阀门内漏检测装置的制作方法

本发明涉及阀门内漏检测领域，具体地涉及一种阀门内漏检测装置。

背景技术：

阀门是石化生产中的重要设备，内漏主要发生在阀门的闸板密封面处。阀门生产厂商均采取各种措施以减少阀门的内漏，例如闸阀一般采用楔形闸板密封，球阀采用偏心或其他无摩擦的球体结构及金属对金属的密封，旋塞阀采用倒锥形平衡式阀芯结构等等，这些结构可以满足初期的密封要求，但是随着石化物料的冲刷、腐蚀，工艺控制过程操作的增多，密封面会受到不同程度的损伤，导致阀门内漏，不仅影响工艺控制，造成产品不合格，还会污染环境，引起火灾或者爆炸，带来严重的后果。

目前，阀门内漏检测主要依赖于离线检测方法。例如，在装置停车安全大检查期间，将关键阀门拆卸下来，送到专业检测机构进行密封性检测，主要依据jb/t9092-1999，gb/t13927-1992，api598-2004等标准对各种阀门阀体进行强度和密封面密封性能检验，然后对阀体强度和密封性能测试结果进行判断。这种方法不仅要求苛刻，需要生产装置停车，拆卸阀门送检，而且检测效率有限，只是一些关键工艺部位的发阀门才能接受检测，整个工艺中的绝大部分阀门不可能送检，因此，存在大量的阀门内漏没有及时检出的现象。

随着科技的发展，各种无损检测技术正逐步应用于石化行业，其中，声发射技术已被认为是解决阀门内漏在线检测的重要技术方向。例如张海峰等人开展了阀门内漏声信号实验研究，采集阀门不同泄漏率下声信号波形频谱特征和时域、频率参数特征，获得声信号特征参数与内漏率之间的对应关系，以提高内漏识别的可靠性和准确度(张海峰.输气管道阀门内漏声发射多参数检测实验研究[j].北京石油化工学院学报，2013.09:14-17)。

以上设备或技术在石化企业现场应用时，仍然存在以下不足：(1)石化企业使用的阀门遵循的标准不同，导致阀体结构种类较多，对声信号传感器的安装提出了较高要求，例如安装压力不同，声信号传感器输出的信号值也会不同，造成阀门内漏声信号的稳定性较差；(2)声信号传感器一般通过耦合剂粘贴在阀门上，然而石化行业属于高温高压行业，很多关键阀门处在高温高压工艺部位，阀门温度高达数百摄氏度，传统的耦合剂贴装方式难以保证声信号耦合的可靠性，时间稍长耦合剂就会受热流失，不利于在线监测阀门内漏。(3)石化行业属于易燃易爆行业，所有监测设备都需通过防爆认证，监测设备的故障不能引起厂区的或者爆炸，传统的声信号传感器与采集电路分离，通过电缆连接，该结构难以达到防爆要求。

因此，研究一种新的阀门内漏检测装置，对提高阀门内漏检测装置的防爆性、耐高温性，特别是提高声信号采集的稳定性具有重要意义，可为石化生产现场开展阀门内漏在线监测提供重要的技术支撑。

技术实现要素：

本发明的目的是为了至少在一定程度上解决上述现有技术存在的问题之一，提供一种能够提高阀门内漏检测装置的信号采集稳定性的技术方案。

为了实现上述目的，本发明提供一种阀门内漏检测装置，所述检测装置包括：

声信号检测模块，用于检测安装有所述阀门的管道上的声信号；

调节件，用于调节所述声信号检测模块的安装压力；

压力检测模块，用于检测所述声信号检测模块的安装压力信号；

采集模块，用于采集所述声信号检测模块检测的声信号以及所述压力检测模块检测的安装压力信号；

信号发送模块，用于发送所述采集模块采集的所述声信号和所述安装压力信号。

优选地，所述采集模块包括：

声信号采集电路，用于采集所述声信号检测模块检测的声信号；

压力信号采集电路，用于采集所述压力检测模块检测的安装压力信号；

独立电源，用于为所述声信号采集电路和所述压力信号采集电路提供工作电源。

优选地，所述声信号检测模块、所述压力检测模块以及所述采集模块集成于一体并内置在防护外壳中。

优选地，所述防护外壳为防爆外壳，所述防爆外壳为u形。

优选地，所述声信号检测模块为声信号传感器，所述声信号传感器和所述调节件分别安装在u形的所述防爆外壳的开口端两侧且彼此相对。

优选地，所述压力检测模块为压力传感器，所述声信号传感器和所述压力传感器沿着垂直于所述防爆外壳的u形开口方向的方向由内至外依次同轴叠放在所述防爆外壳内。

优选地，所述调节件包括紧固螺栓，所述紧固螺栓能够在垂直于所述防爆外壳的u形开口方向的方向上被调节至远离或靠近所述声信号传感器。

优选地，所述紧固螺栓109的可调节行程不小于15cm。

优选地，所述调节件还包括万向垫片(110)，所述万向垫片(110)安装在所述紧固螺栓(109)的靠近所述声信号传感器(101)的一端。

优选地，所述信号发送模块为无线天线(107)，所述无线天线(107)内置于隔爆接头(106)中，所述隔爆接头(106)安装在所述防爆外壳(108)的封闭端。

优选地，所述管道包括多节依次连通的管段，每相邻两节管段之间通过法兰连接，所述阀门(204)安装在其中一段管段上，与所述阀门(204)相邻的下游法兰(205,207)的轴向两端部被夹持在所述声信号传感器(101)和所述调节件之间。

优选地，所述下游法兰(205、207)的轴向两端部所受到的夹紧力在20n-40n之间。

本发明提供的阀门内漏检测装置通过声信号检测模块来检测阀门是否发生内漏，通过调节件来调节声信号检测模块的安装压力，通过压力检测模块来检测声信号检测模块的安装压力，能够保证阀门内漏检测装置在进行阀门内漏检测时，使得声信号检测模块的安装压力维持在预设压力值内，从而满足声信号连续稳定的采集条件，提高了阀门内漏检测装置的信号采集稳定性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的阀门内漏检测装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的阀门内漏检测装置的安装示意图；

图3是本发明实施例提供的阀门内漏检测装置的安装和工作流程图。

附图标记说明

101-声信号传感器102-压力传感器

103-信号传输线104-独立电源

105-采集电路106-隔爆接头

107-无线天线108-防爆外壳

109-紧固螺栓110-万向垫片

201-上游法兰202-上游密封垫片

203-上游法兰204-阀门

205-下游法兰206-下游密封垫片

207-下游法兰208-阀门内漏检测装置

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所指的上、下、左、右。“内、外”是指相对于部件本身轮廓的内、外。

参阅图1-图2，本发明实施例提供一种阀门内漏检测装置208，该阀门内漏检测装置208包括：声信号检测模块，用于检测安装有所述阀门204的管道上的声信号；调节件，用于调节所述声信号检测模块的安装压力；压力检测模块，用于检测所述声信号检测模块的安装压力信号；采集模块，用于采集所述声信号检测模块检测的声信号以及所述压力检测模块检测的安装压力信号；信号发送模块，用于发送所述采集模块采集的所述声信号和所述安装压力信号。

具体地，阀门204安装在管道上，用来开闭管路，控制和调节管路中输送介质的流向、压力等参数；阀门204内漏指的是，当阀门204处于关闭状态时，阀门204进口侧的输送介质仍然能够流向阀门204的出口侧；相较于阀门204未发生内漏的情况，阀门204发生内漏时，该阀门204所在的管道上的声信号具体为声波信号的波形和特征参数等将发生改变，本实施例中，通过声信号检测模块来检测安装有阀门204的管道上的声信号可便于通过该声信号来判断阀门204是否发生内漏。

另外，在其他因素不变的情况下，若声信号检测模块的安装压力同，声信号检测模块输出的信号值也会不同，这将造成阀门204内漏声信号检测的稳定性较差，影响阀门204内漏检测结果的准确性；本实施例通过调节件来调节声信号检测模块的安装压力，通过压力检测模块来检测声信号传感器101的安装压力，可将声信号检测模块的安装压力维持在预定压力值内，以避免由于安装压力不同对声信号检测模块采集信号的稳定性所带来的影响。

采集模块主要用于对声信号检测模块检测的声信号和压力检测模块检测的安装压力信号进行采集，以获得该声信号的波形和特征参数，然后通过信号发送模块将采集的信号波形和特征参数以及安装压力信号实时上传到控制中心，控制中心内预先存储有待测阀门204的类型、尺寸和工艺条件，可根据待测阀门204的类型、尺寸和工艺条件，结合声信号检测模块的安装压力值来设定声信号采集的参数和阈值、以及启动数据采集等。

在一优选实施例中，所述采集模块包括采集电路105和独立电源104，采集电路105和独立电源104内置于防爆外壳108的封闭端。采集电路105包括：声信号采集电路，用于采集所述声信号检测模块检测的声信号；压力信号采集电路用于采集所述压力检测模块检测的安装压力信号。独立电源104用于为所述声信号采集电路105和所述压力信号采集电路105提供工作电源。具体地，声信号采集电路的采样速率不低于2mhz，可实时采集处理声信号检测模块检测的声信号波形并提取该声信号波形中的所有特征参数；压力信号采集电路的采样速率不低于128k，ad转换不低于16位。

采集模块一般还具有无线传输电路，该无线传输电路与信号发送模块信号相连，用于将采集的信号通过无线传输电路发送给信号发送模块，然后通过信号发送模块向外发送数据。例如可采用wifi等高带宽无线传输技术，无线数据传输带宽不低于50mbps，传递距离不低于100米，以保证阀门204内漏声信号波形和特征参数数据的完整传输。

另外，采集模块还可以具有64g数据存储基本模块，用于自动循环存储实施数据波形流，根据阀门204内漏检测需求，通过无线命令调用即时存储的原始数据上传。

所述独立电源104例如可以为电池组，通过独立电源104为采集电路105进行单独供电，可便于充电和供电管理。

在一优选实施例中，为了减小所述阀门内漏检测装置208的体积，以便于阀门内漏检测装置208的安装，所述声信号检测模块、所述压力检测模块以及所述采集模块集成于一体例如集成在同一pcb电路板上。进一步，还可以将集成于一体的声信号检测模块、压力检测模块和采集模块内置在防护外壳当中，防护外壳例如可以防潮、防灰，以对各模块上的元器件进行保护。

进一步，为了提高所述阀门内漏检测装置208的防爆性能，所述防护外壳为防爆外壳108。另外，为了便于阀门内漏检测装置208的安装，所述防护外壳优选为u形，安装阀门内漏检测装置208时，可将u形防护外壳的开口端夹持在安装有阀门204的管道的法兰上。

具体地，所述防爆外壳108例如可采用铝合金或不锈钢材质制成，当防爆外壳108采用铝合金制作时，防爆外壳108的厚度一般不小于6mm，当防爆外壳108采用不锈钢材质时，所述防护外壳的厚度一般不小于3mm。

在一具体实施例中，所述声信号检测模块为声信号传感器101，声信号传感器101还可称为声发射传感器，所述声信号传感器101和所述调节件分别安装在u形的防爆外壳108的开口端两侧且彼此相对。

参阅图2，所述阀门内漏检测装置208可通过如下方式安装，所述管道包括多节依次连通的管段，每相邻两节管段之间通过法兰连接，所述阀门204安装在其中一段管段上。如图2中示出了包含有三节管段的管道，阀门204安装在中间管段上，图2中的箭头方向为输送介质的流动方向，所述阀门内漏检测装置208可安装在与所述阀门204相邻的下游法兰205和207的轴向两端部。其中，所述下游法兰指的是阀门204所在的管段和与该管段邻接的下游管段之间的连接法兰，即下游法兰包括阀门204所在的管段上的法兰205和相邻下游管段上的法兰207；下游法兰的轴向两端部包括阀门204所在的管段上的法兰205的远离下游管段的一端部和相邻下游管段上的法兰207的远离阀门204所在的管段的一端部。具体地，阀门内漏检测装置208可通过将下游法兰的轴向两端部夹持在调节件和声信号传感器101之间来实现安装，声信号传感器101与下游法兰205的一端端面相贴合，调节件的靠近声信号传感器101的一端端面与下游法兰207的一端端面相贴合，声信号传感器101的安装压力可通过改变调节件与声信号传感器101之间的距离来实现。

需要说明的是，为了提高各管段的连接密封性，通常相邻两管段的连接法兰之间设置有密封垫片，如图中所示的上游密封垫片202和下游密封垫片206。

在一具体实施例中，所述声信号传感器101例如可为高灵敏度压电陶瓷制成的圆柱体形，其横截面直径一般不超过20mm；声信号传感器101嵌入在防爆外壳108内，其轴线方向垂直于u形防爆外壳108的开口方向，其外端面与防爆外壳108的外表面平齐，或者略微伸出至防爆外壳108外以便于能够与下游法兰205的端面相贴合。

所述压力检测模块可为压力传感器102，所述压力传感器102和所述声信号传感器101可沿着垂直于所述防爆外壳108的u形开口方向的方向由内至外依次同轴叠放在所述防爆外壳108内，即，压力传感器102置于声信号传感器101和防爆外壳108之间，用于实时监测声信号传感器101所受到的压力。

具体地，所述压力传感器102可用压电陶瓷制成，其横截面直径一般不超过声信号传感器101的横截面直径。压力传感器102和声信号传感器101分别通过信号传输线103与采集模块相连，用于将检测的信号实时传送给采集模块。

在一优选实施例中，所述调节件包括紧固螺栓109，所述紧固螺栓109螺纹安装在所述防爆外壳108的开口端一侧，其轴线方向与所述防爆外壳108的开口方向垂直，通过人工旋转紧固螺栓109能够在垂直于防爆外壳108的u形开口方向的方向上调节紧固螺栓109远离或靠近声信号传感器101，由此来实现对声信号传感器101的安装压力的调节。

在一具体实施例中，所述阀门内漏检测装置208的夹口开口不小于20cm，以便于所述阀门内漏检测装置208能够适应于不同规格型号的法兰安装，所述夹口开口指得是声信号传感器101与紧固螺栓109之间的最小间距。另外，为了使所述阀门内漏检测装置208稳定地安装在所述法兰上，所述阀门内漏检测装置208的夹口深度不小于10cm，夹口宽度不超过3cm。其中，所述夹口深度指得是阀门内漏检测装置208安装在法兰上时，阀门内漏检测装置208与法兰端面相接触的部分在竖直方向上的最大高度，夹口宽度指得是阀门内漏检测装置208安装在法兰上时，阀门内漏检测装置208与法兰端面相接触的部分在垂直于所述竖直方向和法兰轴线方向的水平方向的最大宽度。另外，为了能够满足石化生产所有阀门204的安装应用，所述紧固螺栓109的可调节行程一般不小于15cm。

在一优选实施例中，所述调节件还包括万向垫片110，所述万向垫片110安装在所述紧固螺栓109的靠近所述声信号传感器101的一端。参阅图2，输送介质按照箭头方向从上游流经下游，阀门内漏检测装置208安装在下游法兰205和207所组成的整体的轴向两端部，下游法兰205的远离下游法兰207的端面与声信号传感器101的外端面相贴合，下游法兰207的远离下游法兰205的端面与万向垫片110相贴合。万向垫片110一方面可以调整阀门内漏检测装置208的安装方向，另一方面可以增大安装固定受力面积，而且在调节紧固螺栓109时，使得声信号传感器101与下游法兰205的贴合面受力均匀，进而保证声信号检测的稳定性，通过调节紧固螺栓109来调整声信号传感器101的安装压力在预设值内，预设值一般在20n～40n之间。

优选地，信号发送模块一般为无线天线107，该无线天线107设置在防爆外壳108外部，阀门内漏检测装置208通过无线传输的方式向外发送声信号波形和相关的特征参数。由于不通过传输电缆来向外传送信号，可以便于将阀门内漏检测装置208安装在高温环境之下。无线天线107与采集模块上的无线传输电路相连，用于将采集模块采集的声信号波形和特征参数发送至控制中心，无线天线107内置在隔爆接头106当中，隔爆接头106符合爆炸性环境用电气设备防爆标准，内嵌在防爆外壳108上，位于防爆外壳108的封闭端。

参阅图3，下面对本发明实施例提供的上述阀门内漏检测装置208的安装方法和声信号采集过程进行说明。

步骤301，调整紧固螺栓109，将阀门内漏检测装置208固定在阀门204的下游法兰205和下游法兰207所组成的整体的轴向两侧；

步骤302，控制中心发送无线命令，通过无线命令唤醒压力信号采集电路105工作，启动压力传感器102检测，得到声信号传感器101的安装压力检测值f；

步骤303，调整紧固螺栓109，使得安装压力检测值f在预设值f0允许误差范围内，以满足声信号连续稳定采集条件；

步骤304，阀门内漏检测装置208在判断安装压力值f已处于预设值范围内时发送准备就绪信息，通知控制中心已安装就绪，到达数据采集稳定性要求；

步骤305，控制中心发送无线命令，启动阀门内漏声信号采集，根据被测阀门204类型、尺寸、工艺条件，结合检测的安装压力值，设定声信号采集参数及阈值条件，启动数据采集；

步骤306，通过无线天线107传输声信号原始波形、特征参数，在控制中心判断阀门204正常时，只上传部分参数和原始波形，疑似阀门204发生内漏时，无线命令调取完整内漏声信号，并且通过无线天线107上传所有波形和参数。

更换其他阀门采集内漏声信号数据时，重复以上步骤301至步骤306。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型。包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。