一种可变量程的阀门泄漏检测装置

技术领域

本发明涉及泄漏检测领域，尤其涉及的是一种可变量程的阀门泄漏检测装置。

背景技术

阀门作为油气输送系统中的控制部件，具有截止、调节、导流、稳压、分流和溢流泄压等功能。在油气运输过程中，阀门的泄漏十分普遍，轻则会造成浪费，重则导致严重后果的发生。其中天然气作为居民生活中的必需品，它具有有毒、易燃、易爆等特点。当天然气发生泄漏的时候，会挥发出一氧化碳，使得人们感到头晕、恶心，严重的情况下会让人中毒身亡。而一氧化碳本身是可燃气体，如果空气中泄漏的越多，那么发生火灾的几率就会更高。当天然气泄漏的量达到一定程度就有可能出现危害巨大的爆炸行为。因此，对于该类气体的泄漏检测是生产中不可缺少的一个环节。

对于可能出现的阀门泄漏，大部分采用的方法为保压测试。一般的保压试验就是在系统某一端比如阀门法兰位置连接泵或者压缩机，将介质打入系统，达到预设压力后关闭切断阀。然后经过规范要求的时间，从压力表上读取读数，看是否有减少，是否在合理范围之内。它测试过程需要较长的时间，测量的压力精度并不高，难以定量的确定阀门泄漏速率且对于微小的泄漏速率检测准确性有待提升。

发明内容

本发明提出了一种可变量程的阀门泄漏检测装置，包含一种制造简单、可无极变径使泄漏气体流速满足风速计量程的装置，可对于不同器件进行泄漏检测，适应范围广。

本发明技术方案如下：

一种可变量程的阀门泄漏检测装置，包括泄漏检测管道6，泄漏检测管道6包含可扩张段24、变径管道23、外壁部分和支撑管道19；所述可扩张段24包括柔性布242和可活动金属板241；柔性布242将金属板241包裹在内部，保证气体进入变径管道23不产生泄漏；所述变径管道23包括上支撑32、下支撑33、活动叶片34，在上支撑32板上有一根突起的圆销用以带动活动叶片34活动，而下支撑33板开有方槽使活动叶片34围绕其转动；活动叶片34中间带有外肋板38，其上端面开有槽，所述上支撑32的圆销插入该槽中，用来带动活动叶片34整体转动，下端面有方型突起，方型突起插入下支撑33的方槽中，活动叶片34在下支撑33板上的方槽约束下进行活动；活动叶片上端面外侧也开有孔和大小槽口，用以放置活动块36、压板35和弹簧37；其中弹簧37固定在活动叶片的槽口内，活动块36活动放置在槽口内的弹簧37上，两片压板35使用螺栓与叶片顶部进行连接以将活动块36限定在槽口内；其中变径管道中间的变径层的支撑板与大锥齿轮22进行固定连接，用于实现实时变径。

所述的可变量程的阀门泄漏检测装置，还包括空气压缩机1，储气罐2，开关球阀3，稳压阀4，待测阀5，压力调节阀7，数据采集板卡8和电脑9；利用空气压缩机1向测量装置里送入测试介质，通过储气罐2的压力调节部分来控制送入介质的压力，避免测试时压力过大，同时开关球阀3控制介质的输入，稳压阀4和压力调节阀7分别控制待测阀的进出口压力，在待测阀5前后管道分别装有传感器39，通过数据采集板卡8对介质泄漏速率进行采集，检测的泄漏量数值通过电脑9显示，从而确定阀门的泄漏量准确数值。

所述的可变量程的阀门泄漏检测装置，储气罐2包含罐体和对空气压缩机1输出压力的控制部分，罐体左侧开有检测窗，方便对储气罐进行检修；控制部分包含活塞上止挡板10，泄压阀11，筒体12，活塞13，活塞下止挡板14，检修窗挡板15和格兰头16；活塞上止挡板10为环形多孔板，其内径大于质量块的最大尺寸，且上表面开有小孔通过螺栓与筒体12连接；活塞下止挡板14是多孔板，上板面包含微动开关18，对风力压缩机1进行控制；其中可以通过改变质量块的重量来改变调定压力；当活塞13往下运动，触动下止挡板14上的微动开关18时，通过电路控制风力压缩机开始工作；当活塞13运动到上挡板位置处，通过泄压阀11降低储气罐内的压力。同时泄压阀11上的电接点运动，切断风力压缩机工作来控制测试介质压力，避免检测过程中对测试装置造成伤害。

所述的可变量程的阀门泄漏检测装置，所述支撑管道19包含两侧的支撑部分和中间的可变长度软管21，两侧支撑部分对变径部分以及内部的叶轮式风速计进行支撑；支撑管道19开有圆形孔，用于安装小锥齿轮28。

所述的可变量程的阀门泄漏检测装置，外壁管道25与可扩张段24的连接使用密封垫片26密封连接，保证气流进入管道时不发生泄漏。

所述的可变量程的阀门泄漏检测装置，变径管道23与可扩张段24的可活动金属板241焊接，两端的可扩张段24和变径管道23形成一种文丘里管结构，金属板241可扩张段24可以与变径管道23同时变化；同时柔性布242对金属板241的活动范围进行约束确保管道处于不同直径时不会对外壁部分产生影响。

所述的可变量程的阀门泄漏检测装置，多段变径管道23之间通过叶片端面的活动块36在弹簧作用下顶在与其相邻的活动叶片尾部，实现气密封。

所述的可变量程的阀门泄漏检测装置，在中间段的变径管道23设置有齿轮传动机构，当通过齿轮传动改变管道直径大小时，通过各段活动叶片首尾之间的摩擦力将动力传递到其他各层，最终实现多段变径管道23的整体同时变径。

所述的可变量程的阀门泄漏检测装置，根据权利要求1所述的可变量程的阀门泄漏检测装置，其特征在于，弹簧37与叶片34直接焊接，保证活动块36在轴向方向的活动量，多条弹簧37保证活动块36的运行平稳，防止卡死。

所述的可变量程的阀门泄漏检测装置，压板35上开有通孔，叶片34槽口的端面也开有小孔，通过螺栓10将其进行连接，确保活动块36在径向方向不发生窜动，同时保证气体密封性。

所述的可变量程的阀门泄漏检测装置，上支撑32通过端面突起小圆销与叶片肋板38上的方槽进行连接，保证各叶片在转动时的轨迹与同步性。

所述的可变量程的阀门泄漏检测装置，下支撑33通过端面开的槽口与叶片肋板38上的凸起小方块进行连接，保证各叶片转动的轨迹与同步性。

本发明着眼于阀门泄漏检测领域，解决如下问题：

1、同一检测设备，可以实现泄漏量变化比较大、不同气体泄漏的检测。

2、针对阀门出现微小泄漏时，泄漏介质流量小流速低，低于测量仪器测定下限时，出现风速计等计量装置难以测试的问题，通过减小过流面积使流速增大，从而准确测量出微小泄漏量。

3、对于不同泄漏量幅值变化范围较广，通过改变泄漏检测管道的可变径部分直径，实现对广范围的气体不同泄漏量值的检测。

4、对于不同被测阀的过渡要求，可以改变泄漏检测管道的长度，以满足过渡段的要求。

附图说明

图1为一种可变量程的阀门泄漏检测装置整体示意图。

图2为储气罐示意图

图3为泄漏检测部分剖视图和风速计放大示意图。

图4为泄漏检测部分示意图

图5为支撑管道示意图

图6为变径管道示意图

图7为上下支撑示意图

图8为叶片示意图

图9为储气罐部分零件图

1——空气压缩机，2——储气罐，3——开关球阀，4——稳压阀，5——待测阀，6——泄漏检测管道，7——压力调节阀，8——数据采集板卡，9——电脑，10——活塞上止挡板，11——泄压阀，12——筒体，13——活塞，14——活塞下止挡板，15——检修窗挡板，16——格兰头，17——罐体，18——微动开关，19——支撑管，20——管道密封件，21——可变长度软管，22——大锥齿轮，23——变径管道，231——变径管道首层，232——变径管道中间层，233——变径管道尾层，24——可扩张段，241——金属板，242——柔性布，25——外壁管道，26——垫片，27——圆柱支撑，28——小锥齿轮，29——风速计，30——螺栓，31——螺母，32——上支撑，33——下支撑，34——活动叶片，35——压片，36——活动块，37——弹簧，38——外肋板，39——压力传感器。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。

如图1所示，可变量程的阀门泄漏检测装置包括空气压缩机1，储气罐2，开关球阀3，稳压阀4，待测阀5，泄漏检测管道6，压力调节阀7，数据采集板卡8和电脑9。

储气罐2包含罐体和对空气压缩机1输出压力的控制部分，如图2所示。罐体左侧开有检测窗，方便对储气罐进行检修。控制部分包含活塞上止挡板10、泄压阀11、筒体12、活塞13、活塞下止挡板14、检修窗挡板15和格兰头16。如图9所示，活塞上止挡板10为环形多孔板，其内径大于质量块的最大尺寸，且上表面开有小孔通过螺栓与筒体12连接。活塞下止挡板14是多孔板，上板面包含微动开关18，对风力压缩机1进行控制。其中可以通过改变质量块的重量来改变调定压力。当活塞13往下运动，触动下止挡板14上的微动开关18时，通过电路控制风力压缩机开始工作。当活塞13运动到上挡板位置处，通过泄压阀11降低储气罐内的压力。同时泄压阀11上的电接点运动，切断风力压缩机工作来控制测试介质压力，避免检测过程中对测试装置造成伤害。

其中泄漏检测管道6包含可扩张段24、变径管道23、外壁部分和支撑管道19。

所述可扩张段24包括柔性布242和可活动金属板241。柔性布242将金属板241包裹在内部，保证气体进入变径管道23不产生泄漏。整体收缩段和扩张段分别与变径管道23的左右两段进行焊接。

所述变径管道23包括上支撑32、下支撑33、活动叶片34(图6所示为八条活动叶片)，如图4、图6所示。如图7所示，在上支撑32板上有一根突起的圆销用以带动活动叶片34活动，而下支撑33板开有方槽使活动叶片34围绕其转动。上支撑32、下支撑33中心均开有通孔用以容纳并起到支撑活动叶片的作用。活动叶片34中间带有外肋板38，其上端面开有槽，所述上支撑32的圆销插入该槽中，用来带动活动叶片34整体转动，下端面有方型突起，方型突起插入下支撑33的方槽中，活动叶片34在下支撑33板上的方槽约束下进行活动。活动叶片上端面外侧也开有孔和大小槽口，用以放置活动块36、压板35和弹簧37。其中弹簧37焊接在活动叶片的槽口内，活动块36活动放置在槽口内的弹簧37上，两片压板35使用螺栓与叶片顶部进行连接以将活动块36限定在槽口内。其中变径管道最中间的变径层的支撑板与大锥齿轮22进行焊接，用于实现实时变径，如图6所示。

所述外壁部分包括密封垫片26和外壁管道25。外壁管道25通过密封垫片26与两端可扩张段连接，保证气体不外泄。

所述支撑管道19包含两侧的支撑部分和中间的可变长度软管21，两侧支撑部分对变径部分以及内部的叶轮式风速计进行支撑。支撑管道19开有圆形孔，用于安装小锥齿轮28，同时装有同等直径密封垫片，确保管道密封性。实现变径部分长度变换可以通过打开管道密封件20，往里加入一层或多层的变径管道得以实现。同时将软管21的长度变至与新加入变径管道重合，确保风速计始终位于变径部分内部，再关闭密封件20。管道内侧的突起支撑对整个变径部分进行支撑，确保变径部分位置不发生改变。

其变径部分组装方法的实施要点如下：

外壁管道25与可扩张段24的连接使用密封垫片26密封连接，保证气流进入管道时不发生泄漏。

变径管道23与可扩张段24的可活动金属板241焊接，如图3-4所示，两端的可扩张段24和变径管道23形成一种类似于文丘里管结构，金属板241可扩张段24可以与变径管道23同时变化。同时柔性布242对金属板241的活动范围进行约束确保管道处于不同直径时不会对外壁部分产生影响。多段变径管道23之间通过叶片端面的活动块36在弹簧作用下顶在与其相邻的活动叶片尾部，实现气密封。在中间段的变径管道23设置有齿轮传动机构，当通过齿轮传动改变管道直径大小时，通过各段活动叶片首尾之间的摩擦力将动力传递到其他各层，最终实现多段变径管道23的整体同时变径。

弹簧37与叶片34直接焊接，保证活动块36在轴向方向的活动量，多条弹簧37保证活动块36的运行平稳，防止卡死。

压板35上开有通孔，叶片34槽口的端面也开有小孔，通过螺栓10将其进行连接，确保活动块36在径向方向不发生窜动，同时保证气体密封性。

上支撑32通过端面突起小圆销与叶片肋板38上的方槽进行连接，保证各叶片在转动时的轨迹与同步性。

下支撑33通过端面开的槽口与叶片肋板38上的凸起小方块进行连接，保证各叶片转动的轨迹与同步性。

支撑管道25通过图5所示中内部圆柱支撑27对整体变径管道进行支撑，保证变径管道在工作时不会发生周向的移动。同时两侧的支撑部分对变径管道内部的风速计进行支撑，并将管道内部的流速传输到显示端，得以确定整体管道的泄漏量。

按照上述的组装方法所实现的可变量程检测装置，其变量程检测方法如下：

将待测阀5接入测量装置，如图1所示，利用空气压缩机1向测量装置里送入测试介质，通过储气罐2的压力调节部分来控制送入介质的压力，避免测试时压力过大。同时开关球阀3控制介质的输入，稳压阀4和压力调节阀7分别控制待测阀的进出口压力。在待测阀5前后管道分别装有传感器39，通过数据采集板卡8对介质泄漏速率进行采集，检测的泄漏量数值通过电脑9显示，从而确定阀门的泄漏量准确数值。

当被测管道的泄漏量较大时，转动与小锥齿轮28连接的旋钮带动小锥齿轮28转动，通过小锥齿轮带动大锥齿轮，大锥齿轮22带动中间层232的上支撑32开始转动，使叶片34转动并向外平动，变径管道23的管道直径开始变大，内部通流面积开始变大。通过内部风速计的测量值和变化后的管径大小可以得出泄漏量的大小，满足普通测量的要求。

变径管道23的直径变化会通过两段管道中活动叶片间的摩擦一层层传递下去，保证整个变径管道23的管道直径都变大到相同值。

随着变径管道尾层233的叶片向外运动，可扩张段的金属板241也随之运动，将包裹在上面的柔性布242撑大。同理与变径管道首层231相连的可扩张段也随之扩张。减少气体对管道的冲击，避免产生气体乱流。

同时叶片端面的活动块36在整个活动过程中由于弹簧37的弹力作用，一直顶在前一层活动叶片的尾部，保证了在活动过程中整体管道的密封性。

当被测管道内部泄漏量较小时，反转与小锥齿轮28连接的旋钮带动小锥齿轮转动，通过锥齿轮传动，大锥齿轮带动中间层的上支撑开始转动，使叶片向内平动，内部通流面积开始变小，变径管道23的管道直径开始变小。

变径管道的直径变化会通过两层管道叶片间的摩擦一层层传递下去，保证整个变径管道23的管道直径都缩小到相同值。通过内部风速计的测量值和变化后的管径大小可以得出泄漏量的大小，满足微小泄漏量的测量要求。

随着尾层变径管道233的叶片向内运动，可扩张段的金属条241也随之运动，将包裹在上面的柔性布242缩回。同理与首层231相连的可扩张段也随之缩回。同时叶片端面的活动块36在整个活动过程中一直被前一层叶片顶住，保证了在活动过程中整体管道的密封性。

当被检测元件要求过渡直管道长度不同时，可以通过打开管道密封件20，往里加入或卸下一层或多层的变径管道得以实现。同时软管21将其长度变至与新一级变径管道重合，确保测量装置中过渡直管道的长度满足要求，同时风速计始终位于变径部分内部，再关闭密封件20。管道内侧的突起支撑对整个变径部分进行支撑，确保变径部分位置不发生改变。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。