一种通过温差在线预判超低温阀门泄露的装置及方法

技术领域

本发明属于管道通用元件阀门的泄露监测应用技术领域，尤其是涉及一种通过温差在线预判超低温阀门泄露的装置及方法。

背景技术

阀门泄露问题事关工厂生产效率，稳定运行、安全，是工厂人员在日常设备维护保运过程中不容忽视的事情。为此，传统的石油石化行业的工厂结合工艺运行参数、阀门结构特点、阀门生产厂家建议、生产积累的经验，编制了科学合理的日常维护手册，方便监测检测阀门泄露问题。

随着新能源、新材料领域的需要拉动和技术发展，我国在引进国外成熟工艺技术的同时，也注重自主开发创新，共同构成一批具有技术先进性、规模建设性的新工艺新装置，如LNG接收站、煤化工、聚碳装置等。为此，阀门作为通用管道元件之一，面对新工艺新技术领域，生产厂家从设计、选材制造和后续的运行维护上，按照相关国际国内标准，进行了相应的探索和调整，以此来适用新的更加苛刻的应用环境。

LNG接收站中所用的阀门，通常称为超低温阀门，要求符合BS6364等国际标准。LNG，是英文名Liquefied Natural Gas的简称，即液化天然气，LNG以甲烷为主的液态烃类混合物，常压下的沸点温度为-162℃，气液比为625:1，当LNG暴露于空气中后，密度比空气小，容易在空气中扩散，形成爆炸性混合物。且天然气甲烷五毒、无味、无色，泄露到空气中不宜发觉。LNG泄露后会急剧气化，其周围大气中的水蒸气会被冷凝成“雾团”，形成“LNG蒸汽云团”使人窒息，蒸汽云团在进一步与空气混合，形成上述的爆炸性混合物。通常，法兰、阀门等连接处和管道元件的填料处是LNG容易发生泄漏的地方。

国内LNG接收站的阀门主要选用焊接方式连接到管道，虽然减少了用法兰连接而产生泄漏的可能性，但是焊接连接给下线检测阀门泄露的工作带来不便，尽管目前主流阀门制造商都提供在线检维修的阀门产品，可是基于现场的条件，不易实施。同时，对阀门本身的泄露，包括内漏和外漏，还需要进行日常的监测检测和维护保养工作。特别是阀门外漏，如上阀盖密封圈处泄露，阀杆顶部填料处泄露，需要有泄露检测手段，能够及时发现泄露。如果能有一种提前预判泄露发生的装置和方法，那将对用户具有更大的现实意义和长远价值。由于LNG管线上的阀门为焊接连接，给定期下线维修带来不便。一旦发生泄露，通常需要抢修，除造成损失之外，还存在安全隐患。可见提前预判阀门是否存在泄露风险，具有极大的现实意义和使用价值。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种通过温差在线预判超低温阀门泄露的装置及方法，尤其适合应用于是在线对LNG管线上的超低温阀门的泄露预判，可以用在超低温工况下球阀、蝶阀、调节阀、闸阀、截止阀。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种通过温差在线预判超低温阀门泄露的装置，包括：

表头，所述表头用于显示温度、5G传输和防爆；

测温部件，所述测温部件通过连接端口连接于所述表头的一侧；

装配部件，所述装配部件通过基座连接于所述测温部件远离所述表头的一侧，用于连接阀盖的外壁。

进一步的，所述表头与所述连接端口通过螺纹连接，所述表头内设置有供电设备。

进一步的，所述测温部件包括：保护套和温度探头，所述温度探头连接于所述连接端口的下端面；所述保护套的一端与所述温度探头连接于所述连接端口的同侧，所述保护套的另一端连接于所述基座的上端面，所述保护套套装在所述温度探头的外侧，用于精准测温。

进一步的，所述温度探头的长度小于所述连接端口下端面到所述基座上端面的距离。

进一步的，所述装配部件包括：安装卡箍、弹簧和紧固件，所述安装卡箍成对设置，一对所述安装卡箍的两端通过所述紧固件连接，所述安装卡箍与所述紧固件的头部连接处设置有弹簧。

进一步的，所述安装卡箍的两端均设置有外沿，所述外沿上设置有与所述紧固件连接的孔。

进一步的，所述弹簧为碟簧，所述弹簧套装所述紧固件外壁，用于防止所述安装卡箍松动。

进一步的，所述装配部件通过所述安装卡箍套装在所述阀盖的外壁，所述安装卡箍与所述阀盖的材质相同。

为实现上述目的，本发明还提供一种一种通过温差在线预判超低温阀门泄露的装置及方法，步骤为：

S1：按照连接关系组装好监测装置，将所述监测装置安装在超低温阀门的所述阀盖的外壁处，启动内部供电设备，开始测温；

S2：将监测到的所述阀盖的外壁温度数据通过移动网络传输至服务器；

S3：所述服务器接收数据后，依据自然对流换热和热传导换热理论，计算得出所述阀盖内壁的温度，将处理结果返回至监控端；

S4：根据所述阀盖的内壁温度的下降趋势，建立数学模型，判断曲线速率的变化情况，判断所述阀门是否有泄露发生的可能。

进一步的，所述S4中：所述阀盖的内壁温度不低于摄氏零度，通过监测所述数据，判断所述阀盖内壁温度是否低于摄氏零度，同时判断所述阀盖内壁温度的变化趋势，根据温度变化趋势，判断阀门是否有泄露发生的可能。

由于采用上述技术方案，具有以下优点：

通过检测、分析数据后，能够判断出阀门泄露的可能性，提前做好维修准备。解决了超低温阀门“何时修”的问题。一定程度上避免了泄露后的应急抢修，减少环境污染和安全隐患；

通过测温装置的特定设计；结合物联网技术接收温度数据后，对数据处理的计算程序；根据数据处理结果，结合超低温阀门的结构特点，提前预判了阀门泄露的可能性。

附图说明

图1是本发明的一种实施例中监测装置的结构示意图。

图中：

1、表头 2、连接端口 3、保护套

4、温度探头 5、安装卡箍 6、基座

7、弹簧 8、紧固件

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明：

在本发明的一种实施例中，如图1所示，一种通过温差在线预判超低温阀门泄露的装置，包括：表头1、测温部件和装配部件，该表头1内部设置有供电设备，具有温度显示、5G传输和防爆功能；测温部件通过连接端口2连接在表头1的一侧；装配部件通过基座6连接于测温部件远离表头1的一侧，该装配部件连接在阀盖的外壁处，主要用于与阀盖的外壁配合后测量阀盖外壁的温度。

如图1所示中，表头1与连接端口2通过螺纹连接，将测温装置中测出的实际温度通过表头1显示，并将该实际温度传输通过移动网络传输至服务器。

如图1所示的测温部件包括：保护套3和温度探头4，温度探头4连接于连接端口2远离表头1的下端面；保护套3的一端与温度探头4连接在连接端口2的一侧，保护套3的另一端连接于基座6的上端面，保护套3内部为空心结构，整体套装在温度探头4的外侧，同时温度探头4的长度小于连接端口2下端面到基座6上端面的距离，保证了在测温过程中，不直接接触基座6，造成对测温结果的影响，通过保护套3设置使得测量结果更精确。基座6采用热传导力好的金属材料，防止热传导阻力过大；本实施例中，基座6的材质采用铜，减少热传导阻力，防止造成温差过大影响监测效果。

图1所示的装配部件包括：安装卡箍5、弹簧7和紧固件8，安装卡箍5为半环形，安装卡箍5的半环形的两端均设置有外沿，外沿上设置有可供紧固件8穿过的孔；在监测装置安装过程中，安装卡箍5成对设置，一对安装卡箍5的凹面处相对设置，套装在阀盖的外壁，其中安装卡箍5采用与阀盖相同的材质，可以很好的将阀门外壁的温度传导到基座6处，安装卡箍5的两端通过一对紧固件8连接起来，紧固件8的头部与安装卡箍5的连接处安装有弹簧7；在本实施例中，弹簧7选用碟簧，主要起到防止卡箍松动的作用。

本发明的一种实施例的工作过程：

1.按照连接关系组装好监测装置，该监测装置通过安装卡箍5、弹簧7和紧固件8安装在超低温阀门的阀盖的外壁处，启动表头1内部的供电设备，开始工作；

2.阀门外壁的温度通过与阀门同材质的安装卡箍5和热传导阻力小的基座6传导后，经温度探头4测量后通过表头1显示，同时表头1将监测到的阀盖的外壁温度的数据通过移动网络传输至服务器；

3.服务器接收数据后，根据热对流和热传导的原理，即阀盖外壁与空气形成热对流，阀盖外壁与阀盖内壁形成热传导，根据阀门所处的环境、阀门操作的频次确定热对流和热传导中的参数，具体操作过程中，根据变化进行调整；本实施例中，首先计算定性温度

然后计算空气体积膨胀系数β＝1/(t+273)；

带入空气体积膨胀系数β，计算格拉晓夫数

将计算后的结果带入，计算空气自然对流传热系数

同时计算阀门阀盖外表面面积A

然后计算阀盖对数平均直径

最后分别将环境和阀盖传热量Q和阀盖热阻R带入计算温差Q·R＝t

表1阀门内壁温度单位：℃

4.根据阀盖的内壁温度的下降趋势，建立数学模型，判断内壁温度曲线速率的变化情况，从而提前判断阀门泄露的可能性；本实施例中，结合超低温阀门的标准要求和结构特点，即阀盖内壁特定位置的温度不得低于摄氏零度的要求，通过监测数据，实时判断阀盖内壁特定位置是否低于摄氏零度，同时判断阀盖内壁温度的变化趋势，根据温度变化趋势，进而判断阀门是否有泄露发生的可能性，实现了对阀门泄露的提前预测。

通过监测装置和监测方法对超低温阀门在线进行监测，通过分析温差变化趋势，结合阀门结构特点，金属材料热传导特性，工业物联网的便利性，建立特定模式，来判断阀门泄露风险的方法，综合考虑了技术的先进性，经济的适用性，能够对阀门泄露的可能性做出一定的预判，让用户提前进行阀门的检查和维修准备。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。