某型艦船閥門內(nèi)漏溫差檢測法可行性研究

劉 波，吳真光，劉廣棟

(1.91872部隊，山東 青島 266012;2.92330部隊，山東 青島 266000)

眾所周知，管內(nèi)介質(zhì)的隔斷是靠閥心和閥座表面密封來實現(xiàn)的。然而，由于兩密封面的平面度引起的黏著磨損造成公差增大，堅硬粒子在荷載作用下產(chǎn)生的沖蝕，泡點狀態(tài)液體壓力變化形成汽泡產(chǎn)生的汽蝕以及耐蝕材料保護膜的破壞，裸露金屬在腐蝕環(huán)境的腐蝕及人為操作不當(dāng)均可導(dǎo)致閥心、閥座密封失效，使閥門出現(xiàn)內(nèi)漏［1］。時有發(fā)生的介質(zhì)污染、某些火災(zāi)爆炸、中毒事故都是閥門內(nèi)漏造成的。艦船上閥門一旦出現(xiàn)內(nèi)漏或失靈，就會造成嚴(yán)重事故，甚至艇毀人亡［2］。

國外從20世紀(jì)60年代起就開展了閥門泄漏檢測技術(shù)的研究，部分研究成果已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用［3］。目前，我國在這方面還只是處于理論研究階段，沒有實用的產(chǎn)品?；跈z測高溫介質(zhì)斷流后閥門發(fā)生內(nèi)漏時閥門前后溫度的差異值，來確定閥門的內(nèi)漏情況，筆者搭建了模擬泄漏管道溫差檢測實驗臺，并提出了一套經(jīng)濟、實用、簡便的檢測方法。

1 試驗方案

搭建模擬泄漏管道溫差檢測實驗臺，在艦船閥門進水口前20 mm布置一個溫度傳感器，在出水口后每隔20 mm布置3個溫度傳感器，并使用TF8溫度控制器顯示管道各監(jiān)測點實時溫度，出現(xiàn)內(nèi)漏事故后，記錄并分析傳感器溫度值，來確定閥門的內(nèi)漏情況。模擬泄漏溫差檢測實驗臺的基本組成:蓄水池、水泵、主管道、模擬泄漏管道、艦船用DN50閘閥、PT100貼片式溫度傳感器、TF8溫度控制器、PC數(shù)據(jù)處理端。

2 方案介紹

1)采用PT100貼片式溫度傳感器和TF8溫度控制器對閥門兩側(cè)進行溫度實時監(jiān)測。

2)模擬不同泄漏量狀態(tài)，記錄并分析不同泄漏量狀態(tài)下閥門前后溫度變化及溫差變化。

3)PT100貼片式溫度傳感器測溫分辨率為0.1℃，測溫精度為0.5%FS，測溫范圍為 －199.9～610℃，系統(tǒng)中所有監(jiān)測點的單次測量時間10 s。

泄漏判定:主管道正常運行時，模擬泄漏管道無介質(zhì)流通，閥門附近溫度場分布應(yīng)處于穩(wěn)定趨勢下，如圖1所示。當(dāng)某一時刻閥門發(fā)生內(nèi)漏時，閥門附近產(chǎn)生溫度場的突然變化，通過傳感器即時監(jiān)測到其溫度變化。采集數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行圖形化分析，即可根據(jù)溫差變化曲線判斷閥門是否發(fā)生內(nèi)漏及內(nèi)漏量大小。

圖1 閥門未泄漏時測點溫度變化曲線

溫差檢測法方案詳細(xì)說明:①搭建模擬泄漏溫差檢測實驗臺，選用齒輪泵作介質(zhì)循環(huán)動力，管道材料選用DN50型號的UPVC材料，閥門為艦船用DN50閘閥，采用主副管道、雙出水口布置。主管道用于水的循環(huán)，裝有閘閥的副管道作為模擬泄漏管道。②在閥門出入水口兩側(cè)布置PT100貼片式溫度傳感器，并連接至TF8溫度控制器。③恒定水溫，開啟水泵，模擬管道正常運行狀態(tài)，扭轉(zhuǎn)閥門開關(guān)模擬閥門不同泄漏量的狀態(tài)。實驗恒定水溫35℃，分別采集泄漏量為12.5 mm3/s、50 mm3/s、100 mm3/s、300 mm3/s時各傳感器溫度數(shù)據(jù)。

實驗數(shù)據(jù)分析如圖2和圖3所示。

圖2 不同泄漏量狀態(tài)下各傳感器溫度變化曲線

由圖2可以明顯的觀察到，在閥門未發(fā)生內(nèi)漏狀態(tài)下和發(fā)生內(nèi)漏后閥門附近溫度場的變化 (時間前50 s為未泄漏狀態(tài))，并可總結(jié)出以下幾點規(guī)律:①閥門未發(fā)生內(nèi)漏時，由于管道的熱傳導(dǎo)，致使閥門前后溫度有一定的溫差，在水溫恒定35℃狀態(tài)下，恒定溫差值約為1.1～1.5之間。②當(dāng)閥門發(fā)生內(nèi)漏后，閥門前后溫度場發(fā)生突變，由圖3可以明顯的觀察到溫度突變。③經(jīng)過一段時間后閥門前后溫差基本保持恒定。④泄漏量越大，閥門進出水口溫差越小，各傳感器溫度趨于穩(wěn)定的時間越短。⑤發(fā)生內(nèi)漏時，進出水口溫差呈現(xiàn)先升高再降低的變化狀態(tài)，然后趨于穩(wěn)定，如圖3所示。因此，當(dāng)檢測艦船閥門是否發(fā)生內(nèi)漏時，就可采用這種方法，一旦閥門進出水口產(chǎn)生一定的溫差變化，并呈現(xiàn)一定規(guī)律時就可判斷出該閥門是否發(fā)生內(nèi)漏，以及界定出內(nèi)漏泄漏量的范圍。

3 方案特點

該方案采用PT100溫度傳感器及TF8溫度控制器對閥門進出水口溫度進行檢測，對數(shù)據(jù)稍作分析就可以判斷出閥門是否發(fā)生內(nèi)漏，具有方便、經(jīng)濟、實用的特點， 既可作為艦船日常維護的檢測手段，也可作為艦船日常實時監(jiān)測手段。

圖3 不同泄漏量狀態(tài)下閥門進出水口溫差變化曲線

另外，該方案可優(yōu)化性高，目前數(shù)據(jù)處理使用PC電腦，以后可采用PLC技術(shù)，將數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)分析模塊綜合在一起，使檢測變得更加靈活自由，并可實現(xiàn)該產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化。

4 總結(jié)

閥門內(nèi)漏是伴隨閥門使用出現(xiàn)的故障方式，而且不易被發(fā)現(xiàn)和檢測［4］，本文提出的溫差檢測法是基于某艦船閥門內(nèi)漏的故障而開展的檢測技術(shù)研究，經(jīng)過實驗驗證分析，可以直接應(yīng)用于所有艦船閥門內(nèi)漏的檢測，對增加閥門的檢測手段，及時發(fā)現(xiàn)閥門故障，降低維修保障費用有重要意義。將直接為提高艦船閥門維修保障能力、降低閥門內(nèi)漏引起的系統(tǒng)故障、提高艦船的安全性，提供檢測方法和技術(shù)支持。

［1］陳讓曲，趙聲玉.閥門的泄漏與控制 ［J］.通用機械，2005(2):11.

［2］暢海芳.閥門內(nèi)漏治理大有可為 ［J］.電力安全技術(shù)，2009，11(5):57－59.

［3］戴光，王新穎，張穎，等.承壓閥門內(nèi)漏聲學(xué)檢測方法 ［J］.大慶石油學(xué)院學(xué)報，2003，27(3):70－73.

［4］高開科.低泄漏閥門試驗標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用 ［J］.閥門，2004(2):28－29.