燃气阀门适用性测试方法及其测试装置与流程

技术领域：

本发明属于燃气设施的安全测试领域，特别涉及一种燃气阀门适用性测试方法及其测试装置。

背景技术：
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经几十年的运行，部分燃气系统设施已经处于超期运行，因而带来众多安全隐患，影响城镇基础设施的正常运行，也威胁城镇居民的日常生活。燃气阀门作为燃气系统中的重要节点，其性能可靠性制约着燃气系统的整体安全性。

当前国家标准，规定了燃气阀门的一般要求、力学性能、物理性能和试验方法等，其中阀门成品的力学性能试验项目静液压强度、密封性试验和操作扭矩是强制性检验项目。现有技术条件下，已经能够实现对静液压强度、密封性试验和操作扭矩的检测，如专利201610173510.8《燃气阀门耐久试验箱和燃气阀门的耐久测试方法》，然而上述技术及装置仅能保障阀门产品的初始性能合格。目前，针对燃气阀门的长期质量可靠性问题，其长期运行过程中阀门的工况与环境适用性测定和评价的技术方法及其装置还处于空白阶段。

技术实现要素：
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本发明的目的在于提供一种燃气阀门适用性测试方法，该方法可保证测定和量化评价燃气阀门在正常工作前提下的适用性能，在热、湿和带气介质等多种测试工况环境下，对普通耐久试验进行了重新设计，可达到流程科学、测试时间短、前后测试次序衔接合理、节省试验用气和安全可靠的目的。

本发明的另一目的是提供上述燃气阀门适用性测试方法所用的测试装置，该装置在既定的温度、湿度以及燃气运行工况条件下，基于系统内动态驱动装置，调节阀门开度，配合循环气泵形成不同的工况流速，同时通过系统管路上的气体压力和力矩监控系统，以得到量化的适应性能力及其性能变化曲线。

如上构思，本发明的技术方案是：一种燃气阀门适用性测试方法，其特征在于：包括下列步骤：

①安装测试阀门：将一个或多个待测燃气阀门分别放置在测试工位上，将测试工位置于热湿环境箱内，将待测燃气阀门的进气口连接到对应的进气管，出气口连接贯穿所述热湿环境箱侧壁的对应出气管；

②调整阀门内环境：通过气源供气系统调节燃气阀门内环间，模拟实际运行状态；

③调整阀门外环境：利用热湿环境箱将温度或湿度调节到指定温度或湿度条件，然后依据阀门工作环境，设定所述热湿环境箱的最高温度、最高湿度，最低温度、最低湿度以及高、低温度的保留时长；

④进行最高温度、最高湿度的工作性能、气密性和力矩变化测试：当热湿环境箱内的温度达到指定高温和高湿度时，通过进气管向待测燃气阀门供应燃气，待供气系统稳定后，采集待测燃气阀门在不同开度状态下的力矩信息，从而构成待测燃气阀门的适用性测试的一个过程，并通过plc工控机完成扭矩、温度、气压、测试次数具体数值的采集与统计，当一个过程完成后，暂停供气系统循环，记录气压，而后重新开始循环，当力矩或气密性等大于设定的阈值，会发出警报；

⑤进行最低温度、最低湿度的工作性能、气密性和力矩变化测试：当热湿环境箱内的温度达到指定低温和低湿度时，通过进气管向待测燃气阀门供应燃气供应燃气，待供气系统稳定后，采集待测燃气阀门在不同开度状态下的力矩信息，从而构成待测燃气阀门的适用性测试的一个过程，并通过plc工控机完成扭矩、温度、气压、测试次数具体数值的采集与统计，当一个过程完成后，暂停供气系统循环，记录气压，而后重新开始循环，当力矩或气密性等大于设定的阈值，会发出警报；

⑥采集待测燃气阀门上的力和位移数据，当采集的力大于或等于预设的阈值时或采集的阀门气密性能超过限定值时，停止对应工位的测试工作；

⑦得到量化的适应性能力及其性能变化曲线：绘制以次数和气密性为坐标轴的曲线图，测评气密性能变化曲线，建立不同阀门开度与力矩化曲线，综合评价燃气阀门的环境适用性。

所述燃气阀门适用性测试方法所用的测试装置，包括用于阀门静压强度实验的强度试验系统、气源供气系统和测试工位；所述测试工位设置于热湿环境箱内包括驱动机构，驱动机构上安装力矩和位移传感器且连接伺服电机和待测燃气阀门；

所述强度试验系统包括往复泵、稳压水箱、阀后控制球阀和泄放阀，往复泵和稳压水箱连接且均连接在待测燃气阀门的进液(气)管上，待测燃气阀门的出液(气)管与阀后控制球阀连接，阀后控制球阀与泄放阀连接；所述气源供气系统包括气源阀、放散阀、三通电磁阀、缓冲罐、循环气泵和plc工控机，气源阀安装在气源管上，气源阀的出口连接到待测燃气阀门的进液(气)管上，放散阀安装在与放散管路上，放散管路连接在待测燃气阀门的出液(气)管上，三通电磁阀的三端分别连接放散管路、循环气泵和缓冲罐a，循环气泵分别连接缓冲罐a和缓冲罐b，其中缓冲罐b与气源管连接，plc工控机与气源阀、循环泵、三通电磁阀和驱动机构连接。

上述放散阀的放散压力值为5kpa≤放散压力≤1.6mpa。

上述泄放阀的泄放散压力值为5kpa≤放散压力≤10mpa。

本发明具有如下的优点和积极效果：

1、本发明提供的测试方法通过调整待测燃气阀门所处运行工况条件，测试阀门在最高温度、最低温度、最高湿度和最低湿度下的工作性能，进行一系列的极限工况对应的正常工作状态的分析，量化评价其气密性能及力矩参数变化，可测定燃气阀门对不同环境的适用性和性能变化趋势。

2、本发明提供的测试方法将待测燃气阀门的开度作为状态选项，构成燃气阀门的适用性测试的一个过程，最后通过plc工控机完成过程扭矩、温度、气压、测试次数等参数的具体数值的信息采集与统计。

3、本发明提供的测试装置可实现在不同测试条件下，同一管道上不同运行压力的输出，并在测试同一阀门运行工况时，维持管路系统的供气循环，使得阀门长期处于带燃气介质的工况中。

4、本发明提供的测试装置可以依据燃的阀门的工作环璋，实现动态的燃气性能。根据试验测试要求或实际工作环境，进行各种运行压力的、外部环境的性能测定，量化阀门的适应性能力及其性能变化曲线。

5、本发明提供的测试装置可模拟燃气阀门工况。根据不同管网的工况或试验测试需要，可实现在同一输送管路上输出恒定的压力或连续变化的压力及恒定混合燃气流量和运行压力的闭环调节，模拟燃气阀门工作时的压力和流速。

6、本发明提供的测试装置可根据标准试验测试要求，进行静液压强度、密封性试验和操作扭矩的检测。

7、本发明提供的测试装置可实现燃气阀门适用性测试，可以动态实时的进行阀门的内外环境模拟，并进行不同开度下的燃气阀门性能的量化测定。

附图说明：

图1为本发明燃气阀门适用性测试装置及方法的系统组成图。

图2为本发明燃气阀门适用性测试装置的驱动机构功能组成示意图。

其中：1-往复泵、2-压力表、3-稳压水箱、4-水系统阀、5-气源、6-气源阀、7-驱动机构、8-待测试燃气阀门、9-热湿环境箱、10-阀后控制阀、11-放散装置、12-泄放装置、13-三通电磁阀、14，15-缓冲罐、16-循环气泵、17-plc工控机、18-力矩和位移传感器、19-伺服电机。

具体实施方式：

一种燃气阀门适用性测试方法，依照下列步骤进行：

(1)测试阀门安装：

将一个或多个待测燃气阀门分别夹持在测试工位上，每一个测试工位夹持一个待测燃气阀门，测试工位设置于热湿环境箱内，包括驱动机构，驱动机构上安装力矩和位移传感器且连接伺服电机和待测燃气阀门。将待测燃气阀门的进气口连接到对应的进气管，出气口连接贯穿所述热湿环境箱侧壁的对应出气管。

(2)阀门内环境调整：通过气源介质供气系统调节阀门内环间，模拟实际运行状态。

(3)阀门外环境调整：

利用热湿环境箱将温度或湿度，调节到指定温度或湿度条件。依据阀门工作环境，设定所述热湿环境箱的最高温、湿度，最低温、湿度，以及高、低温的保留时长。

(4)进行最高温度、最高湿度的工作性能、气密性和力矩变化测试。

当热湿环境箱内的温度达到指定高温和高湿度时，利用plc工控机打开气泵和供气气源阀，通过进气管向测试工位(测试阀)所装阀门供应燃气，待供气系统稳定后，plc工控机向驱动机构发送工作信息，指挥旋转机构动作，对阀门动作过程力矩采集信息预设为0度、30度、60度、90度四种状态选项，这四种状态构成燃气阀门的适用性测试的一个过程，同时完成扭矩、温度、测试次数等参数的具体数值的采集与统计，当一个过程完成后，暂停供气系统循环，记录气压，而后重新开始循环。当力矩或气密性等大于设定的阈值，会发出警报，同时通知对应测试工位(测试阀)的测试等。完成最高温度、最高湿度的气密性和力矩变化测试。

(5)进行最低温度、最低湿度的工作性能、气密性和力矩变化测试。

当热湿环境箱内的温度达到指定低温和低湿度时，利用plc工控机打开气泵和供气气源阀，通过进气管向测试工位(测试阀)所装阀门供应燃气，待供气系统稳定后，plc工控机向驱动机构发送工作信息，指挥旋转机构动作，对阀门动作过程力矩采集信息预设为0度、30度、60度、90度四种状态选项，这四种状态构成燃气阀门的适用性测试的一个过程，同时完成扭矩、温度、测试次数等参数的具体数值的采集与统计，当一个过程完成后，暂停供气系统循环，记录气压，而后重新开始循环。当力矩或气密性等大于设定的阈值，会发出警报，同时通知对应测试工位(测试阀)的测试等。完成最低温度、最低湿度的气密性和力矩变化测试。

(6)通过驱动机构上设置的力矩和位移传感器采集驱动机构上作用于待测燃气阀门上的力和位移，当采集的力大于或等于预设的阈值时或采集的阀门气密性能超过限定值时，停止对应工位的测试工作。

(7)得到量化的适应性能力及其性能变化曲线。

绘制以次数和气密性为坐标轴的曲线图，测评气密性能变化曲线，建立不同阀门开度与力矩化曲线，综合评价燃气阀门的环境适用性。

参见附图1-2：上述燃气阀门适用性测试方法所使用的测试装置，包括用于阀门静压强度实验的强度试验系统、气源供气系统和测试工位。

1、所述测试工位设置于热湿环境箱内，包括驱动机构，驱动机构上安装力矩和位移传感器且连接伺服电机和待测燃气阀门。所述热湿环境箱用于给测试工位的待测燃气阀门加热或制冷并调节湿度以模拟工作环境。所述力矩和位移传感器采集驱动机构作用于待测燃气阀门的动作数据，且将采集到的数据发送到plc工控机待测燃气阀门的驱动机构的旋转均采用伺服电机驱动。

2、所述用于阀门静压强度实验的强度试验系统包括往复泵、稳压水箱、阀后控制球阀和泄放阀，往复泵和稳压水箱连接且均连接在待测燃气阀门的进液(气)管上，待测燃气阀门的出液(气)管与阀后控制球阀连接，阀后控制球阀与泄放阀连接；

3、所述气源供气系统包括气源阀、放散阀、三通电磁阀、缓冲罐、循环气泵和plc工控机，气源阀安装在气源管上，气源阀的出口连接到待测燃气阀门的进液(气)管上，放散阀安装在与放散管路上，放散管路连接在待测燃气阀门的出液(气)管上，三通电磁阀的三端分别连接放散管路、循环气泵和缓冲罐a，循环气泵分别连接缓冲罐a和缓冲罐b，其中缓冲罐b与气源管连接，plc工控机与气源阀、循环泵、三通电磁阀和驱动机构连接。

上述放散阀的放散压力值为：3kpa≤放散压力≤6.4mpa。上述泄放阀的放散压力值为：3kpa≤放散压力≤25mpa。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。