PE球阀微渗漏检测系统及检测方法与流程

本发明涉及一种聚乙烯(pe)球阀阀门微渗漏测评系统及方法，包含微渗漏检测原理、检测装置、微渗漏评价准则。

背景技术：

pe球阀应用于易爆易燃流体的传输管路，对其密封性有着及其严格的技术要求。由于pe球阀部件特殊的聚乙烯成型工艺，阀芯结构件(如较大球阀的阀杆)内部密度不均现象具有一定普遍性，压力介质可能通过材料颗粒间的缝隙缓慢逸出，这也是造成球阀微渗漏的主要因素。

在相关阀门技术标准中，提出了气体介质条件下进行低压和高压加压试验检查其密封性能的方法，并主要以人工观察辅助给出是否泄漏的定性判断结论。但是气体微渗漏是泄漏的另一种具有特定含义的概念，常常指通过材料分子或颗粒缝隙而逃逸气体介质的现象，一般要比因结构因素带来的气体泄漏在量值上小得多，因此气体渗漏并不像常规泄漏那样都可以在短时间利用设备和人工方法很快检出。现有的质谱仪可以将泄漏检测的分辨能力提高到分子级，但生产现场使用将受到成本、产线改造等诸多限制。较为有效的方案是对关闭的阀芯内部进行长期的压力检测，从而对pe球阀的微渗漏进行检测。

技术实现要素：

本发明旨在克服现有常规检测设备在pe球阀微渗漏检测的不足，提供一种能够对pe球阀阀芯进行压力温度长期检测，实现对pe球阀的微渗漏性能检测的pe球阀微渗漏检测系统及检测方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的一种pe球阀微渗漏检测系统，包括压力温度信号检测模块、无线信号收发器和上位机；所述压力温度采集模块，用于采集pe球阀阀芯内的气压和温度数据，发送至无线信号收发器；所述无线信号收发器，接收压力温度采集模块数据转发至上位机；所述上位机，用于接收无线信号收发器转发的气压和温度数据，并分析获得pe球阀微渗漏评估结果。

作为优选，压力温度信号采集模块包括压力温度传感器芯片、电池电路和信号收发天线，信号收发天线连接压力温度传感器芯片，电池电路连接压力温度传感器芯片。

作为优选，无线信号收发器包括微控制器、wifi模块、无线接收控制模块、eeprom储存器和usb串口转换模块，wifi模块连接微控制器，无线接收控制模块连接微控制器，所述eeprom储存器连接微控制器，所述usb串口转换模块连接微控制器。

本发明实施例提供的一种pe球阀微渗漏检测系统包括压力温度信号采集模块、无线信号收发器和上位机。压力温度信号采集模块安装在pe球阀的阀芯内部，用于检测阀芯内部的压力和温度数据。无线信号收发器通过无线接收控制模块和压力温度信号采集模块无线通信，对压力温度信号采集模块进行控制并接收检测数据，转发给上位机。多个无线信号收发器可以通过wifi模块实现无线自组网功能，构成对于pe球阀微渗漏检测的物联网组网，实现对于大量pe球阀的检测。

在实际操作过程中需要，压力温度信号采集模块安装在待测pe球阀的阀芯内部，对阀芯开启状态的待测pe球阀进行充气加压至预设值，之后关闭阀芯解除充气加压，使阀芯内部保留预设值的压力。压力温度信号采集模块定时采集阀芯内部的压力和温度数据，通过无线信号收发器发送上位机。用户可以在上位机中监控阀芯内部的压力和温度变化，通过压力变化梯度，结合温度变化修正，计算出pe球阀的微渗漏情况。

本发明同时提供一种pe球阀微渗漏检测方法，包括以下步骤，

步骤一：压力温度采集模块安装在待测pe球阀阀芯内，关闭pe球阀阀芯，使pe球阀阀芯内气压保留预设气压值，所述预设气压值高于大气压；

步骤二：压力温度采集模块采集同一时刻pe球阀阀芯内的气压和温度的检测数据；

步骤三：根据阀芯内气压数据变化，结合温度变化修正后的气压变化梯度，评估pe球阀微渗漏情况。

作为优选，步骤一进一步包括：开启pe球阀，封闭pe球阀两端，对pe球阀内充气加压至预设气压值，关闭pe球阀，解除pe球阀两端封闭并停止充气，使pe球阀两端泄压，使pe球阀阀芯内气压保留预设气压值。

作为优选，步骤二进一步包括：压力温度采集模块按照预设时间间隔定时采集同一时刻pe球阀阀芯内的气压和温度的检测数据，气压和温度的检测数据通过无线信号收发器转发至上位机。

作为优选，步骤三进一步包括根据pe球阀内温度的检测数据在统一时间轴上生成温度变化的温度拟合曲线以及检测气压拟合曲线；基于气压和温度的管理物理规律，根据检测温度的拟合变化曲线，在同一时间轴上，生成气压变化的气压期望拟合曲线；对比检测气压拟合曲线和气压期望拟合曲线，若某一时间段内存在检测气压下降梯度是否超过了预设的阈值，侧判定该pe球阀存在微渗漏问题。

本方法通过压力变化实时检漏的常规方法，依靠长时间储存中的压力降信息分析，评估阀门产品微渗漏状况，解决常规检漏设备无法检测pe球阀阀门微渗漏的问题。这种方法原理上完全不同于质谱仪，并具有低成本、易实现，可在检测系统支持下针对多对象产品同时监测评估等特点，有利于生产企业完善产品质量控制体系的建设。

因此，本发明具有如下有益效果：(1)能够对pe球阀阀芯进行压力温度长期检测，实现对pe球阀的微渗漏性能检测；(2)系统各模块具备无线组网功能，便于检测系统搭建，降低现场复杂程度和操作难度；(3)采集阀芯内部压力和温度变化数据，通过压力变化梯度结合温度变化修正，提高微渗漏检测可行性和可靠性。

附图说明

图1为本发明的原理框图。

图2为本发明的压力温度信号采集模块电路连接原理图。

图3为本发明的无线信号收发器中的微控制器电路连接原理图。

图4为本发明的无线信号收发器中的wifi模块电路连接原理图。

图5为本发明的无线信号收发器中无线接收控制模块电路连接原理图。

图6为本发明的无线信号收发器中eeprom储存器电路连接原理图。

图7为本发明的无线信号收发器中usb串口转换模块电路连接原理图。

图8是本发明的pe球阀微渗漏检测方法的流程图。

图中：1压力温度信号采集模块；11压力温度传感器芯片；12电池电路；13信号收发天线；2无线信号收发器；21微控制器；22wifi模块；23无线接收控制模块；24eeprom储存器；25usb串口转换模块；3上位机；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步描述。

如图1所示，本发明的一种pe球阀微渗漏检测系统，包括压力温度信号采集模块1、无线信号收发器2和上位机3。上位机为单片机系统或计算机。压力温度信号采集模块和无线信号收发器通信连接，无线信号收发器和上位机通信连接。

如图1、图2所示，压力温度信号采集模块包括压力温度传感器芯片11、电池电路12和信号收发天线13，信号收发天线连接压力温度传感器芯片，电池电路连接压力温度传感器芯片。所述压力温度检测模块和无线信号收发器无线通信连接。

电池电路用于为压力温度信号采集模块供电，因为对于pe球阀微渗漏检测的时间较长，模块需要长期安装于pe球阀内部，独立的电池电路能够保证压力温度信号采集模块稳定长时间运行。信号收发天线使压力温度信号采集模块具备无线通信功能，用于发送采集的压力温度数据。

压力温度传感器芯片使用sp370传感器芯片。sp370传感器芯片内部集成了压力传感器、温度传感器、8位单片机、lf接收和rf发射，节省了外围器件也提高了产品的可靠性，并且显著地降低了系统成本，可以支持在阀芯内部的长时间压力温度数据采集，并通过无线射频通信发送数据，有效避免数据通信连接器件对于pe球阀密封情况的干扰。

如图1所示，无线信号收发器2包括微控制器21、wifi模块22、无线接收控制模块23、eeprom储存器24和usb串口转换模块25，wifi模块连接微控制器，无线接收控制模块连接微控制器，所述eeprom储存器连接微控制器，所述usb串口转换模块连接微控制器。

如图3所示，微控制器使用stm32f103c8t6芯片实现。

如图4所示，wifi模块使用esp-12fwifi模块实现。esp-12fwifi模块使无线信号收发器具备wifi通信和自组网功能，多个无线信号收发器和上位机接入wifi组网后可以方便的实现远程监控。

如图5所示，无线接收控制模块使用tda5235芯片实现。tda5235芯片是一种高灵敏度低功耗的无线控制接收器，使得无线信号收发器用于和压力温度信号采集模块进行无线射频通信，接收并转发压力温度信号采集模块采集的压力和温度检测数据。

如图6所示，eeprom储存器使用at25128b芯片。at25128b芯片是一种eeprom储存器(电可擦可编程只读存储器)用于存储检测数据，掉电后数据不丢失。由于微渗漏检测周期长，压力和温度变化缓慢，因此实际操作中并不需要实时在上位机监控，eeprom储存器存储检测数据，操作人员可以定期通过上位机接入组网，提取存储的检测数据进行分析。

如图7所示，usb串口转换模块使用ch34g芯片实现，使无线信号收发器和上位机的usb连接通信，不需要wifi组网，可适应于小规模的检测工作。

本发明的系统包括压力温度信号采集模块、无线信号收发器和上位机。压力温度信号采集模块安装在pe球阀的阀芯内部，用于检测阀芯内部的压力和温度数据。无线信号收发器通过无线接收控制模块和压力温度信号采集模块无线通信，对压力温度信号采集模块进行控制并接收检测数据，转发给上位机。多个无线信号收发器可以通过wifi模块实现无线自组网功能，构成对于pe球阀微渗漏检测的物联网组网，实现对于大量pe球阀的检测。

在实际操作过程中需要，压力温度信号采集模块安装在待测pe球阀的阀芯内部，对阀芯开启状态的待测pe球阀进行充气加压至预设值，之后关闭阀芯解除充气加压，使阀芯内部保留预设值的压力。压力温度信号采集模块定时采集阀芯内部的压力和温度数据，通过无线信号收发器发送上位机。用户可以在上位机中监控阀芯内部的压力和温度变化，通过压力变化梯度，结合温度变化修正，计算出pe球阀的微渗漏情况。

如图8所示，本发明实施例还提供一种pe球阀微渗漏检测检测方法，包括以下步骤：

步骤一：压力温度采集模块安装在待测pe球阀阀芯内，关闭pe球阀阀芯，使pe球阀阀芯内气压保留预设气压值，所述预设气压值高于大气压。

具体的，步骤一进一步包括：开启pe球阀，封闭pe球阀两端，对pe球阀内充气加压至预设气压值，关闭pe球阀，解除pe球阀两端封闭并停止充气，使pe球阀两端泄压，使pe球阀阀芯内气压保留预设气压值。

步骤二：压力温度采集模块采集同一时刻pe球阀阀芯内的气压和温度的检测数据。

具体的，步骤二进一步包括：压力温度采集模块按照预设时间间隔定时采集同一时刻pe球阀阀芯内的气压和温度的检测数据，气压和温度的检测数据通过无线信号收发器转发至上位机。

步骤三：根据阀芯内气压数据变化，结合温度变化修正后的气压变化梯度，评估pe球阀微渗漏情况。

步骤三进一步包括：

根据pe球阀内温度的检测数据在统一时间轴上生成温度变化的温度拟合曲线以及检测气压拟合曲线；

基于气压和温度的管理物理规律，根据检测温度的拟合变化曲线，在同一时间轴上，生成气压变化的气压期望拟合曲线；

对比检测气压拟合曲线和气压期望拟合曲线，若某一时间段内存在检测气压下降梯度是否超过了预设的阈值，侧判定该pe球阀存在微渗漏问题。

本方法通过压力变化实时检漏的常规方法，依靠长时间储存中的压力降信息分析，评估阀门产品微渗漏状况，解决常规检漏设备无法检测pe球阀阀门微渗漏的问题。这种方法原理上完全不同于质谱仪，并具有低成本、易实现，可在检测系统支持下针对多对象产品同时监测评估等特点，有利于生产企业完善产品质量控制体系的建设。