Al corriente may 31, 2022
Tecnología de detección de fallas de las válvulas
La válvula es un equipo común en la fabricación industrial, que se utiliza principalmente para controlar el flujo y el corte del medio. Afectadas por el medio ambiente, el impacto medio, la corrosión, la fluencia a alta temperatura y otros factores, las válvulas son propensas a fallar. Tomando las válvulas de energía nuclear como ejemplo, válvulas de compuerta Y las válvulas solenoides tienen la mayor probabilidad de fallas, seguidas de las válvulas de retención, las válvulas reguladoras y las válvulas reductoras de presión. Si la válvula falla y no se puede encontrar a tiempo y manejar con precisión, supondrá un peligro oculto para la producción industrial y la seguridad del personal. Con el rápido desarrollo de la tecnología de la información, la tecnología de detección de fallas de válvulas puede captar de manera oportuna y precisa el estado de funcionamiento de la válvula, lo que proporciona una forma importante para el mantenimiento y la solución de problemas de la válvula. Sin embargo, en la actualidad, existen muchos métodos de detección de fallas de válvulas, con diferentes condiciones de aplicación y ningún estándar uniforme. Por lo tanto, el resumen de la tecnología de detección de fallas de válvulas y su progreso de investigación tiene una importancia práctica muy importante para estabilizar la producción industrial, reducir costos y mejorar la utilización de recursos.
Modo de Fallo y Análisis de Causas
El análisis del modo de fallo y la causa de la válvula es la base para garantizar el diseño razonable y el funcionamiento normal de la válvula. Los principales modos de fallo y causas se muestran en la Tabla 1.
Figura 1 Principio del método de caída de presión (1. Inflado 2. Sosteniendo 3. Prueba 4. Escape 5. Presión)
Tabla 1 Modos principales de fallo y causas de las válvulas
Fugas: ① Diseño irrazonable. No hay un sistema de diseño confiable que combine con el entorno operativo, y no hay un diseño razonable para sellar la superficie, el embalaje, el anillo de sellado, la rugosidad del material y otros factores.
② Estructura irrazonable. El tamaño de la estructura de la válvula, el intervalo de sellado, la presión específica de sellado, etc. no están razonablemente diseñados.
③ materiales irracionales. Las propiedades mecánicas, la resistencia a la corrosión y la composición de los materiales de sellado no se seleccionaron razonablemente.
Ruptura del cuerpo de la válvula: ① Selección inadecuada de materiales del cuerpo de la válvula o defectos de materiales, como orificios de arena, burbujas de aire, cavidades de contracción, etc.
Los factores ambientales externos, como baja temperatura, alta temperatura, alta presión, etc., causan que el cuerpo de la válvula se arrastre, fatiga, impacto y otros fenómenos que provocan el agrietamiento del cuerpo de la válvula.
③ La fuerte vibración, la resonancia o el desmontaje violento hacen que la válvula soporte una tensión y grietas desiguales. Durante el proceso de trabajo, debido al impacto del medio, la grieta se prolonga y el cuerpo de la válvula se daña.
Atascado: ① La válvula está atascada debido a la deformación causada por materiales, superposición de estrés y otros factores, o razones físicas como un embalaje excesivo y apretado.
La válvula está atascada debido a la contaminación causada por el entorno de trabajo o la corrosión química y otras razones.
Vibración y ruido: ① Vibración mecánica. El diseño irrazonable del número y el espaciado de las tuberías de proceso, los codos y las válvulas conducen a la vibración o pulsación de presión del fluido medio en las tuberías.
El entorno externo resuena con el fluido del medio, lo que hace que la válvula vibre.
③ Vibración de cavitación.
Aunque muchos estudiosos han analizado y mejorado los principales modos de falla de las válvulas desde los aspectos de material, diseño, estructura y operación, todavía hay algunos problemas.
(2) En el trabajo real de la válvula, el flujo del fluido medio es complejo y muchos factores como el impacto del fluido, la corrosión y el estrés térmico pueden superponerse. En la simulación, algunas condiciones serán ignoradas o idealizadas, lo cual es desfavorable para el diseño de la válvula y el análisis de confiabilidad.
(3) Después de que la válvula falla, es de gran importancia utilizar la tecnología de detección de fallas para mejorar la identificación precisa de la ocurrencia y el desarrollo de la falla de la válvula, para garantizar el funcionamiento seguro del sistema de procesamiento y para estudiar la confiabilidad de la válvula.
Tecnología De Detección
La tecnología de detección de fallas de la válvula es utilizar sensores para monitorear el estado de funcionamiento de la válvula y obtener la señal de trabajo de la válvula. Comparando la información histórica del estado de funcionamiento de la válvula, se puede predecir y retroalimentar el estado de funcionamiento de la válvula. Extraer y procesar señales anormales, analizar las causas y mecanismos de fallas de la válvula, determinar los tipos y niveles de fallas de la válvula y decidir si llevar a cabo el cierre y el mantenimiento necesarios. La adquisición oportuna y precisa de señales anormales de válvulas es un requisito previo para la detección de fallas de válvulas. De acuerdo con las formas de fallas y causas de la Tabla 1, la adquisición y detección de señales se dividen en métodos de detección de fugas de válvulas y métodos de detección de formas de fallas atascadas y rotas de válvulas.
1. Método de detección de fugas de válvulas
Los primeros métodos de la tecnología de detección de fugas de válvulas son la detección de presión, la detección de vacío y la detección de burbujas. Este tipo de método requiere que la válvula deje de funcionar, y la válvula debe desmontarse de los accesorios de tubería para realizar pruebas. Este tipo de método es fácil de dañar la válvula, que pertenece a la detección fuera de línea y tiene una baja eficiencia de detección. Para realizar pruebas no destructivas en línea de fugas de válvulas en el campo industrial, expertos y académicos han realizado muchos estudios experimentales, incluido el método de caída de presión, el método de vibración, el método de infrarrojos térmicos, el método de prueba de ultrasonidos y el método de fuga de fibra óptica y el método de prueba de emisión acústica.
(1) método de caída de presión
El método de caída de presión es conducir aire comprimido limpio y seco a la válvula de detección sellada e instalar sensores de presión aguas arriba y aguas abajo, respectivamente. A través de los procesos de inflado, mantenimiento de presión, detección y escape, se controlan y registran los cambios en la presión de la válvula medida (Figura 1). Si las presiones aguas arriba y aguas abajo de la válvula tienen cambios obvios, la válvula tiene fugas. Para reflejar la situación de fuga de forma más intuitiva, el cambio de presión se puede convertir en la cantidad de fuga (Figura 2).
Figura 2 Curva de conversión de caída de presión y tasa de fuga (1. Caída de presión 2. Tasa de fuga)
El método de caída de presión tiene las ventajas de una operación simple, bajo costo y fácil realización de detección automática, pero se ve muy afectado por la temperatura y el efecto de detección de pequeñas fugas no es ideal. El método de caída de presión se divide en el método de presión directa y el método de presión diferencial. El método de presión directa detecta directamente el cambio en la presión interna de la válvula medida, mientras que el método de presión diferencial mide la diferencia de presión entre la válvula medida y la válvula estándar. Comparado con el método de presión directa, el método de presión diferencial puede reducir la influencia del cambio de temperatura en la medición de presión. Xiao Xiangzheng ha estudiado la influencia de la temperatura en el método de presión diferencial. El experimento muestra que cuando la temperatura cambia por debajo de 1 ℃, se puede ignorar la influencia en la medición de presión, de lo contrario, la medición de presión debe corregirse de acuerdo con la fórmula de corrección de temperatura y la fórmula de volumen efectivo obtenida del experimento. Qianjie utilizó el método de presión directa y el método de presión diferencial para probar la hermeticidad de la válvula de tubería de PE, estableció un modelo matemático y un dispositivo de prueba, investigó la influencia de la temperatura y otros factores en la medición de presión a través de una prueba de simulación y ajustó los parámetros de fuga. La tasa mínima de fuga de detección fue de 8,5 × 10-4 Pa m3 / s, que cumplió con la expectativa experimental.
El método infrarrojo se refiere al uso de instrumentos de detección para capturar la distribución de la temperatura de la superficie de objetos que no pueden ser vistos directamente por los ojos humanos, capturar la diferencia de temperatura entre aguas arriba y aguas abajo de la válvula, y formar imágenes infrarrojas, para juzgar si la válvula tiene fugas o no. El método infrarrojo se divide principalmente en detección activa (Figura 3) y detección pasiva (Figura 4). Tiene las ventajas de alta sensibilidad de detección, conveniencia, respuesta rápida, etc., pero solo es adecuado para casos con diferencias de temperatura obvias. Guan Shitao et al. instalaron un transmisor de temperatura al lado de la válvula para transmitir la señal de temperatura al sistema de detección de fugas de la válvula de gas basado en la tecnología ZigBee, realizando así la detección de fugas de la válvula.
Figura 3 Detección activa (1. fuente de excitación 2. radiación infrarroja 3. generador de imágenes térmicas infrarrojas 4. terminal de PC 5. detector infrarrojo 6. defecto 7. pantalla 8. procesador de señales 9. sistema óptico 10. objeto medido 11. Generador de señal
Figura 4 Detección pasiva (1. cámara termográfica infrarroja 2. defecto 3. objeto medido 4. radiación infrarroja 5. sistema óptico 6. detector infrarrojo 7. procesador de señal 8. pantalla 9. terminal de PC)
El método de detección de fibra óptica es principalmente aplicable a tuberías y válvulas subterráneas. De acuerdo con el principio del efecto Joule-Thomson, cuando la tubería tiene fugas, la temperatura cerca de la fuente de fuga también disminuirá. Monitorizando el cambio de temperatura local, se puede monitorizar y localizar la fuga de la válvula. El método de fibra óptica tiene una alta eficiencia de detección y precisión de posicionamiento, pero cuando la cantidad de fuga es pequeña, el cambio de temperatura cerca de la fuente de fuga es pequeño, y se requiere que la sensibilidad de detección del sensor de fibra óptica sea alta, por lo que el costo es relativamente alto. Cerca de la válvula de la tubería de fibra óptica, la fibra óptica de detección y el punto de fuga no pueden ubicarse en ambos extremos de la tubería (Figura 5), por lo que tres fibras ópticas deben enterrarse y distribuirse uniformemente alrededor de la tubería (Figura 6).
Fig. 5 La fibra óptica de detección y el punto de fuga están en ambos extremos de la tubería (1. fibra óptica 2. tubería 3. punto de fuga)
Fig. 6 Tres fibras ópticas están distribuidas uniformemente alrededor de la tubería (1. fibra óptica 2. tubería)
La prueba de emisión acústica es una tecnología de prueba no destructiva ampliamente utilizada en la actualidad. Su principio es capturar la señal continua de fluctuación de alta frecuencia generada por el medio de fuga de la válvula en el cuerpo de la válvula y realizar la prueba de fuga de la válvula de acuerdo con la ley de que la característica de emisión acústica de fuga es proporcional a la tasa de fuga. Para filtrar el ruido ambiental, la banda del filtro se puede ajustar a 100-400 kHz. Gao Qianxia utilizó la tecnología de emisión acústica para detectar la fuga de válvulas en diferentes condiciones, obtuvo tres fórmulas para calcular la tasa de fuga basada en valores característicos de emisión acústica y realizó el diagnóstico cuantitativo de las fallas de fuga de la válvula. Las ventajas de la detección de emisiones acústicas son las siguientes.
① No hay necesidad de desmontar el equipo detectado, que no causará daños al equipo, y el método de detección es simple y conveniente.
③ La detección es rápida, real, intuitiva y cuantitativa. El método de detección de emisiones acústicas también tiene algunas limitaciones, ya que su frecuencia central es generalmente de alrededor de 150 kHz, y su frecuencia de muestreo es tan alta como 1 MHz, que no solo requiere una velocidad de procesamiento rápida y una gran memoria de equipos de hardware, sino que también requiere análisis y procesamiento de señales altas, extracción de características y modelado de diagnóstico. El principio de detección de emisión acústica se muestra en la Figura 7.
Fig. 7 Principio de detección de emisión acústica (1. preamplificador 2. tarjeta de adquisición de señal 3. computadora 4. volante 5. embalaje 6. vástago de válvula 7. puerta 8. brida 9. cuerpo de válvula)
(6) Método de detección ultrasónica
Fig. 8 Distribución del espectro del sonido de fuga y el ruido (1. frecuencia 2. nivel de presión sonora 3. ruido de fondo 4. sonido de fuga)
2. métodos de detección de pegado de la válvula, ruptura y otras fallas
(1) Instale el posicionador, que está dirigido principalmente a la válvula reguladora, y monitoree las características dinámicas de la válvula detectando el desplazamiento del vástago de la válvula, la señal de entrada, la fuerza de desequilibrio, la fuerza de fricción y otros parámetros, y reduciendo el tiempo equivalente del circuito secundario. Juzgue el estado de la válvula según el cambio de parámetros.
(2) Use una flor de tensión o un medidor de tensión para medir la tensión, el par y otra información de la parte medida. La simulación numérica y las pruebas de deformación se llevan a cabo en la tensión de la carcasa de la válvula. La superficie de la carcasa no es tensión unidireccional, por lo que el medidor de tensión debe usarse para la prueba, y los resultados están en buen acuerdo. Se puede usar un sensor de empuje de abrazadera para medir el empuje del vástago de la válvula, y un sensor de aceleración, un medidor de tensión dinámico y un sensor de presión instalado en el extremo de la válvula pueden realizar la medición en tiempo real de los datos de la válvula.
(3) Combinando la tecnología infrarroja con la tecnología ultrasónica, se pueden detectar grietas en partes importantes, como el cuerpo de la válvula. Además de los métodos de detección comunes mencionados anteriormente, existen métodos de detección de agua, métodos de halógeno, espectrometría de masas de helio, etc., pero no son adecuados para la producción industrial a gran escala debido a errores y fácil contaminación. La precisión de detección de los distintos métodos de detección se muestra en la Tabla 2.
Tabla 2 Precisión de detección de diferentes métodos de detección
Método de caída de presión: precisión de detección/(pa m3/s): 10-5-10-3
Método ultrasónico: precisión de detección/(pa m3/s): 10-4-10-3
Método infrarrojo: precisión de detección/(pa m3/s): 10-7
Método de gas amoníaco: precisión de detección/(pa m3/s): 10-8
Método de detección de agua: precisión de detección/(pa m3/s): 10-6-10-5
Espectrometría de masas de helio: precisión de detección/(pa m3/s): 10-9
Método halógeno: precisión de detección/(pa m3/s): 10-7-10-6
Conclusión
La investigación y el desarrollo de la tecnología de detección de fallas de válvulas son particularmente importantes para la producción industrial. Al discutir diferentes métodos de detección y resumir sus ventajas y desventajas, proporciona condiciones convenientes para la investigación experimental y el soporte técnico necesario para la confiabilidad de las válvulas y el progreso sin problemas de la producción industrial. Debido a la influencia del uso de las condiciones y el entorno de prueba, se deben considerar varios métodos para mejorar la precisión de la prueba. Para el ruido y otras señales de interferencia, se deben tomar las medidas de tratamiento correspondientes para evitar efectos adversos en los resultados de la prueba. Debemos continuar estudiando los métodos de detección de válvulas en profundidad, ampliar su alcance de aplicación, mejorar la eficiencia de detección y reducir los costos.
Modo de Fallo y Análisis de Causas
El análisis del modo de fallo y la causa de la válvula es la base para garantizar el diseño razonable y el funcionamiento normal de la válvula. Los principales modos de fallo y causas se muestran en la Tabla 1.
Figura 1 Principio del método de caída de presión (1. Inflado 2. Sosteniendo 3. Prueba 4. Escape 5. Presión)
Tabla 1 Modos principales de fallo y causas de las válvulas
Fugas: ① Diseño irrazonable. No hay un sistema de diseño confiable que combine con el entorno operativo, y no hay un diseño razonable para sellar la superficie, el embalaje, el anillo de sellado, la rugosidad del material y otros factores.
② Estructura irrazonable. El tamaño de la estructura de la válvula, el intervalo de sellado, la presión específica de sellado, etc. no están razonablemente diseñados.
③ materiales irracionales. Las propiedades mecánicas, la resistencia a la corrosión y la composición de los materiales de sellado no se seleccionaron razonablemente.
Ruptura del cuerpo de la válvula: ① Selección inadecuada de materiales del cuerpo de la válvula o defectos de materiales, como orificios de arena, burbujas de aire, cavidades de contracción, etc.
Los factores ambientales externos, como baja temperatura, alta temperatura, alta presión, etc., causan que el cuerpo de la válvula se arrastre, fatiga, impacto y otros fenómenos que provocan el agrietamiento del cuerpo de la válvula.
③ La fuerte vibración, la resonancia o el desmontaje violento hacen que la válvula soporte una tensión y grietas desiguales. Durante el proceso de trabajo, debido al impacto del medio, la grieta se prolonga y el cuerpo de la válvula se daña.
Atascado: ① La válvula está atascada debido a la deformación causada por materiales, superposición de estrés y otros factores, o razones físicas como un embalaje excesivo y apretado.
La válvula está atascada debido a la contaminación causada por el entorno de trabajo o la corrosión química y otras razones.
Vibración y ruido: ① Vibración mecánica. El diseño irrazonable del número y el espaciado de las tuberías de proceso, los codos y las válvulas conducen a la vibración o pulsación de presión del fluido medio en las tuberías.
El entorno externo resuena con el fluido del medio, lo que hace que la válvula vibre.
③ Vibración de cavitación.
Aunque muchos estudiosos han analizado y mejorado los principales modos de falla de las válvulas desde los aspectos de material, diseño, estructura y operación, todavía hay algunos problemas.
(2) En el trabajo real de la válvula, el flujo del fluido medio es complejo y muchos factores como el impacto del fluido, la corrosión y el estrés térmico pueden superponerse. En la simulación, algunas condiciones serán ignoradas o idealizadas, lo cual es desfavorable para el diseño de la válvula y el análisis de confiabilidad.
(3) Después de que la válvula falla, es de gran importancia utilizar la tecnología de detección de fallas para mejorar la identificación precisa de la ocurrencia y el desarrollo de la falla de la válvula, para garantizar el funcionamiento seguro del sistema de procesamiento y para estudiar la confiabilidad de la válvula.
Tecnología De Detección
La tecnología de detección de fallas de la válvula es utilizar sensores para monitorear el estado de funcionamiento de la válvula y obtener la señal de trabajo de la válvula. Comparando la información histórica del estado de funcionamiento de la válvula, se puede predecir y retroalimentar el estado de funcionamiento de la válvula. Extraer y procesar señales anormales, analizar las causas y mecanismos de fallas de la válvula, determinar los tipos y niveles de fallas de la válvula y decidir si llevar a cabo el cierre y el mantenimiento necesarios. La adquisición oportuna y precisa de señales anormales de válvulas es un requisito previo para la detección de fallas de válvulas. De acuerdo con las formas de fallas y causas de la Tabla 1, la adquisición y detección de señales se dividen en métodos de detección de fugas de válvulas y métodos de detección de formas de fallas atascadas y rotas de válvulas.
1. Método de detección de fugas de válvulas
Los primeros métodos de la tecnología de detección de fugas de válvulas son la detección de presión, la detección de vacío y la detección de burbujas. Este tipo de método requiere que la válvula deje de funcionar, y la válvula debe desmontarse de los accesorios de tubería para realizar pruebas. Este tipo de método es fácil de dañar la válvula, que pertenece a la detección fuera de línea y tiene una baja eficiencia de detección. Para realizar pruebas no destructivas en línea de fugas de válvulas en el campo industrial, expertos y académicos han realizado muchos estudios experimentales, incluido el método de caída de presión, el método de vibración, el método de infrarrojos térmicos, el método de prueba de ultrasonidos y el método de fuga de fibra óptica y el método de prueba de emisión acústica.
(1) método de caída de presión
El método de caída de presión es conducir aire comprimido limpio y seco a la válvula de detección sellada e instalar sensores de presión aguas arriba y aguas abajo, respectivamente. A través de los procesos de inflado, mantenimiento de presión, detección y escape, se controlan y registran los cambios en la presión de la válvula medida (Figura 1). Si las presiones aguas arriba y aguas abajo de la válvula tienen cambios obvios, la válvula tiene fugas. Para reflejar la situación de fuga de forma más intuitiva, el cambio de presión se puede convertir en la cantidad de fuga (Figura 2).
Figura 2 Curva de conversión de caída de presión y tasa de fuga (1. Caída de presión 2. Tasa de fuga)
El método de caída de presión tiene las ventajas de una operación simple, bajo costo y fácil realización de detección automática, pero se ve muy afectado por la temperatura y el efecto de detección de pequeñas fugas no es ideal. El método de caída de presión se divide en el método de presión directa y el método de presión diferencial. El método de presión directa detecta directamente el cambio en la presión interna de la válvula medida, mientras que el método de presión diferencial mide la diferencia de presión entre la válvula medida y la válvula estándar. Comparado con el método de presión directa, el método de presión diferencial puede reducir la influencia del cambio de temperatura en la medición de presión. Xiao Xiangzheng ha estudiado la influencia de la temperatura en el método de presión diferencial. El experimento muestra que cuando la temperatura cambia por debajo de 1 ℃, se puede ignorar la influencia en la medición de presión, de lo contrario, la medición de presión debe corregirse de acuerdo con la fórmula de corrección de temperatura y la fórmula de volumen efectivo obtenida del experimento. Qianjie utilizó el método de presión directa y el método de presión diferencial para probar la hermeticidad de la válvula de tubería de PE, estableció un modelo matemático y un dispositivo de prueba, investigó la influencia de la temperatura y otros factores en la medición de presión a través de una prueba de simulación y ajustó los parámetros de fuga. La tasa mínima de fuga de detección fue de 8,5 × 10-4 Pa m3 / s, que cumplió con la expectativa experimental.
El método infrarrojo se refiere al uso de instrumentos de detección para capturar la distribución de la temperatura de la superficie de objetos que no pueden ser vistos directamente por los ojos humanos, capturar la diferencia de temperatura entre aguas arriba y aguas abajo de la válvula, y formar imágenes infrarrojas, para juzgar si la válvula tiene fugas o no. El método infrarrojo se divide principalmente en detección activa (Figura 3) y detección pasiva (Figura 4). Tiene las ventajas de alta sensibilidad de detección, conveniencia, respuesta rápida, etc., pero solo es adecuado para casos con diferencias de temperatura obvias. Guan Shitao et al. instalaron un transmisor de temperatura al lado de la válvula para transmitir la señal de temperatura al sistema de detección de fugas de la válvula de gas basado en la tecnología ZigBee, realizando así la detección de fugas de la válvula.
Figura 3 Detección activa (1. fuente de excitación 2. radiación infrarroja 3. generador de imágenes térmicas infrarrojas 4. terminal de PC 5. detector infrarrojo 6. defecto 7. pantalla 8. procesador de señales 9. sistema óptico 10. objeto medido 11. Generador de señal
Figura 4 Detección pasiva (1. cámara termográfica infrarroja 2. defecto 3. objeto medido 4. radiación infrarroja 5. sistema óptico 6. detector infrarrojo 7. procesador de señal 8. pantalla 9. terminal de PC)
El método de detección de fibra óptica es principalmente aplicable a tuberías y válvulas subterráneas. De acuerdo con el principio del efecto Joule-Thomson, cuando la tubería tiene fugas, la temperatura cerca de la fuente de fuga también disminuirá. Monitorizando el cambio de temperatura local, se puede monitorizar y localizar la fuga de la válvula. El método de fibra óptica tiene una alta eficiencia de detección y precisión de posicionamiento, pero cuando la cantidad de fuga es pequeña, el cambio de temperatura cerca de la fuente de fuga es pequeño, y se requiere que la sensibilidad de detección del sensor de fibra óptica sea alta, por lo que el costo es relativamente alto. Cerca de la válvula de la tubería de fibra óptica, la fibra óptica de detección y el punto de fuga no pueden ubicarse en ambos extremos de la tubería (Figura 5), por lo que tres fibras ópticas deben enterrarse y distribuirse uniformemente alrededor de la tubería (Figura 6).
Fig. 5 La fibra óptica de detección y el punto de fuga están en ambos extremos de la tubería (1. fibra óptica 2. tubería 3. punto de fuga)
Fig. 6 Tres fibras ópticas están distribuidas uniformemente alrededor de la tubería (1. fibra óptica 2. tubería)
La prueba de emisión acústica es una tecnología de prueba no destructiva ampliamente utilizada en la actualidad. Su principio es capturar la señal continua de fluctuación de alta frecuencia generada por el medio de fuga de la válvula en el cuerpo de la válvula y realizar la prueba de fuga de la válvula de acuerdo con la ley de que la característica de emisión acústica de fuga es proporcional a la tasa de fuga. Para filtrar el ruido ambiental, la banda del filtro se puede ajustar a 100-400 kHz. Gao Qianxia utilizó la tecnología de emisión acústica para detectar la fuga de válvulas en diferentes condiciones, obtuvo tres fórmulas para calcular la tasa de fuga basada en valores característicos de emisión acústica y realizó el diagnóstico cuantitativo de las fallas de fuga de la válvula. Las ventajas de la detección de emisiones acústicas son las siguientes.
① No hay necesidad de desmontar el equipo detectado, que no causará daños al equipo, y el método de detección es simple y conveniente.
③ La detección es rápida, real, intuitiva y cuantitativa. El método de detección de emisiones acústicas también tiene algunas limitaciones, ya que su frecuencia central es generalmente de alrededor de 150 kHz, y su frecuencia de muestreo es tan alta como 1 MHz, que no solo requiere una velocidad de procesamiento rápida y una gran memoria de equipos de hardware, sino que también requiere análisis y procesamiento de señales altas, extracción de características y modelado de diagnóstico. El principio de detección de emisión acústica se muestra en la Figura 7.
Fig. 7 Principio de detección de emisión acústica (1. preamplificador 2. tarjeta de adquisición de señal 3. computadora 4. volante 5. embalaje 6. vástago de válvula 7. puerta 8. brida 9. cuerpo de válvula)
(6) Método de detección ultrasónica
Fig. 8 Distribución del espectro del sonido de fuga y el ruido (1. frecuencia 2. nivel de presión sonora 3. ruido de fondo 4. sonido de fuga)
2. métodos de detección de pegado de la válvula, ruptura y otras fallas
(1) Instale el posicionador, que está dirigido principalmente a la válvula reguladora, y monitoree las características dinámicas de la válvula detectando el desplazamiento del vástago de la válvula, la señal de entrada, la fuerza de desequilibrio, la fuerza de fricción y otros parámetros, y reduciendo el tiempo equivalente del circuito secundario. Juzgue el estado de la válvula según el cambio de parámetros.
(2) Use una flor de tensión o un medidor de tensión para medir la tensión, el par y otra información de la parte medida. La simulación numérica y las pruebas de deformación se llevan a cabo en la tensión de la carcasa de la válvula. La superficie de la carcasa no es tensión unidireccional, por lo que el medidor de tensión debe usarse para la prueba, y los resultados están en buen acuerdo. Se puede usar un sensor de empuje de abrazadera para medir el empuje del vástago de la válvula, y un sensor de aceleración, un medidor de tensión dinámico y un sensor de presión instalado en el extremo de la válvula pueden realizar la medición en tiempo real de los datos de la válvula.
(3) Combinando la tecnología infrarroja con la tecnología ultrasónica, se pueden detectar grietas en partes importantes, como el cuerpo de la válvula. Además de los métodos de detección comunes mencionados anteriormente, existen métodos de detección de agua, métodos de halógeno, espectrometría de masas de helio, etc., pero no son adecuados para la producción industrial a gran escala debido a errores y fácil contaminación. La precisión de detección de los distintos métodos de detección se muestra en la Tabla 2.
Tabla 2 Precisión de detección de diferentes métodos de detección
Método de caída de presión: precisión de detección/(pa m3/s): 10-5-10-3
Método ultrasónico: precisión de detección/(pa m3/s): 10-4-10-3
Método infrarrojo: precisión de detección/(pa m3/s): 10-7
Método de gas amoníaco: precisión de detección/(pa m3/s): 10-8
Método de detección de agua: precisión de detección/(pa m3/s): 10-6-10-5
Espectrometría de masas de helio: precisión de detección/(pa m3/s): 10-9
Método halógeno: precisión de detección/(pa m3/s): 10-7-10-6
Conclusión
La investigación y el desarrollo de la tecnología de detección de fallas de válvulas son particularmente importantes para la producción industrial. Al discutir diferentes métodos de detección y resumir sus ventajas y desventajas, proporciona condiciones convenientes para la investigación experimental y el soporte técnico necesario para la confiabilidad de las válvulas y el progreso sin problemas de la producción industrial. Debido a la influencia del uso de las condiciones y el entorno de prueba, se deben considerar varios métodos para mejorar la precisión de la prueba. Para el ruido y otras señales de interferencia, se deben tomar las medidas de tratamiento correspondientes para evitar efectos adversos en los resultados de la prueba. Debemos continuar estudiando los métodos de detección de válvulas en profundidad, ampliar su alcance de aplicación, mejorar la eficiencia de detección y reducir los costos.
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