阀门泄漏量计算方法的探索及检测平台的研制

2014-11-01董建华，陈立云

扬州职业大学学报 2014年1期

董建华，陈立云

(1.江苏省盐城市南海消防安装工程有限公司，江苏盐城 224007;2.江苏省盐城市产品质量监督检验所，江苏盐城 224005)

阀门是液体和气体输送系统以及设备和设施上使用最多的部件，它是管道输送系统中不可缺少而又易损的部件［1］，其质量的好坏直接影响到生产和安全。阀门应具备较好的密封性能、强度性能、调节性能、动作性能和流通性能［2］。产品质量技术监督检验机构在评定阀门质量时，壳体试验和密封试验是两项主要的考核指标［3］，壳体试验可用压力传感器或压力表直接指示压力值。但对于密封试验，精确的判定其泄漏量还存在一定的困难。压力试验是阀门最基本的试验，试验的相关标准有 GB/T 13927、MSS SP61、ISO 5208等数十个。目前国内外尚处在用观察压力表指针的变动或阀门出口是否有水渗出等非物理量的检验方法进行主观判定的阶段。由于管路或水压泵等泄漏也会造成压力表指针下降，而且测计数检验缺乏科学的依据和准确的检测数据，且可能造成误判，因此检测的可靠性仍有待提高。在GB/T 13927－2008《工业阀门压力试验》中提出密封试验的泄漏量有两种衡量方法。一种是单位时间内的液体体积，另一种是单位时间内液滴(气泡)数。用体积衡量泄漏量比较科学，但具体操作时不直观。用液滴衡量泄漏量比较方便，但液滴(气泡)有大有小，表达不严密。尤其是成批量的生产，不可能有充足的检测时间，给阀门的生产和使用带来严重的隐患。

1 理论基础

参考国内外标准［4］，通常将阀门浸泡于水中来进行气压密封试验，观察试验过程中每分钟产生的气泡数量，并考核其密封性能是否达到标准要求［5］。因此，通过理论计算出水中气泡的体积，即可得出阀门的泄漏量。液体中气泡表面气/液界面处的表面层不涉及化学作用，且渗透过程气泡膨胀速度缓慢。

气液界面处，两侧的压力差与张力及曲率之间的关系:

得出:

计算气泡大小的方程组:

2 技术路线

模拟工况条件下，通过分别对阀门进行水压试验和气密性试验，得出阀门泄漏量的试验结果，然后运用Matlab软件比较实测泄漏量与理论计算值，探索理论计算公式的适用范围。试验系统见图1。

图1 试验系统

该试验系统可以实现阀门的压力试验，包括水压试验和气压试验。所有试验数据都采用数据采集仪读取。

2.1 水压试验

将选定型号的液位传感器探头(固定长度、外径)插入玻璃管容器中，通过测量液位的高度，计算出阀门泄漏量。对于大通径阀门，需加大玻璃管容器内径，修改计算机常数，将阀门安装在测试机上，开启阀门，用水泵向进口端注水，直至溢流阀门出水。先关闭被测阀门，后关闭溢流阀门，再由水泵增压至试验压力，保压一定时间。若阀门有泄漏，玻璃管容器水位就会上升，玻璃管容器上端通大气，液位传感器发出讯号(4～20mA，计算精度0.5级)由计算机处理后得出结果。

2.2 气压试验

采用空压站供气，经稳压罐稳压后，通过调节阀调节至试验压力送入关闭的被测阀门(阀门两端加盲板)，另一端接通浮子流量计，直接读数即为该阀门的泄漏量。也可把浮子流量计接在被测阀门的前面，阀门一端加盲板，通过浮子流量计补充的气量即为该阀门的泄漏量。对于微小泄漏量的阀门进行测量，采用卤素检漏仪(氦质谱检漏仪)进行检测。