐22中的液体进入试验管路，开始模拟试验。试验过程中，当第二储罐22中的液位低于第二液位时，重新开启进液口222对第二储罐22进行储水至第一液位，然后重复试验。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。针对上述示例性实施方案所做的任何简单修改、等同变化与修饰，都应落入本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种阀门内漏气液两相模拟试验装置，其特征在于，包括：

储罐组，其包括第一储罐和第二储罐，所述第一储罐与所述第二储罐通过调节阀相连接，所述第二储罐设有进液口，

空压机，其与所述第一储罐通过充气阀相连接；以及

试验管路，其连接在所述第二储罐的下游，该试验管路依次串联流量计组、待测阀门组和排空管组，

其中，在液相模式中，所述调节阀关闭，所述充气阀打开，所述第一储罐充气至第一压力值，所述进液口打开，所述第二储罐储水至第一液位；在第一气相模式中，所述调节阀关闭，所述充气阀打开，所述第一储罐先充气至第二压力值后，所述充气阀关闭，所述调节阀打开，所述第二储罐充气至第三压力值。

2.根据权利要求1所述的阀门内漏气液两相模拟试验装置，其特征在于，还包括：

仪表风罐，其与所述空压机相连接，该仪表风罐为所述储罐组提供仪表风。

3.根据权利要求1所述的阀门内漏气液两相模拟试验装置，其特征在于，所述流量计组包括至少两个量程不同的气体流量计和至少两个量程不同的液体流量计；所述待测阀门组包括多个待测阀门。

4.根据权利要求1所述的阀门内漏气液两相模拟试验装置，其特征在于，所述排空管组包括排气管和排液管。

5.根据权利要求1所述的阀门内漏气液两相模拟试验装置，其特征在于，所述储罐组设有泄压阀。

6.根据权利要求1所述的阀门内漏气液两相模拟试验装置，其特征在于，所述第二储罐设有液位传感器。

7.根据权利要求1所述的阀门内漏气液两相模拟试验装置，其特征在于，在第二气相模式中，所述调节阀处于常开状态，所述充气阀打开，所述第一储罐和所述第二储罐同时充气至第四压力值。

8.一种阀门内漏气液两相模拟试验方法，其特征在于，该方法采用如权利要求1～7中任意一项所述的阀门内漏气液两相模拟试验装置，所述阀门内漏气液两相模拟试验方法至少包括如下步骤：

选择待测阀门、流量计和模式；

对所述储罐组进行充气；

在液相模式中，对所述第二储罐进行储水；

打开所述试验管路进行内漏检测。

9.根据权利要求8所述的阀门内漏气液两相模拟试验方法，其特征在于，对所述储罐组进行充气的步骤之前还包括对仪表风罐进行充气。

10.根据权利要求8所述的阀门内漏气液两相模拟试验方法，其特征在于，还包括步骤：试验结束后，排空所述阀门内漏气液两相模拟试验装置。

11.根据权利要求8所述的阀门内漏气液两相模拟试验方法，其特征在于，所述内漏检测采用声发射检测。

12.根据权利要求8所述的阀门内漏气液两相模拟试验方法，其特征在于，所述阀门内漏气液两相模拟试验装置采用PLC控制器控制。

13.根据权利要求8所述的阀门内漏气液两相模拟试验方法，其特征在于，还包括步骤：在所述液相模式中，当所述第二储罐的液位低于第二液位时，发送报警信号。

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