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在炼钢厂混和液化气循环系统发电量工程项目中,必须用调压阀操纵混和液化气输送管中的负担脉冲,以确保送到气轮机的混和液化气工作压力平稳、发电机组常规发电量。混和液化气发热量低,因而在同样装机量下相对性天燃气系统软件,混和液化气然料管路的外径和然料调压阀规格扩大3~4倍,相对应混和液化气的压力控制阀规格也需要扩大。提升闸阀规格是达到大流量规定的合理方法之一。可是调压阀零件规格的提升,会使汽体密封性特性下降。
混和液化气关键易燃成份中包含有害的CO汽体,一旦泄露会出现安全风险,因而对大流量化石燃料调压阀的泄露故障检测方式 实现科学研究有着至关重要的现实意义。
1 调压阀泄露常见故障原理
1.1 调压阀泄露的类型

调压阀泄露分成二种:外界泄露和内部结构泄露。外泄漏多见于油路板、阀座、卡套接头与油路板的衔接位置;调节阀门关掉不紧产生的泄露为内泄漏,产生在高压闸阀密封性处。以象1所显示构造的调压阀为研究对象,关键科学研究其外泄露问题的原理。依据泄露位置的不一样,外泄露常见故障可以分成:法兰盘处的泄露、单流阀处的泄露、旋盖处的泄露、油路板泄露。按问题出现时涉及到的零件不一样,对外开放泄露常见故障归类开展归纳剖析,可以获得调压阀产生外泄露的原理,详细情况见表1。

1.2 泄露时的负担转变
从混和液化气的黏性视角考虑到,当液体沿管路流动性时,因为液体分子结构中间以及与壁厚间的磨擦,须耗费一部分机械动能以摆脱此摩阻;而液体因为流动性角度及速率的更改会发生部分涡旋和碰撞,也需要损害机械动能,机械能的亏损会致使液体工作压力降低。因而当调压阀产生泄露常见故障时,泄露处的介质流动性会提供新的机械动能损害,新损失的机械动能会致使新的的压力损害。
设调压阀通道工作压力为p,出入口工作压力为p1,pf为摆脱滑动摩擦力造成的的压力损害,气体压力为Δp1。当产生泄露时,出入口工作压力为p2,这时的气体压力为Δp2,因为泄露造成的的压力损害为pL,则有如下所示表达式:

由式(4)得知,产生泄露时,在同样开启度下调压阀的出入口工作压力减少。
因为混和液化气在传送流程中存有工作压力数据信号起伏,仅经过简洁的负担转变剖析,无法检验出调节阀门的泄露常见故障,因而必须在这个基础上寻找更加合理的解决方案。
2 调压阀泄露问题的诊治方式
2.1 混和液化气的移动情况
在创建调压阀泄露常见故障数学分析模型时,必须确立混和液化气在调压阀中的移动情况和类型,以确立相关的初始条件。
炼钢厂循环系统发电量加工工艺中,混和液化气由焦炉煤气和高炉煤气构成,常见高焦比为7∶3。由焦炉煤气的组元成份和高炉煤气的组元成份获得混和液化气的组元容积及有关数据信息(表2)。

设混和液化气的绝热指数为Kh,气体常数为Rh(J/kg•K),本地音速为ah(m/s),马赫数为Mh,则有:
式中
R——气体常数,R=8.314J/mol•K;
T——混和液化气的环境温度,取气温T=548K;
V——混和液化气的流动速度,取均值流动速度V=16.25m/s。
由式(5)~(8)联立方程求得可获得混和液化气的马赫数Mh=0.0367,即Mh<0.3。流动性环节中因为工作压力改变导致的相对密度转变不上5%,这时汽体可以当作不能缩小液体。因而混和液化气的空气流动性可以类似地当作是不能缩小液体流动性,即在流通环节中,混和液化气的相对密度ρ为参量。


2.2 工作压力与速率及相对密度的关联
由流体动力学中的伯努利方程可以获得工作压力与效率的关联。理想化不能缩小液体的伯努利方程为:
式中
γ ——中重度,N/m3,即γ=ρg;
ρ ——混和液化气相对密度,kg/m3;
g ——重力加速度,m/s2;
V ——煤气阀通道速率,m/s;
V1——正常的状况下煤气阀出入口速率,m/s;
z,z1——不一样横截面处液体间距标准的相对高度,m。
充分考虑具体中具有的滑动摩擦力危害及其汽体中重度较小的要素,可以由式(9)发布具体中对调压阀通道和出入口列举的伯努利方程,进而获得工作压力和速率的关联:
依据汽体状态方程可获得相对密度和负担的关联:
2.3 调压阀泄露问题的数学分析模型
设Qm为油路板入口的品质流,即单位时间注入的品质;Qm1为常规运行状态下油路板出入口的品质流;Qm2为产生泄露时油路板出入口的品质流。依据质量守恒定律,要是没有泄露常见故障,注入调压阀的混合气体品质和排出调压阀的混合气体品质相同,相反也是。则泄露问题的数学分析模型为:


式中
V2——泄露常见故障出现时混和液化气出入口速率,m/s;
A——穿过的横断面总面积,m2。
将式(10)、(11)带入式(12)可以获得品质流与工作压力和数据流量的函数关系:
式中
Qv——煤气阀通道容积总流量,m/s。
根据检测工作压力与总流量数据信号,检测品质流转变状况,对调压阀的泄露常见故障开展确诊。
3 泄露故障检测的模拟仿真与完成
对根据品质流转变状况创建的泄露常见故障数学分析模型开展模拟仿真,仿真标准依据具体加工工艺标准明确:
a.通道工作压力p在2.08~2.86MPa波动;
b.通道总流量Qv在23.75~26.75m3/s起伏;
c.横断面总面积A=1.5384m2;
d.混和液化气气体常数Rh=343.82J/kg•K;
e.混和液化气汽体环境温度T=548K。
在LabVIEW自然环境下,以以上标准对调压阀的常规和泄露情况各自开展模拟仿真。仿真结果显示,在产生泄露常见故障时,出入口的品质流相对性正常的模式的品质流会出现显著转变,如下图2所显示。

泄露故障检测一部分做为调压阀智能化故障检测系统软件的分系统,系统结构框架图如下图3所显示。

4 结语
泄露故障检测是调压阀智能化诊断仪中的核心一部分,泄露常见故障数据信号的收集与解决对是否完成泄露常见故障自确诊有着主要实际意义。根据质量守恒定律对调压阀出、入口品质流转变开展比照,获得了选用工作压力数据信号和总流量数据信号表述的品质流预兆做为故障检测预兆、完成泄露故障检测的详细解决方案,根据仿真实验证实该确诊的方法的实效性。

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