调节阀故障自检装置及方法与流程

1.本发明涉及阀门结构技术领域，尤其是涉及一种调节阀故障自检装置及方法。


背景技术：

2.随着航运业的快速发展，海洋污染也随之越来越严重，因此在船舶动力方面，以lng(液态天然气)为燃料的船用双燃料供气系统逐渐成为主流方向。为船舶发动机输送燃料时，需要调节阀来控制燃料的输送量，因此对阀门的开度进行监测和控制变得尤为重要。
3.而现有的部分普通调节阀虽然具有反馈功能却不具有阀位自检功能，阀门无法自证自己给出的反馈信号是正确的。同时由于管道内的液压不稳定以及阀门的频繁开关动作使得阀门结构磨耗增加，极易导致阀门损坏，比如调节阀的填料函泄漏、阀门开度为零时阀门并没有完全闭合等常见问题。而这种损坏短时间内根本无法被发现，当造成船舶供气系统不稳定后，船舶只能停船靠岸等待专业工程师对整套供气系统进行故障排查维修，浪费大量人力物力，大大降低经济效益，直接影响船东的生产经营。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种调节阀故障自检装置及方法，旨在解决或至少部分解决上述背景技术存在的不足，能够监测因填料泄漏导致的调节阀故障，降低系统的运行风险和运维成本。
5.本发明提供一种调节阀故障自检装置，包括调节阀，所述调节阀包括阀体、阀盖和阀杆，所述阀盖位于所述阀体的一侧并与所述阀体相连，所述阀盖内设有填料函，所述阀杆活动穿设于所述填料函中并与所述填料函紧密接触，所述调节阀故障自检装置还包括压力传感器和控制模块，所述压力传感器设置于所述阀杆上且夹设于所述阀杆与所述填料函之间，所述压力传感器与所述控制模块信号连接。
6.进一步地，当所述调节阀的开度为零时，所述压力传感器的位置与所述填料函靠近所述阀体一端的端部相对应。
7.进一步地，所述压力传感器包括第一压力传感器和第二压力传感器，所述第一压力传感器和所述第二压力传感器分别设置于所述阀杆的相对两侧。
8.进一步地，所述调节阀还包括阀芯和与所述阀芯配合的阀座，所述阀芯和所述阀座均设置于所述阀体内，所述阀杆的一端穿过所述填料函后与所述阀芯相连；所述调节阀故障自检装置还包括流量传感器，所述流量传感器靠近所述阀芯与所述阀座的接触位置处设置，所述流量传感器与所述控制模块信号连接。
9.进一步地，所述阀体内设有阀腔，所述阀体的一侧设有与所述阀腔连通的进口，所述流量传感器设置于所述阀座上靠近所述进口的一端。
10.进一步地，所述流量传感器包括第一流量传感器和第二流量传感器，所述第一流量传感器和所述第二流量传感器分别设置于所述阀芯的相对两侧。
11.进一步地，所述调节阀故障自检装置还包括报警装置，所述报警装置与所述控制
模块信号连接。
12.进一步地，所述报警装置包括声光报警器和显示屏，所述声光报警器和所述显示屏均与所述控制模块信号连接。
13.进一步地，所述调节阀故障自检装置还包括通讯模块，所述通讯模块同时与所述控制模块和所述报警装置信号连接，所述控制模块通过所述通讯模块与所述报警装置信号连接。
14.本发明还提供一种调节阀故障自检方法，运用于以上所述的调节阀故障自检装置，所述调节阀故障自检方法包括：
15.对调节阀进行极限值实验，使所述调节阀重复性工作，直至所述调节阀内的填料函发生泄漏，获取压力传感器在所述填料函发生泄漏时的临界压力值p
临
；
16.获取所述压力传感器在所述调节阀工作时的压力值p
工作
；当p
工作
＞p
临
时，则认为所述调节阀正常工作；当p
工作
≤p
临
时，则认为所述调节阀发生填料函泄漏。
17.进一步地，所述调节阀故障自检方法还包括：
18.获取流量传感器在所述调节阀的开度为零时的流量值qs；当qs小于设定值q
标准
时，则认为所述调节阀正常工作；当qs≥q
标准
时，则认为所述调节阀发生阀门开度故障。
19.进一步地，所述设定值q
标准
为所述流量传感器在所述调节阀的开度为最小刻度值时的流量值。
20.进一步地，当所述调节阀发生填料函泄漏和/或阀门开度故障时，控制模块控制报警装置发出相应的报警信号。
21.本发明提供的调节阀故障自检装置，通过设置压力传感器以检测阀杆与填料函之间的压力，并通过对压力传感器在调节阀工作时的压力值与调节阀在发生填料函泄漏时的临界压力值进行比较，来判断调节阀在工作时是否发生填料函泄漏，从而能够实时监测调节阀的状态，提高了调节阀的可靠性，降低了系统的运行风险和运维成本。
附图说明
22.图1为本发明实施例中调节阀的截面示意图。
23.图2为本发明实施例中调节阀故障自检装置的信号连接示意图。
具体实施方式
24.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
25.本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
26.如图1及图2所示，本发明实施例提供的调节阀故障自检装置，包括调节阀1，调节阀1包括阀体11、阀盖12和阀杆13，阀盖12位于阀体11的一侧并与阀体11相连，阀盖12与阀体11通过螺栓(图未标号)固定连接。阀盖12内设有填料函121，阀杆13活动穿设于填料函121中并与填料函121紧密接触，填料函121用于阀杆13与阀盖12之间的密封。
27.进一步地，如图1所示，在本实施例中，调节阀1还包括阀芯14和与阀芯14配合的阀座15，阀芯14和阀座15均设置于阀体11内，阀杆13的一端穿过填料函121后与阀芯14相连。
阀体11内设有阀腔111，阀体11的一侧设有进口112，阀体11的另一侧设有出口113，进口112和出口113均与阀腔111连通，阀芯14位于阀腔111内并能够在阀腔111内上下移动。
28.具体地，调节阀1的工作原理为：流体(液体/气体)从进口112进入阀腔111内，并从出口113流出至阀腔111外(阀腔111作为流体流通的流道)。当阀杆13上下移动时，阀芯14能够在阀杆13的带动下上下移动，以实现开闭阀门以及调节流量大小的功能。当调节阀1的开度为零时(即图1所示的状态)，阀芯14的下端与阀座15相抵靠，从而将阀腔111的左右两侧阻断，即调节阀1为关闭状态；当阀杆13向上移动时，阀芯14在阀杆13的带动下向上移动，使得阀腔111的流通截面积增大，即流体通过调节阀1的流量增大；反之，当阀杆13向下移动时，阀芯14在阀杆13的带动下向下移动，使得阀腔111的流通截面积减小，即流体通过调节阀1的流量减小。调节阀1的结构及功能可参考现有技术，在此不赘述。
29.进一步地，如图1及图2所示，在本实施例中，调节阀故障自检装置还包括压力传感器2和控制模块6(控制模块6可以为plc)，压力传感器2设置于阀杆13上且夹设于阀杆13与填料函121之间，压力传感器2与控制模块6信号连接。
30.具体地，随着调节阀1的持续性工作，阀杆13与填料函121之间会存在磨损(两者之间的间隙会越来越大，最终使得填料函121泄漏。当然，填料函121泄漏也有可能是其它原因造成：例如阀杆13锈蚀、弯曲，填料使用时间过久老化，操作不当等)，阀杆13与填料函121之间的相互作用力也越来越小，两者之间相应的压力值也越来越小。当调节阀1内填料函121发生泄露时，阀杆13与填料函121之间会存在一个临界压力值。本实施例利用压力传感器2检测阀杆13与填料函121之间的压力，并通过对压力传感器2在调节阀1工作时的压力值与调节阀1在发生填料函121泄漏时的临界压力值进行比较，来判断调节阀1在工作时是否发生填料函121泄漏，从而能够实时监测调节阀1的状态，提高了调节阀1的可靠性，降低了系统的运行风险和运维成本。
31.进一步地，如图1所示，在本实施例中，压力传感器2为薄壁形结构，从而不影响阀杆13的上下移动。
32.进一步地，如图1所示，在本实施例中，当调节阀1的开度为零时，压力传感器2的位置与填料函121靠近阀体11一端的端部相对应(即压力传感器2的位置与填料函121的下端相对应)，从而使得压力传感器2始终位于阀杆13与填料函121之间，即阀杆13在向上或向下移动时，压力传感器2始终不会露出至填料函121的范围外，使得压力传感器2一直能够检测阀杆13与填料函121之间的压力值。
33.进一步地，如图1所示，在本实施例中，压力传感器2包括第一压力传感器21和第二压力传感器22，第一压力传感器21和第二压力传感器22分别设置于阀杆13的相对两侧。
34.具体地，在本实施例中，通过设置两个压力传感器2(第一压力传感器21和第二压力传感器22)，在检测阀杆13与填料函121之间的压力时，可取第一压力传感器21和第二压力传感器22测量值的平均值，从而使测量结果更加准确。同时，当其中一个压力传感器2损坏后，另外一个压力传感器2可作为备用。
35.进一步地，如图1及图2所示，在本实施例中，调节阀故障自检装置还包括流量传感器3，流量传感器3靠近阀芯14与阀座15的接触位置处设置，流量传感器3与控制模块6信号连接。同时，控制模块6还与调节阀1的控制器(图未示)信号连接，以向控制模块6传输调节阀1的开度信息。
36.具体地，当调节阀1的开度为零时，调节阀1可能出现不完全闭合的情况(即阀芯14与阀座15接触不良，两者之间存在间隙)，此时有部分流体通过阀芯14与阀座15之间的间隙流过，使调节阀1出现阀门开度故障。本实施例利用流量传感器3检测调节阀1的开度为零时阀芯14与阀座15接触位置处流体泄漏的流量，并将流体泄漏的流量值与设定值进行比较，从而判断调节阀1是否出现阀门开度故障，从而能够实时监测调节阀1的状态，进一步提高了调节阀1的可靠性，降低了系统的运行风险和运维成本。
37.进一步地，如图1所示，在本实施例中，流量传感器3设置于阀座15上靠近进口112的一端(即阀座15的下端)，从而能够准确地获取调节阀1的开度为零时阀芯14与阀座15接触位置处流体泄漏的流量值。
38.具体地，由于当调节阀1的开度为零时，若调节阀1出现阀门开度故障，流体泄漏的流量值一般很小，若将流量传感器3设置于阀座15上靠近出口113的一端(即阀座15的上端)，则可能出现流量传感器3无法准确获取流体泄漏的流量值的问题(由于流体泄漏的流量一般很小，且流体在经过阀芯14后存在压降，使得流量信号减弱，从而使流量传感器3检测结果不准确)。同时，若将流量传感器3设置于阀座15与阀芯14之间(即两者接触位置处)，则可能会影响阀座15与阀芯14之间的密封性能。
39.进一步地，如图1所示，在本实施例中，流量传感器3包括第一流量传感器31和第二流量传感器32，第一流量传感器31和第二流量传感器32分别设置于阀芯14的相对两侧。
40.具体地，在本实施例中，通过设置两个流量传感器3(第一流量传感器31和第二流量传感器32)，在检测调节阀1的开度为零时阀芯14与阀座15接触位置处流体泄漏的流量值时，可取第一流量传感器31和第二流量传感器32测量值的平均值，从而使测量结果更加准确。同时，当其中一个流量传感器3损坏后，另外一个流量传感器3可作为备用。
41.进一步地，如图2所示，在本实施例中，调节阀故障自检装置还包括报警装置4，报警装置4与控制模块6信号连接。
42.进一步地，如图2所示，在本实施例中，报警装置4包括声光报警器41和显示屏42，声光报警器41和显示屏42均与控制模块6信号连接。
43.进一步地，如图2所示，在本实施例中，调节阀故障自检装置还包括通讯模块5，通讯模块5同时与控制模块6和报警装置4信号连接，控制模块6通过通讯模块5与报警装置4信号连接，即通过通讯模块5可实现控制模块6与报警装置4的远程无线连接(即不通过线缆连接)，从而方便安装。当然，在其它实施例中，控制模块6与报警装置4也可以通过线缆连接。
44.具体地，在本实施例中，当调节阀1发生填料函泄漏和/或阀门开度故障时，控制模块6控制报警装置4发出相应的报警信号，例如：当调节阀1发生填料函泄漏时，声光报警器41发出声光报警，同时显示屏42显示相关的压力报警信息，提示员工对调节阀1进行检修；当调节阀1发生阀门开度故障时，声光报警器41发出声光报警，同时显示屏42显示相关的流量报警信息，提示员工对调节阀1进行检修。
45.进一步地，在本实施例中，调节阀1的外表面上设置有小型的控制箱(图未示)，控制模块6设置于控制箱内，从而方便控制模块6的安装以及对调节阀1的控制。
46.本发明实施例还提供一种调节阀故障自检方法，运用于以上所述的调节阀故障自检装置，该调节阀故障自检方法包括：
47.对调节阀1进行极限值实验，使调节阀1重复性工作，直至调节阀1内的填料函121
发生泄漏，获取压力传感器2在填料函121发生泄漏时的临界压力值p
临
；
48.获取压力传感器2在调节阀1工作时的压力值p
工作
；当p
工作
＞p
临
时，则认为调节阀1正常工作；当p
工作
≤p
临
时，则认为调节阀1发生填料函泄漏。
49.进一步地，该调节阀故障自检方法还包括：
50.获取流量传感器3在调节阀1的开度为零时的流量值qs；当qs小于设定值q
标准
时，则认为调节阀1正常工作；当qs≥q
标准
时，则认为调节阀1发生阀门开度故障。
51.优选地，该设定值q
标准
为流量传感器3在调节阀1的开度为最小刻度值时的流量值，从而便于为各类调节阀1的设定值q
标准
制定标准(当然，设定值q
标准
也可以根据实际需求设定)。流量传感器3在调节阀1的开度为最小刻度值时的流量值可通过计算得知，也可以通过实验数据得知(例如：先在一个正常工作的调节阀1内设置流量传感器3，然后将调节阀1的开度调节为最小刻度值位置，记录此时流量传感器3的读数，即为设定值q
标准
)。
52.具体地，不同种类的调节阀1，其对应的最小开度也不同，例如：单座截止型调节阀的最佳调节开度为：25％-75％(即其最小开度为25％)；笼式导向调节阀的最佳调节开度为：15％-85％(即其最小开度为15％)；蝶阀属于快开阀，其最佳调节开度为：5-30％(即其最小开度为5％)。
53.进一步地，当调节阀1发生填料函泄漏和/或阀门开度故障时，控制模块6控制报警装置4发出相应的报警信号。
54.具体地，本实施例中调节阀故障自检装置的工作流程为：
55.1、关于填料函泄漏故障：对调节阀1进行极限值实验，使调节阀1重复性工作，直至调节阀1内的填料函121发生泄漏(随着调节阀1的持续性工作，阀杆13与填料函121之间的相互作用力越来越小，两者之间相应的压力值也越来越小)，获取压力传感器2在填料函121发生泄漏时的临界压力值p
临
(填料函121泄漏前的最小压力值)并将该临界压力值p
临
传输至控制模块6；
56.控制模块6读取压力传感器2在调节阀1工作时的压力值p
工作
(若压力传感器2有两个，则取该两个压力传感器2测量值的平均值)，控制模块6对p
工作
和p
临
的大小进行比较，当p
工作
＞p
临
时，则认为调节阀1正常工作；当p
工作
≤p
临
时，则认为调节阀1发生填料函泄漏，此时控制模块6控制声光报警器41发出声光报警，同时控制显示屏42显示相关的压力报警信息，提示员工对调节阀1进行检修。
57.2、关于阀门开度故障：当调节阀1的开度为零时(调节阀1的控制器将调节阀1的开度信息传递给控制模块6)，保持一段时间流量传感器3的数值稳定后，控制模块6读取流量传感器3的流量值qs(若流量传感器3有两个，则取该两个流量传感器3测量值的平均值)，控制模块6对qs和q
标准
的大小进行比较，当qs小于设定值q
标准
时，则认为调节阀1正常工作；当qs≥q
标准
时，则认为调节阀1发生阀门开度故障，此时控制模块6控制声光报警器41发出声光报警，同时控制显示屏42显示相关的流量报警信息，提示员工对调节阀1进行检修，以减少后期人力物力的投入，降低系统的运行风险和运维成本。
58.本发明实施例提供的调节阀故障自检装置及方法，能够有效对调节阀1最常见的两大故障(填料函泄漏和阀门开度故障)进行监测，其优点包括：
59.1、利用压力传感器2检测阀杆13与填料函121之间的压力，并通过对压力传感器2在调节阀1工作时的压力值与调节阀1在发生填料函121泄漏时的临界压力值进行比较，来
判断调节阀1在工作时是否发生填料函121泄漏，从而能够实时监测调节阀1的状态，提高了调节阀1的可靠性，降低了系统的运行风险和运维成本；
60.2、利用流量传感器3检测调节阀1的开度为零时阀芯14与阀座15接触位置处流体泄漏的流量，并将流体泄漏的流量值与设定值进行比较，从而判断调节阀1是否出现阀门开度故障，从而能够实时监测调节阀1的状态，进一步提高了调节阀1的可靠性；
61.3、该调节阀故障自检装置结构简单，安装、使用方便，可在调节阀1工作时实现对调节阀1的自检。
62.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。