安全阀的密封性检查方法
【专利摘要】安全阀的密封性检查方法。一种检查两个可控阀门（V1，V2）的密封性的方法，其中，所述阀门布置于待检体积（10）的相反两端。在所述待检体积的上游在阀门V1前面存在入口压力pe，在所述待检体积的下游在阀门V2后面存在出口压力pa。由控制装置控制所述阀门打开和关闭，所述控制装置与至少两个压力监测器（26，27）耦合，所述压力监测器为了进行压力监测而与所述待检体积（10）均处于作用性连接。将第一压力监测器设为第一触发阈值d1，其中d1=pe/x，x>3。将第二压力监测器设为第二触发阈值，其中d2=pe(1-1/x)。控制阀门，使其打开一段时间tL1，而后关闭。随后等待一段测量时间tM1并询问所述第一压力监测器。之后打开并再度关闭第二阀门，并且检验所述第二压力监测器。如果所述方法未因压力监测器被触发而中断实施，就显示所述阀门功能完好。
【专利说明】安全阀的密封性检查方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种检查气体管线中的可控阀门的密封性的方法。本发明尤其涉及一种查明气体阀泄漏的方法，所述气体阀作为冗余安全阀沿气体管线布置。
【背景技术】
[0002]各种安全规章和标准规定了气体管道(例如应用于工业热处理设备的气体管道)上的安全装置的设计与配置。举例而言，DIN EN746-2对用气体加热的工业热处理设备的燃烧装置和燃料输送系统提出了安全要求。这类规章一般要求在(重新)启动燃烧器之前对燃烧室进行预通风处理。但有允许的例外情况。如果燃烧器配置了两个同时关闭的阀门和密封性检查装置(阀门监测系统)，在实施以重新启动为目的的正常切断后就不必进行预通风处理。利用配设截止阀的管段的自动监测系统进行密封性检查，以便在其中一个阀门的泄漏超过响应极限时，提供信号进行检验。
[0003]现有技术中已知有各种密封性检查方法。相应系统的阀门沿气体管线布置于待检体积上下游的两个不同位置上。两个阀门均为可控，以便阻断或放行气体的通过。
[0004]本 申请人:长期以来采用各种方法来确保密封性检查。通常在阀门之间的气体管线中使用压力监测器，该压力监测器在上游的入口压力与下游的出口压力之间的压力范围内具有触发点。现有技术中的相应方法容后联系附图加以详细阐述。
[0005]此外还有在阀门之间的气体管线中使用两个压力监测器的已知方法，这两个压力监测器也可以具有不同的触发压力。
[0006]现有技术据此提供了检查两个可控阀门的密封性的方法，其中阀门布置在待检体积的相反两端。阀门Vl前面的入口端(即待检体积上游)存在入口压力pe。阀门V2后面的出口端(即待检体积下游)存在出口压力pa。在燃烧设备中，入口压力大于出口压力，即Pe>Pa并且待检体积中的压力等于Pz。大小关系为Pe > Pz > Pa。
[0007]控制装置与阀门耦合以控制打开和关闭，该控制装置与至少两个压力监测器耦合，这两个压力监测器为了进行压力监测而与待检体积均处于作用性连接。
[0008]公开案DE19831067揭露一种检查气体阀密封性的方法，其在启动燃烧器时检查至少一个第二气体阀的密封性，在切断燃烧器时检查至少一个第一气体阀的密封性。
[0009]US6057771A建议用压力监测器监测两个阀门之间的管线，以便检测阀门泄漏。因阀门关闭而被封闭在管线内的流体被环境热加热时会造成压力升高。如果未检测到这一压力升高，就可以推断阀门的关闭存在缺陷。
[0010]但上述方法的缺点在于检查时间受技术设备限制。尤其是在大型设备中，在体积较大的情况下，需要很长的检查时间来一方面为阀门之间的体积加载入口压力，另一方面从下游排出待检体积中的压力。这些操作是为了验证阀门的正常阻断功能所必须实施的。
【发明内容】
[0011 ] 本发明的目的是提供一种经改进的、在缩短检查时间的同时能提供同等程度可靠性的密封性检查方法。
[0012]本发明用以达成上述目的的解决方案为一种具有权利要求1所述特征的方法。
[0013]本发明如前述类型的方法采用优化的密封性检查方案。
[0014]首先将第一压力监测器设为第一触发阈值Cl1，其中Cl1=PeZ^xUt5参数X是入口压力的分数，可以是任何值，即不需要是整数。
[0015]将第二压力监测器设为第二触发阈值d2，其中d2=pe(l-l/x)。所选的触发阈值大体相对于一半入口压力对称分布，一个触发阈值小于一半入口压力一定程度，一个触发阈值以同等程度高于一半入口压力。实际操作时不必在数学上精确遵循这种对称布置，但需要在一般公差范围内选择具有对应触发阈值的相应值。上述设置可以在组建系统时一次完成，而不必每实施一次方法就重新设置一次。
[0016]每开始一次密封性检查时，两个阀门均处于阻断位置。
[0017]本发明选择性地实施以下两组步骤中的一组，这些步骤序列包含相同的步骤，只是步骤的实施顺序有所不同。因此这两个步骤序列原则上是等价的，只不过最初所选择的步骤序列可能产生进一步的节时效果。
[0018]根据第一步骤序列，首先控制阀门VI，使其打开一段时间tu，而后重新关闭。等待一段测量时间tM1，随后询问第二压力监测器。如果pz〈d2，就表明阀门Vl和V2之间出现了不允许的压力降，以识别到阀门V2泄漏为结果中断方法的实施。
[0019]如果分析结果为p z ^ d2，即待检管线中的压力保持高于第二传感器的触发阈值，就确定阀门V2功能正常。接下来控制阀门V2，使其打开一段时间\2，而后关闭。仍然等待一段测量时间随后询问第一压力监测器。如果PzM1，就以识别到阀门Vl泄漏为结果中断方法的实施。这种情况下压力已升高至超过允许值，尽管此前已通过阀门V2进行过减压处理。
[0020]但如果Pz ( Cl1，就表明已成功完成密封性检查。
[0021]第二步骤序列以另一种顺序实施所述方法。
[0022]首先控制阀门V2，使其打开一段时间\2，而后关闭。等待一段测量时间tM2后询问第一压力监测器，如果PzM1，就以识别到阀门Vl泄漏为结果中断方法的实施。
[0023]如果Pz ( Cl1，就控制阀门VI，使其打开一段时间tu，而后关闭。仍然等待一段测量时间tM1。随后询问第二压力监测器，如果pz〈d2，就以识别到阀门V2泄漏为结果中断方法的实施。
[0024]如果方法没有中断实施，就显示阀门功能完好。
[0025]要点在于，与已知方案相比，本发明的方法可以大幅缩短测量时间tM1和tK。这些等待时间经常变成同等长度tM1=tM2=tM，因为所选的传感器触发值相对于一半入口压力对称分布。通过在安全阀之间的待检体积中布置两个压力监测器，并且使得这些压力监测器具有不同的、相对于一半入口压力大体对称的开关点，可以实现更快的密封性检查。亦即，如果第一压力监测器的触发阈值为1/4入口压力，根据本发明第二压力监测器的值就约为3/4入口压力。由此可见，触发阈值无论接近入口压力还是接近出口压力，都能提高压力监测器的检测灵敏度。只要系统存在泄漏，就会出现迅速超过或低于上述阈值的情况，其速度快于设置一个压力监测器或多个冗余压力监测器的系统。这样能显著缩短测量时间tM。
[0026]优选在每次实施密封性检查时根据系统状态确定步骤顺序。[0027]首先检查密封性检查开始时第一压力监测器是否显示第一触发阈值被超过，即P^d10在此情况下实施第一步骤序列。
[0028]如果密封性检查开始时第一压力监测器未显示第一触发阈值被超过，即PzGd1,就实施第二步骤序列。
[0029]在方法开始时根据系统状态来确定阀门检查顺序，这也能在不危害安全性的情况下达到节时效果。根据阀门之间的压力条件先检查阀门Vl的密封性或阀门V2的密封性。为此须借助其中一个压力监测器检查待检体积是否大体处于出口压力的压力水平。如果是，就先检查被加载入口压力的上游阀门Vl的密封性。但是，如果待检体积中的压力已经达到相对于出口压力明显提高的值，就先检查相对于出口压力处于阻断状态的下游阀门V2的密封性。
[0030]根据触发阈值的选择可以大幅缩短测量时间，其中压力监测器的触发阈值越接近阀门另一侧的压力，则也有可能发生误识别。
[0031]因此，本发明的方法用〈10的参数X来设置压力阈值，是特别有益的。可以根据系统和设备的具体设计来调整这个因数和与之有关的测量时间tM。选用的因数X越大，测量时间就越短。
[0032]根据现行规章和技术标准的规定，载气系统的泄漏不得超过一定的极限值。在考虑压力监测器的开关精确度、安全阀之间的体积、入口端与出口端之间的压力差、管道横截面和其他系统设计的情况下确定测量时间tM。但任何情况下都能实现明显更快的密封性检查方法，因为与受功能限制而将压力值大体居中设置在入口压力与出口压力之间的压力监测器相比，为压力监测器系统地选择触发阈值能明显更早地报告待检体积中压力的过度上升或下降。
[0033]如权利要求1所述，阀门的测量时间和打开时间可以视刚被切换的阀门而不同。但也可以为两个阀门选择同样的测量时间和打开时间。这种情况下系统配置极其简单，因为只需设置少量参数。
[0034]下面参照附图详细说明本发明。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]图1为现有技术中使用压力监测器的方法和结构。
[0036]图2为采用图1所示手段的方法的流程图。
[0037]图3为本发明用于密封性检查的系统结构。
[0038]图4为应用于图3所示装置的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0039]图1示出用于检查两个截止阀Vl和V2的密封性的装置。截止阀Vl和V2之间为待检管线10。装置的入口端设有输送管15，因此阀门Vl位于待检管线10与输送管15之间。阀门V2位于待检管线10与排出管20之间，该排出管通往用气设备，例如燃烧器装置。
[0040]输送管15中存在入口压力pe。压力传感器25与待检管线10的体积耦合。现有技术中的这种装置将一半入口压力pe/2设为压力传感器的开关点。存在于待检管线10中的压力用Pz表示。[0041]图2示出可由图1所示装置实施的检查程序的流程。现有技术中的这个检查过程分三段进行，即最初的等待时间、阀门打开时间和检查时间。
[0042]程序开始后，首先是过去一段等待时间tw (步骤50)。随后询问压力监测器25的状态，如果待检管线10中占优势的压力Pz大于一半的入口压力Pm就继续实施程序流程A，如果该压力不大于一半入口压力，就转入程序分支，用程序B进行处理。
[0043]只要在等待时间过去后待检管线中的压力大于一半入口压力，就在步骤60a中确定位于待检管线下游的压力阀V2是完好的。在步骤65a中控制这个阀门V2进入打开位置，而后等待数秒(在此约为2秒)的打开时间\并在步骤75a中控制阀门再度进入关闭位置。在步骤80a中等待一段测量时间tM，随后在步骤85a中测定待检管线中的压力是否大于一半入口压力。如果是，就在步骤90a中确定阀门Vl有缺陷，因为这个阀门使得待检管线压力升高。如果待检管线的压力仍小于一半入口压力，就在步骤95a中确定阀门Vl也功能正
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[0044]待检管线中的压力最初低于一半入口压力时选用程序B，该程序的运行与上述程序相似，只是先在步骤60b中推断阀门Vl功能正常。在步骤65b、70b和75b中打开和关闭阀门Vl后等待测量时间80b过去，而后检查阀门V2是否满足密封性要求以及有否保持待检管线中的压力。
[0045]可以看出，使用压力监测器并且以一半入口压力为开关点的密封性检查耗时很长，当待检体积较大时尤为如此。
[0046]因此本发明提出图3所示的使用两个压力传感器的方案，这两个压力传感器的开关点相对于一半入口压力对称设置。在本实施例中，其中一个压力传感器26的开关点设为Ρε/4，另一个压力传感器27的开关点则设为3/4ρε。
[0047]图4示出本发明方法的相应流程。方法开始后在步骤150中检查，压力传感器26是否显示待检体积Vp中占优势的压力ρζ大于1/4的入口压力pe。如果是，就继续实施左侧的程序分支。
[0048]在此情况下，在步骤160a中打开阀门Vl并在步骤165a中使其在一段打开时间tu(例如数秒)内保持打开状态，在步骤170a中重新关闭阀门。而后过去一段测量时间tM1 (步骤175a)。根据装置结构和现行规章确定这段测量时间。规定测量时间时根据气体输送管的最大体积流量、入口压力和其他参数来确定，什么样的每单位时间压力降符合法律规章的规定。将这个规定时间换算成相对于一半入口压力对称设置的装置开关点。相关计算方法是本领域技术人员所熟知的。据此，步骤175a中的测量时间tM1远短于图2所示的步骤80a和80b中的测量时间，因为仅监测较小的绝对压力变化。如果在步骤180a中发现存在于待检体积中的压力Pz仍大于3/4入口压力，就在步骤185a中确定阀门V2功能正常，因为有缺陷的阀门V2会在测量时间tM内在pz与Pa之间的压力差下呈现泄漏现象，而这一泄漏会使压力Pz下降至低于3/4pe这个值。但如果未满足步骤180a中的判据，就在步骤190a中确定V2故障并以发出故障报告的方式结束方法。
[0049]完成步骤185a后在步骤195a中控制阀门V2打开并使其在一段打开时间^ (例如2秒)内保持打开状态，以便在体积Vp与出口端之间进行压力平衡。在步骤205a中重新关闭阀门V2并在步骤210a中等待一段测量时间tM2。接下来借助传感器26测定存在于待检体积中的压力是否高于1/4入口压力，如果是，就表明阀门Vl存在缺陷。但此处检测到的升压幅度为1/4入口压力而非如前文所述的一半入口压力，因此步骤210a中的测量时间tK仍远短于图1和图2中所需要的测量时间tM。
[0050]显然，在可靠性不变的情况下测量时间得以缩短的原因仅在于多个压力传感器的布置方式，这些压力传感器具有相对于一半入口压力对称分布的开关点。
[0051]如果最初发现待检体积中存在较低压力，就完成图4中右侧的方法分支。此时从检查阀门Vl开始，接着再检查阀门V2的功能。步骤195a至210a在此对应于步骤160b至175b。步骤195b至215b则对应于步骤160a至180a。
[0052]由此可见，本发明的处理方式能够在不违反安全条例或削弱检查结果的情况下大幅缩短密封性检查过程。除此之外，整个系统的灵敏度更高，对所存在的泄漏的反应更为可靠。本领域技术人员从图3和图4中可以看出，若以阀门Vl泄漏为例，则体积Vp中的压力升高至1/4入口压力的速度快于从1/4入口压力升高至1/2入口压力的速度。压力平衡用时与待平衡压力之差有关。因此，借助上文所述的本发明方法可以实现灵敏度和可靠性极高的、与系统的个性化功能相适配的密封性检查。
【权利要求】
1.一种检查两个可控阀门的密封性的方法，其中，所述阀门布置于待检体积的相反两端，在所述待检体积的上游在阀门Vl前面存在入口压力Py在所述待检体积的下游在阀门V2后面存在出口压力pa，其中pe>pa并且所述待检体积中的压力等于Pz，其中，由控制装置控制所述阀门打开和关闭，所述控制装置与至少两个压力监测器耦合，所述压力监测器为了进行压力监测而与所述待检体积均处于作用性连接， 其特征在于以下步骤， 将第一压力监测器设为第一触发阈值Cl1，其中Cl1=Pyx, X ≥ 3， 将第二压力监测器设为第二触发阈值d2，其中d2=pe(l-l/x)， 其中，每次进行密封性检查时选择性地实施以下两组步骤中的一组: 第一步骤序列: 控制所述阀门VI，使其打开一段时间tu，而后关闭， 等待一段测量时间tM1， 询问所述第二压力监测器，如果Pz〈d2，就以识别到阀门V2泄漏为结果中断所述方法的实施， 控制所述阀门V2，使其打开一段时间\2，而后关闭， 等待一段测量时间tK， 询问所述第一压力监测器，如果PzM1，就以识别到阀门Vl泄漏为结果中断所述方法的实施； 第二步骤序列: 控制所述阀门V2，使其打开一段时间\2，而后关闭， 等待一段测量时间tK， 询问所述第一压力监测器，如果PzM1，就以识别到阀门Vl泄漏为结果中断所述方法的实施， 控制所述阀门VI，使其打开一段时间tu，而后关闭， 等待一段测量时间tM1， 询问所述第二压力监测器，如果Pz〈d2，就以识别到阀门V2泄漏为结果中断所述方法的实施， 如果所述方法没有中断实施，就显示所述阀门功能完好。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，如果所述密封性检查开始时所述第一压力监测器显示第一触发阈值被超过，即PzM1，就实施所述第一步骤序列，如果所述密封性检查开始时所述第一压力监测器未显示第一触发阈值被超过，即PzGd1，就实施所述第二步骤序列。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，x〈10。
4.根据权利要求1至3中任一项权利要求所述的方法，其中，所述测量时间tM1=tM2并且所述打开时间tu=q2。
5.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的方法，其中，完成对其中一个所述压力监测器的设置后，以同样的参数X对另一个所述压力监测器进行自动设置。
【文档编号】G01M3/28GK103782148SQ201280029912
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2012年6月26日 优先权日:2011年6月27日
【发明者】阿洛伊斯·凯尔特曼, 乌利齐·恩格尔曼, 奥利弗·伯格曼 申请人:埃尔斯特有限公司