ПРИБОР ДЛЯ ПРОВЕРКИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫХ КЛАПАНОВ БЕЗ ИХ ДЕМОНТАЖА ИЗ ОБОРУДОВАНИЯ

Полезная модель относится к средствам контроля работоспособности предохранительных клапанов с ручным дублером без их демонтажа из оборудования и трубопроводов, работающих под избыточным давлением.
Известен прибор для регистрации срабатывания предохранительных клапанов и герметичности их затворов СЕЙТРОНИК ПГ 10 - 01 [см. сайт ], содержащий датчик давления и микропроцессорный блок, производящий расчет давления срабатывания и герметичность испытуемого клапана по значению выходного сигнала датчика. Существенный недостаток этого прибора - в необходимости задания на входе испытуемого предохранительного клапана (ИПК) избыточного давления, достаточного для его срабатывания, что небезопасно в случае неисправности клапана и не всегда возможно. Например, при нахождении ИПК в магистральном трубопроводе под давлением нет возможности изменять давление, действующее в магистрали.
Наиболее близким известным техническим решением является устройство для тестирования предохранительных клапанов по патенту республики Словения SL №9600167 А от 21.05.1996 г.Прототип состоит из движущей и рабочей составляющих, несущей структуры для монтажа устройства на предохранительный клапан, датчиков давления и силы и микропроцессорного устройства (процессора). Движущее соединение в свою очередь состоит из электромотора с червячным редуктором и движущим винтом. Рабочая составляющая содержит фиксирующую головку и датчик силы, присоединенные к движущему винту. Датчик давления присоединяют к магистральному трубопроводу или к той части оборудования, в которой давление равно давлению на входе ИПК. За счет захвата фиксирующей головкой штока ручного привода ИПК при подаче питания на электромотор осуществляется плавный подъем штока ИПК до открывания последнего. В момент открывания производится расчет давления срабатывания по формуле:
cp
cp
2
Давление срабатывания=(Сила подъема штока ИПК / Активная площадь седла ИПК)+Давление в системе, где активная площадь седла ИПК S равна: S=π/4·D , a D средний эффективный диаметр седла
Недостатками прототипа являются:
- отсутствие возможности удаления оператора на расстоянием до 30 метров при работе с ИПК, находящимся под воздействием высоких давления и температуры;
- возможность заклинивания движущей части при выходе винта за допустимые пределы;
- отсутствие возможности расчета давления срабатывания ИПК при отсутствии информации о фактическом значении активной площади седла ИПК и о давлении в системе.
ср
Как правило, фактическое значение площади S и диаметра D седла могут существенно отличаться от первоначальных за счет их зарастания смолистыми, солевыми или накипными компонентами, неизбежно имеющими место в реальных условиях работы ИПК.
Техническим результатом полезной модели является повышение безопасности работы с ИПК, находящимся под высоким давлением, устранение возможности заклинивания движущей части и обеспечение расчета давления срабатывания ИПК при отсутствии достоверной информации о фактическом значении активной площади и диаметра седла ИПК.
Для достижения технического результата в полезную модель введены и подключены в схему управления электроприводом концевые датчики верхнего и нижнего крайних положений движущего винта, в структуру и в программу работы процессора введены операции автоматического возврата движущего винта в начальное /нулевое/ положение и программно обеспечены четыре режима расчета давления срабатывания ИПК:
ср
Режим 1. С подключенным датчиком давления и известным D.
Давление срабатывания Po клапана вычисляется по формуле:
доп
cp
доп
2
Ро=Рс+4·F /(π·D )[1], где Pc - фактическое давление в системе, F -усилие отрыва отвеса от седла ИПК.
ср
Режим 2. С неподключенным датчиком давления и известными значением D и значением давления в трубопроводе, которое вводится в процессор с клавиатуры, основываясь на показания манометра, установленного на трубопроводе или в системе. Давление срабатывания клапана вычисляется по той же формуле [1].
ср
ср
Режим 3. С подключенным датчиком давления и неизвестным значением D.Значение D клапана вычисляется по формуле:
ср
доп2
доп1
c1
с2
доп1
доп2
c1
c2
c1
с2
D=√4/π·(F-F)/(P-Р)[2], где F, F - значение сил отрыва золотника от седла ИПК при заданных давлениях в системе соответственно P и Р. затем производится расчет по формуле [1]. В данном режиме испытание проводится дважды - при значениях P и Р, существенно отличающихся друг от друга.
ср
Режим 4. С неподключенным датчиком давления и неизвестным D.
ср
Задаются и вводятся с клавиатуры в процессор два значения давления в трубопроводе или в системе и основываясь на показаниях манометра, установленного в трубопроводе, рассчитывается сначала значение D по формуле[2], а затем давление срабатывания по формуле [1].
пр
Структура механической части прибора изображена на фиг.1, а общая структура прибора изображена на фиг.2. На фиг 3 показано конструктивное исполнение прибора. Прибор содержит механическую часть в составе штанг 1 несущей структуры с кронштейном 2 и основанием 3, соединенным со штангами 1 с помощью съемных пальцев 4. С основанием 1 через подшипники установлено червячное колесо (на фиг.1 и 2 не показано) с внутренней резьбой для вращения по этой резьбе движущего винта 5. Червячное колесо взаимодействует через червячный винт с редуктором 6 электрического привода, на входе которого установлен электромотор 7. В нижней части движущего винта 5 размещена траверса 8 с направляющими втулками 9 и 10. В зоне движения верхней части движущего винта 5 размещены датчики 11 и 12 крайних верхнего и нижнего положений движущего винта, которые срабатывают при крайнем верхнем /датчик 11/ или крайнем нижнем /датчик 12/ положениях движущего винта 5 соответственно. Датчики -11 и 12 закреплены на стойке 16, неподвижно прикрепленной к кожуху 17 основания 3. К нижнему концу движущего винта 5 присоединен через узел 13 соединения движущего винта с датчиком силы 14, который в свою очередь соединен с захватом 15 штока ИПК. Траверса 8 предотвращает проворачивание движущего винта 5 при его перемещении, а узел 13 соединения движущего винта с датчиком 14 силы передает осевое усилие с движущего винта 5 на датчик силы 14. Штанги 1 соединены с кронштейном 2 винтовыми парами 18. На фиг.2 элемент воздействия на датчики 11 и 12 условно вынесен за пределы верхней части движущего винта 5. Выходы датчиков 11 и 12 подключены ко входам схемы 19 управления электроприводом. Для обеспечения помехоустойчивой дистанционной передачи выходных датчиков 11 и 12 на вход схемы управления 19 по кабелю длиной 30 и более метров, в качестве этих датчиков использованы индуктивные датчики. Вход 20 схемы 19 подключен к выходу процессора 21, ко входу 22 которого подключен первый выход схемы 19. Ко второму входу процессора 21 подключен выход измерительного преобразователя 23 сигнала датчика 14 силы, а к третьему входу процессора 21 подключен выход измерительного преобразователя 24 сигнала датчика 25 давления в системе. Процессор 21 оснащен клавиатурой 26 и дисплеем 27 для ввода начальных условий и индикации результатов контроля соответственно. ИПК 28 (см. фиг.2) содержит корпус 29 с верхним упором 30 пружины 31 штока 32. Шток 32 снизу оснащен отвесом 33, перекрывающим седло 34 ИПК. На штоке 32 закреплен нижний упор 35 пружины 31, чем обеспечено поджатие подвеса 33 к седлу 34 силой F упругости пружины 31. К силовому выходу 36 схемы 19 управления электроприводом подключен электромотор 7.
Для упрощения присоединения к ИПК узел 13 соединения движущего винта с датчиком содержит съемные пальцы 37 (см. фиг.3), которые как и пальцы 4 подвешены на прочных нитях 38 к основанию 3. Электронные составляющие 19…24 и 26, 27 конструктивно выполнены в виде блока 39, на лицевой панели которого кроме дисплея 27 и клавиатуры 26 размещены элемент 40 включения питания, панель 41 с разъемами внешнего подключения, кнопки 42 запуска перемещения штока ИПК, кнопка 43 «Возврат в 0», кнопка 44 «Стоп», кнопка 45 «Пуск» и кнопка 46 «Аварийный стоп». С целью обеспечения безопасности при проверке работоспособности ИПК, находящихся под воздействием высоких давления и температуры, блок 38 соединен с электромотором 7, концевыми датчиками 11, 12 и с выходными линиями датчика силы 14 кабелем 47 длиной до 30 метров и более, подключенным к разъему 48, размещенному на кожухе 49 электропривода, под которым находится электромотор 7. Выход датчика 14 силы подключен к разъему 50 кожуха 49 кабелем 51, а внутри кожуха 49 между разъемами 48 и 50 выполнены электрические соединения. В свою очередь кабель 47 снабжен разъемом 52 для подключения к соответствующему разъему панели 41. После присоединения механической части прибора к ИПК оператор, при необходимости, вводит исходные данные с клавиатуры 21 в процессор (например -давление в системе, если нет возможности подключения к ней датчика 25 давления), после чего нажимает кнопку ПУСК. Процессор подает управляющий сигнал на схему 19, с выхода которой подается питание на электромотор 7. Движущий винт производит плавный подъем подвеса 33 через элементы 14, 15 и 32.В момент отрыва отвеса 33 от седла 34 произойдет разгерметизация внутренней полости системы, факт которой подтверждается падением давления в системе и характерным свистом. По этим признакам считываются показания измерительных преобразователей 23 и 24, по значению которых процессор вычисляет фактическое давление срабатывания ИПК по по формулам 1 и 2. Концевые датчики 11 и 12 обеспечивают надежное отключение электропитания на силовом выходе 36 схемы 19 в случае достижения движущим винтом 5 верхнего 11 или нижнего 12 концевых датчиков, например в случае ошибочной работы процессора или обрыва одного из проводников структуры фиг.2. В штатном режиме движущий винт 5 не входит в зоны срабатывания датчиков 11 и 12. Возможен вариант несрабатывания ИПК вследствие его неисправности, при этом обеспечен как автоматический возврат движущего винта в начальное /нулевое/ состояние, так и возврат в это положение после нажатия кнопки 43 «Возврат в 0». Эти возможности прибора повышают безопасность работы с ИПК, находящимся под высоким давлением. В остальном работа прибора аналогична работе прототипа [2].
ср
Таким образом, прибор обеспечивает расчет давления срабатывания ИПК при априори неизвестном значении активной площади S и диаметра D седла 34 ИПК, а также предотвращает заклинивание червячного редуктора при выходе движущего винта за допустимые пределы по той или иной причине.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Прибор для регистрации срабатывания предохранительных клапанов и герметичности их затворов СЕЙТРОНИК ПГ 10 - 01. Сайт
2. Устройство для тестирования предохранительных клапанов по патенту республики Словения SL №9600167 А от 21.05.1996 г.
Фиг.1
1. - штанга несущей структуры
2. - кронштейн несущей структуры
3. - основание несущей структуры
4. - съемные пальцы несущей структуры
5. - движущий винт
6. - редуктор электрического привода
7. -электромотор
8. -траверса
9 и 10 - направляющие втулки
П.- датчик крайнего верхнего положения
12. - датчик крайнего нижнего положения
13. - узел соединения движущего винта с датчиком силы
14. - датчик силы
15. - захват штока предохранительного клапана
16. - стойка
17.-кожух основания 18. - винтовая пара
Фиг.2
19.- схема управления электроприводом
20. - вход управления схемой
21. - процессор
22. -первый вход процессора
23. - измерительный преобразователь сигнала датчика силы
24. - измерительный преобразователь сигнала датчика давления
25. - датчик давления в системе
26. - клавиатура процессора
27. - дисплей (регистратор) процессора
28. - испытуемый предохранительный клапан (ИПК)
29. - корпус ИПК
30. - верхний упор пружины
31.- пружина штока ИПК
32. - шток ИПК
33.- отвес штока ИПК
34. - седло ИПК
35. - нижний упор пружины
36. - силовой выход схемы управления электроприводом
Фиг.3.
37. - сьемные пальцы
38. -нити
39. - электронный блок
40. - элемент включения питания
41. - панель о разъемами внешнего подключения
42. - кнопки запуска перемещения штока
43. - кнопка «Возврат в 0»
44. - кнопка «Стоп»
45. - кнопка «Пуск»
46. - кнопка «Аварийный стоп»
47. - кабель присоединения электронного блока
48. - разъем для присоединения кабеля 47
49. - кожух электропривода
50. - разъем для присоединения кабеля 51
51.- кабель датчика силы
52. - разъем для подключения к панели 41