基于超声阻抗识别的阀门填料密封气体泄漏在线检测.pdf
《基于超声阻抗识别的阀门填料密封气体泄漏在线检测.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于超声阻抗识别的阀门填料密封气体泄漏在线检测.pdf(7页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、 年 月第 卷 第 期润滑与密封 :文献引用:郭远顺,于新海,白杉,等基于超声阻抗识别的阀门填料密封气体泄漏在线检测润滑与密封,():,():基金项目:国家自然科学基金面上项目()收稿日期:;修回日期:作者简介:郭远顺(),男,硕士研究生,研究方向为阀门泄漏智能监测。:。通信作者:于新海(),男,博士,教授,主要研究方向为智能监测与智能制造。:。基于超声阻抗识别的阀门填料密封气体泄漏在线检测郭远顺 于新海 白 杉 尹朝林 张 涛(华东理工大学承压系统与安全教育部重点实验室 上海;中广核研究院有限公司广东深圳;中广核核电运营有限公司 广东深圳)摘要:目前阀门填料密封缺乏一种适用面广、成本低、精度
2、高的气体泄漏在线检测技术,为此提出一种基于超声阻抗识别的阀门填料密封气体泄漏在线检测方法,该方法通过收集阀杆处泄漏的气体,使之通入检测液体中产生气泡,通过超声传感器识别气泡的阻抗来对气泡进行计数,从而实现气体泄漏量的测量。搭建基于高速摄像的气泡上浮动力学实验装置,系统研究采用水和离子液体作为检测液体对气体泄漏检测精度的影响,设计了超声传感信号采集和无线通信的软硬件系统,编制了 程序,实现了阀门填料密封气体泄漏远程在线检测,检测值的误差小于。关键词:泄漏;阀门;填料密封;在线检测;挥发性有机物中图分类号:(,;,;,):,:;随着节能和环保意识的不断加强,工业界对使用、制造或运输有毒、危险流体介
3、质相关装置中的挥发性有机物()的逸散也越来越重视。的逸散主要来源于阀门(占比)和管道及设备的法兰(占比),而阀门的 逸散主要来自阀门阀杆的填料密封处。在线运行的阀门所出现的故障或缺陷中,因填料失效而引起回路内介质外漏的事件占有很高的比例。填料泄漏的主要原因是介质分子对填料的 种作用形式,包括介质分子的渗透泄漏(非界面)、介质分子的“楔入”穿越(界面)、介质分子的“全压效应”(界面)、介质分子的撞击力嵌入(气体介质)、介质分子的斥力挤出(液体介质)以及介质分子的斥力挤入(液体介质)。若介质分子对填料作用被阻止,即密封有效,未被阻止,则密封失效。目前阀门生产企业主要是根据标准“”,采用氦质谱仪检测
4、阀杆填料密封泄漏率。但此方法只适合于阀门出厂试验,由于试验过程中需要包裹填料密封且需在阀门内通入氦气,所以无法实现阀门填料密封泄漏的在线检测。在役的阀门填料密封泄漏检测主要是基于光谱检测仪或者分子浓度检测仪。分子浓度检测仪可以检测阀门的微泄漏,但操作繁琐、效率低,无法实现在线检测。对于高温介质的阀门,工业现场也可以通过红外热成像仪对阀门填料密封泄漏进行检测,但这只是一种定性的方法。孙锐等人基于氢气气体传感器对氢气阀门填料密封泄漏进行研究,但气体传感器对气体具有选择性,适用面较窄。戴文柏等设计了一款用于阀门填料函泄漏量定量检测的试验装置,但该装置复杂且不能实现在线监测。张鹰等人发明了一种纯机械式
5、气体泄漏监测装置及方法,但无法实现信号的实时传输,不适合阀门密封在线的自动监测。马志刚等将 热式质量流量计与引漏管快速无泄漏连接,通过流量计实时测量了泄漏气体的流量。但 热式质量流量计加工工艺复杂,成本高。如何实现阀门填料密封气体泄漏在线检测一直是行业关注的焦点,目前并没有适用面广、成本低、精度高的工业化技术方法。针对以上问题,本文作者提出一种基于超声阻抗识别的阀门填料密封气体泄漏在线检测技术。通过收集阀杆处泄漏的气体,使之通入检测液体中产生气泡,通过超声传感器识别气泡的阻抗来对气泡进行计数,从而实现气体泄漏量的测量。文中搭建了基于高速摄像的气泡上浮动力学实验装置,系统研究了采用水和离子液体作
6、为检测液体对气体泄漏检测精度的影响,设计了超声传感信号采集和无线通讯的软硬件系统,编制了 程序,实现了阀门填料密封气体泄漏远程在线检测。实验部分 检测原理和方法文中设计的检测方法,是通过将泄漏气体引入到液体中产生上浮的气泡,对气泡进行计数来换算成气体流量,从而实现对泄漏气体流量的测量。气泡的计数是通过安装于矩形液体管两侧的超声传感器来实现的。超声传感器基于压电晶片的压电效应,当规律的电信号作用于压电晶片,则压电晶片产生机械振动,发出超声波信号。当超声波信号作用于压力晶片时,晶片的机械振动又会转换成电信号,电信号可以被接收和处理。文中,超声波发射探头产生的超声波信号穿过传感器外壳、液体管的管壁、
7、管内液体后被接收超声波探头采集到;而液体中的气泡改变了液体总体的超声波阻抗,通过超声传感器可测量阻抗变化的次数;阻抗变化的次数对应于经过传感器测量区域的气泡数,因而可精确对上浮气泡计数,从而获得泄漏的气体流量。检测流程阀杆填料密封泄漏检测装置主要分为 个部分:()收集阀杆填料处泄漏的气体,并将该气体导入检测用的液体管中;()气体在液体管中形成大小适当并稳定上浮的气泡;()通过超声传感器对气泡进行检测;()接收超声传感器的信号,对气泡进行计数,实现气体外泄的实时检测。图 所示为阀门填料密封气体泄漏在线检测装置示意图。在阀盖上加工有一个垂直于阀杆的通道和另一个平行于阀杆的通道,个 形环分别组装在阀
8、盖内外表面,以确保泄漏气体被通道收集。图 阀门填料密封气体泄漏在线检测装置示意 超声波传感器的直径与厚度分别为 和 ,中心频率为()。当气泡通过超声波传感器所在区域时,传感器接收到的电压值为,否则保持电压 。年第 期郭远顺等:基于超声阻抗识别的阀门填料密封气体泄漏在线检测 文中基于 单片机开发填料泄漏实时检测系统。单片机采集传感器信号,统计单位时间内产生的低电平信号数量。检测主要用到的单片机内部资源包括 口、数据存储器、定时器 计数器、串行 接口,以及发送用于数据远程传输的 模块等。泄漏在线检测服务端主要实现如下几个部分:()基于 通信建立通信方式,接收从信号采集端发送来的数据;()基于 建立
9、数据库,用于存储信号采集端发送到服务端的数据;()搭建 服务器,用于实现泄漏的远程监控,服务器在 系统上搭建,使用基于 开发的 作为开发框架;()搭建手机 端,用于接收后端泄漏量数据并实现可视化。检测液体对气泡上浮动力学的影响 试验装置的搭建为选择适合的检测液体,同时确定矩形管的尺寸的合理性,对气泡在水和离子液体中的气泡上浮动力学进行了实验研究,装置如图 所示。装填有检测液体的矩形管长 、高 、宽 ,材质为有机玻璃。选择空气作为泄漏的气体介质,通过质量流量计来控制泄漏空气的流量。空气通过插入矩形流道的金属短圆管(内径 )进入检测液体管后形成气泡。气泡的上浮动力学行为由高速摄像机()记录。图 气
10、泡上浮动力学的实验装置 实验数据处理实验中气泡形状、气泡上浮速度计算所需测量参数如图 所示。其中计算气泡之间的距离时采用 个气泡中心的距离。为了计算气泡的当量直径,测量了气泡的水平直径和竖直方向的直径。气泡的距离、运动速度、形状、当量直径计算公式分别如式()()所示。()()()()()()()()式中:(,)和(,)是前后 个气泡中心在坐标系中的坐标,从 开始,即第一个气泡的坐标为(,);为气泡上浮相应距离所需要的时间;和 分别是水平直径和垂直直径;是表示任意一个气泡到第一个气泡的距离;表示相邻两个气泡之间的平均速度;是气泡形状参量;是气泡的当量直径。图 气泡上浮动力学测量参数含义示意 结果
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 超声 阻抗 识别 阀门 填料 密封 气体 泄漏 在线 检测
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。