Устройство регулирования давления и контроля герметичности предохранительного клапана и способ его работы
PRESSURE CONTROL DEVICE AND SAFETY CONTROL OF SAFETY VALVE AND METHOD OF OPERATION THEREOF

Заявляемая группа изобретений относится к области испытания рабочих характеристик предохранительного клапана, в частности, к устройству и способу регулирования давления и контролю герметичности предохранительного клапана.
В настоящее время способы испытаний на давление и герметичность предохранительных клапанов выполняют, в основном, с помощью стенда калибровки давления. При проведении испытания на герметичность клапана, наружную утечку контролируют с помощью жидкости для обнаружения течи или гелия, а внутренняя утечка происходит через впускное отверстие. После закрытия выпускного отверстия контроль осуществляют с помощью перепускной трубы и мерной посуды (испытуемая среда - жидкость) или учета пузырьков (испытуемая среда - газ). Существующий способ регулирования давления и контроля герметичности предохранительного клапана имеет следующие недостатки:
1. существующие испытательные стенды, как правило, имеют большие размеры и закреплены определенном месте. Если клапан необходимо проверить, то его поднимают в указанное положение. При этом существует риск удара и падения клапана, кроме того увеличиваются время и трудозатраты на подъем и снятие клапана;
2. для клапанов, которые не протекают на выходе, не могут быть выполнены испытания на давление и герметичность;
3. низкая степень точности контроля герметичности для закрытого предохранительного клапана;
4. для клапанов с выпускным отверстием большого диаметра нужно предусмотреть специальное перепускное приспособление;
5. при настройке давления предохранительного клапана необходимо определить уставку для резкого падения давления манометра, при этом существует проблема человеческого фактора и низкой степени точности.
В качестве прототипа к заявляемому устройству принята система испытания предохранительного клапана (CN 103954440 A, 30.07.2014), содержащая источник газа, расходомер давления, трубу-переходник, предохранительный клапан, отсечные электромагнитные клапаны, тройник и предохранительный клапан, подлежащий испытанию. Источник газа соединен с переходником. Между источником газа и переходником установлен игольчатый клапан. Ответвление тройника соединено с отсечным клапаном.
Из CN103954440А известен способ испытания предохранительного клапана, при котором открывают предохранительный клапан и первый электромагнитный клапан и одновременно закрывают второй электромагнитный клапан. При этом поток воздуха проходит через первый электромагнитный клапан и расходомер давления, достигает проверяемого предохранительного клапана. После этого начинается проверка предохранительного клапана, подлежащего испытанию.
После этого закрывают первый электромагнитный клапан и одновременно открывают второй электромагнитный клапан, так что проверяемый предохранительный клапан восстанавливается в исходное состояние и выполняется однократное испытание.
Изменения давления и расхода в каждом цикле проверяемого предохранительного клапана определяются расходомером давления.
Недостатком прототипа является то, что давление регистрируют в только одной точке. При этом в системе присутствуют колебания давления, что влияет на точность испытания предохранительного клапана.
Решаемой технической проблемой является необходимость устранения вышеуказанных недостатков аналогов. При этом необходимо создать устройство и способ регулировки давления и контроля герметичности, которые могут реализовывать настройку давления и измерение утечки путем соединения с входом испытуемого клапана и оценивать утечку с учетом утечки через выход испытуемого клапана. Также необходимо решить проблему, когда утечка клапана не может быть обнаружена с учетом утечки на выходе, а также повысить интеллектуализацию и мобильность способа и устройства.
Ввиду вышеперечисленных проблем предложен более удобный и научный способ решения проблемы проверки предохранительного клапана. Этот способ обладает высокой точностью и удобством, не требуется визуальное определение уставки давления предохранительного клапана. Испытание на герметичность не требует присоединения перепускного приспособления или перепускной трубы к выходу испытуемого клапана. При этом можно переносить рабочее место для проведения испытания клапана. Для проведения испытания нужно только соединение заявленного устройства со входом испытуемого клапана.
Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемой группой изобретений, является расширение диапазона испытаний, повышение надежности и простоты устройства и способа.
Другими техническими результатами являются:
- по перепаду давления можно количественно определять объем утечки из проверяемого оборудования, при этом изобретение пригодно для клапанов любого размера;
- эффективное измерение величины утечки в клапане в том случае, когда невозможна утечка через выход клапана, при этом устройство является новым портативным средством проверки предохранительного клапана;
- точное определение уставки давления клапана, устранение ошибок, вызванных восприятием звука при срабатывании клапана и резким падением давления при искусственном наблюдении за манометром;
- не требуется специальное перепускное приспособление для проверяемого клапана;
- автоматическое измерение утечки, при этом в устройстве реализованы интеллектуализация и автоматизация;
- изобретение пригодно для автоматического контроля герметичности другой арматуры.
Технический результат по устройству достигается тем, что устройство регулирования давления и контроля герметичности предохранительного клапана содержит стандартный сосуд (3), стандартный сосуд меньшего объема (7), первый датчик давления (8), второй датчик давления (9), компьютер (11), предохранительный клапан (12) и источник давления (13), соединенный с крестовиной через регулирующий клапан (1), при этом второе ответвление крестовины соединено с предохранительным клапаном (12), причем с третьим ответвлением крестовины последовательно соединены первый запорный клапан (2), стандартный сосуд (3), редукционный клапан (4) и второй запорный клапан (5), при этом с четвертым ответвлением крестовины последовательно соединены третий запорный клапан (6) и стандартный сосуд меньшего объема (7), при этом выход стандартного сосуда меньшего объема (7) соединен с тройником, причем второе ответвление тройника соединено с испытуемым предохранительным клапаном (10), третье ответвление тройника соединено со вторым запорным клапаном (5) на третьем ответвлении крестовины, при этом первый датчик давления (8) установлен на стандартном сосуде (3), причем второй датчик давления (9) установлен на третьем ответвлении крестовины, кроме того первый датчик давления (8) и второй датчик давления (9) подключены к компьютеру (11), при этом второй датчик давления (9) установлен между вторым запорным клапаном (5) и тройником.
Технический результат по способу  достигается тем, что он включает в себя нижеследующие этапы:
- последовательно соединяют все элементы устройства по установке давления и контролю герметичности предохранительного клапана, при этом источник давления подает газ, и через открытый регулирующий клапан, проверяют на герметичность места соединений элементов, после этого закрывают регулирующий клапан;
- закрывают первый и второй запорные клапаны, затем открывают третий запорный клапан;
- регулируют давление регулирующим клапаном до срабатывания предохранительного клапана, при этом компьютер записывает пик давления второго датчика давления, данный пик давления является уставкой давления для предохранительного клапана;
- закрывают третий запорный клапан и открывают первый и второй запорные клапаны;
- регулируют редукционный клапан до давления предохранительного клапана и закрывают запорный клапан;
- отсчитывают время при помощи компьютера, измеряют перепад давления △P первого датчика давления (8) в течение установленного времени, до момента, когда давление второго датчика давления (9) станет постоянным;
x.
- на седьмом этапе рассчитывают объем утечки V;
x
- на седьмом этапе рассчитывают объем утечки V.
x.
x
0
0
0
Рассчитать объем утечки V можно по уравнению состояния идеального газа: PV=nRT. Из этого уравнения выводят V = ΔP × V / P, где P - атмосферное давление.
На чертеже показана схема устройства регулирования давления и контроля герметичности предохранительного клапана.
Осуществление устройства.
Как показано на чертеже, в состав устройства регулирования давления и контроля герметичности предохранительного клапана входят регулирующий клапан 1, первый запорный клапан 2, стандартный сосуд 3, редукционный клапан 4, второй запорный клапан 5, третий запорный клапан 6, маленький стандартный сосуд меньшего объема 7, первый датчик давления 8, второй датчик давления 9, испытуемый предохранительный клапан 10, компьютер 11, предохранительный клапан 12, источник давления 13.
Источник давления 13 соединен трубопроводом с крестовиной, при этом на трубопроводе установлен регулирующий клапан 1. Второе ответвление крестовины соединено с предохранительным клапаном 12. С третьим ответвлением крестовины последовательно соединены первый запорный клапан 2, стандартный сосуд 3, редукционный клапан 4, второй запорный клапан 5. С четвертым ответвлением крестовины последовательно соединены третий запорный клапан 6 и стандартный сосуд меньшего объема 7. При этом выход стандартного сосуда меньшего объема 7 соединен с тройником, второе ответвление тройника соединено с испытуемым клапаном 10. Третье ответвление тройника соединено со вторым запорным клапаном 5. Первый датчик давления 8 установлен на стандартном сосуде 3. Второй датчик давления 9 установлен между вторым запорным клапаном 5 и тройником.
Первый датчик давления 8 и второй датчик давления 9 подключены к компьютеру 11.
Осуществление способа.
0
Этап 1. Как показано на фигуре, соединяют сосуд и трубопроводы между запорным клапаном 2 и редукционным клапаном 4. Сначала заполняют сосуд и трубопроводы водой, а потом выливают воду в большой мерный стакан, измеряют общий объем V сосуда и трубопроводов между запорным клапаном 2 и редукционным клапаном 4.
Этап 2. Соединяют все элементы как указано на фигуре.
Этап 3. Закрывают первый и второй запорные клапаны 2 и 5, затем открывают третий запорный клапан 6.
Этап 4. Регулируют давление через регулирующий клапан 1 до срабатывания испытуемого клапана 10, давление компьютер записывает пик давления второго датчика давления 9, данный пик давления является уставкой давления испытуемого клапана 10.
Этап 5. Закрывают третий запорный клапан 6 и открывают первый и второй запорные клапаны 2 и 5.
Этап 6. Регулируют редукционный клапан 4 до давления испытуемого клапана 10 и закрывают запорный клапан 2.
Этап 7. Отсчитывают время при помощи компьютера, измеряют перепад давления △P первого датчика давления 8 в течение установленного времени, до момента, когда давление второго датчика давления 9 станет постоянным.
x
0
0
x
0
Этап 8. По формуле V = ΔP × V / Pрассчитывают объем утечки V где P - атмосферное давление.
Предложенное изобретение, подробно описанное выше со ссылками на фигуру, не ограничивается приведенным выше примером осуществления. Другие примеры реализации, включая изменения в размерах, могут быть внесены без изменения сущности изобретения в пределах объема знаний специалиста с навыками в данной области техники. Подробно не описанные в настоящем изобретении сведения могут быть приняты из предшествующего уровня техники.