一种模拟气体阀门内漏的试验装置及试验方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于石化设备泄漏检测领域，具体涉及一种模拟气体阀门内漏的试验装置 及试验方法。
【背景技术】
[0002] 阀门内漏传统检测方法需要停产、拆卸和打压等工序，目前还缺乏在线诊断阀门 内漏程度的有效方法和手段。国外学者近十几年进行了大量研宄，如Kaewwaewnoi W.， Mostafapour A，Noipitak M，Meland E和戴光等人基于Lighthill的早期研宄结果提出了 阀门内漏产生声发射的理论预测。声发射检测技术作为一种新型的无损检测技术被证明是 一种有发展潜力的检测手段。
[0003] 由于石化生产装置工况复杂，如何建立不同工况下的阀门内漏量关系式，即在给 定的工艺参数条件下，基于声发射信号来判断阀门内漏量，是困扰石化企业的一个难题。
[0004] 申请号为"CN 102928181 A"、发明名称为"一种用于烃类阀门内泄漏检测的模拟 系统"公开了一种模拟阀门发生内泄漏的检测系统及其方法。通过控制阀门的不同开度来 模拟阀门发生内泄漏的状态，通过差压变送器、流量传感器以及声发射探头传输信号，由后 端的数据采集软件采集相对应的各组数据。并且在大量数据的基础上形成了一套判别软件 在现场离线检测时可以通过调用数据库里的对应信息来判断阀门是否发生内泄漏，以及泄 漏量的大小。
[0005] 然而，上述技术采用流量计来计量阀门内漏量，而流量计范围窄，阀门尺寸不同， 内漏量差别很大，不同阀门需要采用不同测量范围的流量计，实施成本高，而且不同流量计 之间的相应差异，难以保证数据可靠。另外，石化生产装置中，除少数开口管线背压为大气 外，多数阀门有背压，上述技术的试验阀门背压是通过收集罐实现的，无法自由设置，因此 难以满足模拟石化生产多工况。现有试验采用刚性管线连接各部件，难以适用不同标准或 不同压力等级或不同类型的石化阀门，模拟阀门类别受到很大限制。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种模拟气体阀门内漏的试 验装置及试验方法，设计合理，克服了现有技术受流量计测量范围的限制，适用范围广，操 作简易，节约成本，具有良好的效果。
[0007] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0008] 一种模拟气体阀门内漏的试验装置，包括主管线、仪表管线、压力信号线和控制信 号线，还包括空气压缩机、储气罐、缓冲罐、试验阀门组、差压计、参比罐、温度计、空压机控 制系统、第一调压阀、第二调压阀、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第一仪表阀门、第二仪表 阀门、第三仪表阀门以及第六"8"字型盲板，所述空气压缩机、储气罐、第一阀门、第一调压 阀、缓冲罐、第二阀门、试验阀门组、第二调压阀、第三阀门和第六"8"字型盲板通过主管线 依次连接，所述储气罐、第一仪表阀门、参比罐、第二仪表阀门、差压计和第三仪表阀门通过 仪表管线依次连接，所述温度计设置在储气罐之上，所述空气压缩机和空压机控制系统通 过控制信号线连接。
[0009] 优选地，所述空压机控制系统和储气罐通过压力信号线连接。
[0010] 优选地，所述第一调压阀通过压力信号线和试验阀门组一侧即第二阀门靠近试验 阀门组一侧连接。
[0011] 优选地，所述第二调压阀通过压力信号线和试验阀门组一侧即第二调压阀靠近试 验阀门组一侧连接。
[0012] 优选地，所述试验阀门组包括第一试验管线、第二试验管线、第三试验管线、第一 试验汇线和第二试验汇线，所述第一试验管线上依次设置有第一"8"字型盲板、第一波纹管 和第一试验阀门，所述第二试验管线上依次设置有第二"8"字型盲板、第二波纹管和第二试 验阀门，所述第三试验管线上依次设置有第三"8 "字型盲板、第三波纹管和第三试验阀门， 所述第一试验汇线设置在第二阀门和试验阀门组之间的主管线和靠近第一"8"字型盲板一 端的第一试验管线相连接处，所述第二试验汇线设置在第二调压阀和试验阀门组之间的主 管线和靠近第一试验阀门一端的第一试验管线相连接处。
[0013] 优选地，所述第一试验汇线上设置有第四"8"字型盲板，所述第一试验汇线将第一 试验管线、第二试验管线和第三试验管线的一端连接在一起。
[0014] 优选地，所述第二试验汇线上设置有第五"8"字型盲板，所述第二试验汇线将第一 试验管线、第二试验管线和第三试验管线的另一端连接在一起。
[0015] 优选地，所述主管线公称直径在DN50~DN100范围内，所述第一试验汇线管径和 第二试验汇线管径为所述主管线公称直径的3至5倍，所述第一试验管线、第二试验管线和 第三试验管线管径为所述主管线公称直径的0. 5至3倍，所述第一波纹管、第二波纹管和第 三波纹管最大伸缩范围不低于与其连接的试验管线管径的二分之一。
[0016] 此外，本发明还提到一种模拟气体阀门内漏的试验方法，该方法采用上述的一种 模拟气体阀门内漏的试验装置，按如下步骤进行：
[0017] 步骤1:储气罐充气
[0018] 关闭储气罐与第一调压阀主管线上的第一阀门，打开第一仪表阀门、第二仪表阀 门和第三仪表阀门，根据储气罐的工作压力、第一调压阀的调压特性和试验方案，设置空 气压缩机的启动压力和停机压力，空压机控制系统通过压力信号线采集储气罐的压力信 号，通过控制信号线控制空气压缩机的开停，开启空气压缩机，直到储气罐达到设定停机压 力；
[0019] 步骤2:设置试验压力
[0020] 将试验阀门组的第一试验阀门、第二试验阀门和第三试验阀门关闭，将第一"8"字 型盲板、第二"8"字型盲板、第三"8"字型盲板、第四"8"字型盲板和第五"8"字型盲板关 闭，第一调压阀通过压力信号线从试验阀门组上游即第二阀门靠近试验阀门组一侧取压， 根据第一调压阀的工作特性，在低于储气罐空气压力范围内设定第一调压阀的控制压力； 第二调压阀通过压力信号线从试验阀门组下游即第三阀门靠近试验阀门组一侧取压，根据 第二调压阀的工作特性，第二调压阀的设定压力低于第一调压阀的设定压力；
[0021] 步骤3 :设置试验阀门组
[0022] 确定进行模拟试验的阀门，以第一试验阀门为例，将第一盲板置于开状态，将第二 "8"字型盲板、第三"8"字型盲板、第四"8"字型盲板和第五"8"字型盲板置于关状态，缓慢 微开第一试验阀门，模拟阀门内漏的状态；也可采用生产中疑似泄漏的阀门或特别加工的 阀门进行试验，通过第一波纹管的伸缩，更换不同阀体长度的阀门进行试验；
[0023] 步骤4 :本底测试
[0024] 依次打开第一阀门、第二阀门，将第六"8"字型盲板置于开状态，打开第三阀门，待 第一调压阀和第二调压阀工作稳定后，关闭第三阀门，将第六"8"字型盲板置于关状态，关 闭第一仪表阀门，开始计时，记录测试持续时间△ tb，通过差压计读取参比罐与储气罐之间 的本底压差；
[0025] 步骤5 :模拟内漏测试
[0026] 打开第一仪表阀门，将第六"8"字型盲板置于开状态，打开第三阀门，待第一调压 阀和第二调压阀工作稳定后，关闭第一仪表阀门，开始计时，直到差压计明显检出参比罐与 储气罐压力差为止，停止计时，记录试验持续时间A t，通过温度计记录储气罐的温度，通过 差压计读取参比罐与储气罐之间的压差；
[0027] 根据下列公式计算出第一试验阀门的泄漏率：
[0029] 式中，QM为阀门泄漏率，单位为kg/h ; y为空气摩尔质量，0. 029kg/mol ;Vn为储气 罐及与其压力相同的管线的容积，单位为m3;R为理想气体常数，8. 314472m3 *Pa~。厂1 ?!(、 Tn为储气罐内空气温度，单位为K ; △ t为模拟内漏试验持续时间，单位为s ; △ t b为本底测 试持续时间，单位为s ; APAtS模拟内漏测试，经过At时间后的参比罐与储气罐压差，单 位为Pa 为本底测试，经过Atb时间后参比罐与储气罐本底压差，单位为Pa ;
[0030] 步骤6 :恢复装置
[0031 ] 依次关闭第一阀门、第二阀门和第三阀门，打开第一仪表阀门。
[0032] 优选地，