閥門微泄漏檢測過程的控制與分析

陳樹民

摘要：本文介紹了工業(yè)閥門逸散性介質(zhì)微泄漏檢測試驗(yàn)、鑒定程序及產(chǎn)品驗(yàn)收相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，討論和分析了閥門檢測中得出不同的檢測結(jié)果的問題和原因，對閥門微泄漏檢測（吸槍法）操作過程的技術(shù)要求、過程控制和注意事項(xiàng)予以了闡述和分析。

關(guān)鍵詞：閥門;微泄漏;檢測;質(zhì)量;控制

引言

在鋼鐵、石油和化工行業(yè)，閥門由于腐蝕等原因造成的損耗很大，每年下線檢修的閥門數(shù)量較多，檢修后閥門成品的試驗(yàn)質(zhì)量至關(guān)重要。目前，閥門檢修后的試驗(yàn)主要是泄漏試驗(yàn)，通用的試驗(yàn)方法是用水介質(zhì)按照規(guī)定的壓力實(shí)施泄漏試驗(yàn)。在試驗(yàn)過程中采取目測觀察與經(jīng)驗(yàn)判斷的方法，或者通過量杯和秒表測定閥門泄漏量數(shù)據(jù)，然后將試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，對試驗(yàn)結(jié)果做定性及定量的判斷。這種傳統(tǒng)的依靠人工檢測方法存在工作量大、效率低等弊端，很難滿足工業(yè)化大生產(chǎn)對設(shè)備狀態(tài)檢測的要求。隨著電子技術(shù)、傳感器技術(shù)以及智能自動控制技術(shù)的快速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)臺上閥門泄漏量的智能自動檢測已經(jīng)成為可能。本文提出了一種基于微處理芯片的閥門泄漏量檢測裝置。

1檢測裝備

1.1分析對象

分析對象為三段式球閥（Q347F-5MPa-250mm）。填料為柔性石墨，閥門帶排污閥、放空閥。檢測依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)為GB/T26481-2011閥門的逸散性試驗(yàn)。

1.2檢測設(shè)備

氦質(zhì)普儀的精度（最小漏率）應(yīng)小于試驗(yàn)要求的最小接收值。

1.3微處理器控制模塊

微處理器控制模塊包括微處理芯片以及外圍電路，微處理器芯片選用MSP430系列單片機(jī)，MSP430為16位超低功耗、精簡指令集單片機(jī)，處理能力強(qiáng)，運(yùn)算速度快，片內(nèi)集成FLASH存儲器、16位A/D和通信接口等。信號采集模塊采集的泄漏量脈沖信號傳送給單片機(jī)后，單片機(jī)的計(jì)數(shù)功能以及定時(shí)功能開啟，經(jīng)過其內(nèi)部固化的邏輯程序?qū)π盘枖?shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理和存儲。

1.4上位機(jī)模塊

上位機(jī)模塊包括通訊單元以及上位機(jī)軟件，檢測裝置與PC機(jī)采用RS232/RS485通訊方式，頻率為9600bit/s。上位機(jī)可以實(shí)時(shí)讀取檢測裝置的狀態(tài)信息，檢測裝置也可以實(shí)時(shí)接收上位機(jī)的指令。

1.5填料

用JB/T6617-2016柔性石墨填料環(huán)技術(shù)條件的常規(guī)石墨填料，按照GB/T26481-2011標(biāo)準(zhǔn)要求開關(guān)5次后進(jìn)行泄漏檢測，其檢測結(jié)果也有符合標(biāo)準(zhǔn)要求的。但是筆者通過長期大量實(shí)驗(yàn)得出，配常規(guī)石墨填料的閥門在經(jīng)過GB/T26480-2011標(biāo)準(zhǔn)閥門的檢驗(yàn)和試驗(yàn)的常規(guī)試驗(yàn)合格后，再經(jīng)過氦氣泄漏檢測，在不同開關(guān)動作次數(shù)后檢測結(jié)果分別出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象。閥門微泄漏檢測是保證產(chǎn)品在日后使用過程中的密封性，而不是只考慮出廠時(shí)的檢測合格。所以，在要求微泄漏檢測的閥門產(chǎn)品上所用的石墨填料，必須是通過API622生產(chǎn)過程閥門填料揮發(fā)性泄漏的型式試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)評定過的組合填料。

1.6填料函

填料函和閥桿的表面粗糙度也是影響閥門測試結(jié)果的重要因素。按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和資料規(guī)定，填料函與填料接觸面的粗糙度（Ra）值不大于3.2μm。填料與閥桿接觸的光桿部位的粗糙度（Ra）值不大于0.8μm。閥門在裝配時(shí)填料和閥桿上均不得涂抹黃油或其他密封脂。組合填料不得有缺損現(xiàn)象。閥桿光桿部位不得有劃傷。

2工作原理

泄漏量傳感器安裝于試驗(yàn)閥門的下方，與檢測裝置采用坦克鏈條的方式進(jìn)行電氣連接。當(dāng)測試閥門在試驗(yàn)臺上固定后，傳感器根據(jù)閥門的位置進(jìn)行定位放置。啟動試驗(yàn)臺水泵，調(diào)整試驗(yàn)的水壓，待水壓達(dá)到試驗(yàn)壓力后，開啟泄漏量檢測裝置，根據(jù)閥門的試驗(yàn)要求設(shè)置相關(guān)采樣參數(shù)，啟動檢測裝置上的啟動檢測按鈕，檢測裝置即開始工作。傳感器采集閥門泄漏量數(shù)據(jù)傳輸給單片機(jī)，微處理器基于固化的邏輯程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行處理，液晶屏可以實(shí)時(shí)進(jìn)行泄漏量的顯示、記錄、存儲。如果泄漏量超標(biāo)，檢測裝置可以進(jìn)行蜂鳴器報(bào)警。為了提高檢測裝置的精度，可以在單片機(jī)中嵌入各種智能算法，讓單片機(jī)程序自動識別檢測數(shù)據(jù)的真?zhèn)危约岸啻螠y量的平均值等。檢測裝置工作過程中，各指示燈可以清晰指示檢測裝置的上電、運(yùn)行及故障等狀態(tài)，從而使得試驗(yàn)人員更方便、更安全地工作。此外，可以通過一根屏蔽雙絞線實(shí)現(xiàn)檢測裝置與計(jì)算機(jī)的串口通訊。試驗(yàn)人員通過操作計(jì)算機(jī)的上位機(jī)軟件可以直接讀取當(dāng)前的試驗(yàn)數(shù)據(jù)、設(shè)置試驗(yàn)參數(shù)信息、查詢歷史試驗(yàn)數(shù)據(jù)和打印試驗(yàn)報(bào)告等，提高了試驗(yàn)效率。

3試驗(yàn)程序

3.1檢測時(shí)機(jī)

檢測時(shí)機(jī)的選擇將直接影響閥門的最終檢測結(jié)果。標(biāo)準(zhǔn)NB/T47013.8-2012承壓設(shè)備無損檢測泄漏檢測和ASME鍋爐及壓力容器規(guī)范泄漏檢測，推薦在水壓試驗(yàn)前進(jìn)行泄漏檢測。而標(biāo)準(zhǔn)GB/T26481-2011閥門的逸散性試驗(yàn)、ISO15848.2-2006工業(yè)閥門逸散性介質(zhì)泄漏檢測、試驗(yàn)和鑒定程序閥門產(chǎn)品驗(yàn)收試驗(yàn)，規(guī)定應(yīng)在閥門裝配后進(jìn)行泄漏試驗(yàn)，且試驗(yàn)閥門已按GB/T13927或其他適用標(biāo)準(zhǔn)以及買方的規(guī)定進(jìn)行檢驗(yàn)和試驗(yàn)合格后再進(jìn)行泄漏檢測，或在油漆前進(jìn)行。標(biāo)準(zhǔn)中強(qiáng)調(diào)試驗(yàn)閥門內(nèi)腔應(yīng)干燥、無潤滑劑，閥門和試驗(yàn)設(shè)備不應(yīng)有水漬、油污、灰塵等。在填料內(nèi)注入水時(shí)，可以增加填料的密封性，而經(jīng)過水壓后的填料函內(nèi)是很難干燥和清理干凈的。如果重新更換填料就會增加成本，不更換則影響最后的檢測結(jié)果。所以，對于閥門的檢測時(shí)機(jī)，建議在試驗(yàn)前應(yīng)得到用戶的同意。檢測時(shí)，應(yīng)在較為寬敞并有排風(fēng)系統(tǒng)的空間進(jìn)行。不得有自然風(fēng)吹向被測工件，否則將會影響檢測結(jié)果。

3.2閥門清理

閥門表面不得有水漬、油污、灰塵等。在實(shí)際操作中經(jīng)常出現(xiàn)吸槍口被灰塵和毛細(xì)纖維堵塞現(xiàn)象。在閥門表面及內(nèi)腔的清洗、干燥、周轉(zhuǎn)、試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)佩戴橡膠手套，并使用無紡布擦拭或熱風(fēng)干燥及自然干燥。

3.3儀器校準(zhǔn)

啟動氦質(zhì)譜儀+吸槍等設(shè)備時(shí)，應(yīng)經(jīng)過適當(dāng)預(yù)熱，預(yù)熱時(shí)間按儀器說明書執(zhí)行。儀器自動調(diào)零后，將吸槍插入準(zhǔn)備好的標(biāo)準(zhǔn)氣體袋中，儀器顯示讀數(shù)應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)氣體值，保持儀器正常。校準(zhǔn)儀器同時(shí)還應(yīng)對儀器的響應(yīng)時(shí)間予以確定。響應(yīng)時(shí)間為從吸槍接觸到氦氣到氦質(zhì)譜儀讀出顯示值，所用校準(zhǔn)氣體值90%時(shí)的時(shí)間間隔。

3.4檢測程序

（1）檢測過程。將被檢閥門帶壓做5次開關(guān)動作，其開關(guān)動作必須是全開和全關(guān)，閥門半開。保壓30min后開始進(jìn)行檢測。用吸槍沿填料與閥桿和填料與填料函的分界面一周進(jìn)行檢測。閥體密封的檢測用吸槍沿左右體與中體連接處一周由下而上進(jìn)行檢測。氦氣比空氣要輕，逸散出來的氦氣向上。如果從上向下檢測，吸槍所探測到的氣體的具體位置就無法確定。檢測時(shí)吸槍應(yīng)距被檢測面2-3mm，防止檢測部位殘留清理不徹底的纖維或其他物質(zhì)被吸附而導(dǎo)致槍口堵塞。吸槍掃查移動速度應(yīng)小于10mm/S。（2）輔助閥門的檢測。被檢閥門上安裝的排污閥、放空閥也應(yīng)進(jìn)行填料部位和閥體密封的泄漏檢測。此外，排污閥、放空閥與被檢閥門的閥體連接處也應(yīng)進(jìn)行泄漏檢測。檢測結(jié)果判定與被檢閥門執(zhí)行的檢測標(biāo)準(zhǔn)泄漏等級一致。

結(jié)語

泄漏檢測中合理的選用填料、閥桿和填料函粗糙度的控制、檢測時(shí)機(jī)的確定、檢測環(huán)境的控制、檢測方法的選擇以及規(guī)范的操作，都是保證檢測結(jié)果的重要手段，同時(shí)可以降低生產(chǎn)制造成本，提高工作效率。

參考文獻(xiàn)

[1]賈波，閥門泄漏量自動檢測裝置[J].閥門，2006，（5）：23-27.

[2]錢榮，趙志斌，閥門電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)中檢測模塊的設(shè)計(jì)[J].閥門，2013，（2）：8-16.

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