某型舰船阀门内漏温差检测法可行性研究

刘 波，吴真光，刘广栋

(1.91872部队，山东 青岛 266012;2.92330部队，山东 青岛 266000)

众所周知，管内介质的隔断是靠阀心和阀座表面密封来实现的。然而，由于两密封面的平面度引起的黏着磨损造成公差增大，坚硬粒子在荷载作用下产生的冲蚀，泡点状态液体压力变化形成汽泡产生的汽蚀以及耐蚀材料保护膜的破坏，裸露金属在腐蚀环境的腐蚀及人为操作不当均可导致阀心、阀座密封失效，使阀门出现内漏［1］。时有发生的介质污染、某些火灾爆炸、中毒事故都是阀门内漏造成的。舰船上阀门一旦出现内漏或失灵，就会造成严重事故，甚至艇毁人亡［2］。

国外从20世纪60年代起就开展了阀门泄漏检测技术的研究，部分研究成果已经得到了广泛应用［3］。目前，我国在这方面还只是处于理论研究阶段，没有实用的产品。基于检测高温介质断流后阀门发生内漏时阀门前后温度的差异值，来确定阀门的内漏情况，笔者搭建了模拟泄漏管道温差检测实验台，并提出了一套经济、实用、简便的检测方法。

1 试验方案

搭建模拟泄漏管道温差检测实验台，在舰船阀门进水口前20 mm布置一个温度传感器，在出水口后每隔20 mm布置3个温度传感器，并使用TF8温度控制器显示管道各监测点实时温度，出现内漏事故后，记录并分析传感器温度值，来确定阀门的内漏情况。模拟泄漏温差检测实验台的基本组成:蓄水池、水泵、主管道、模拟泄漏管道、舰船用DN50闸阀、PT100贴片式温度传感器、TF8温度控制器、PC数据处理端。

2 方案介绍

1)采用PT100贴片式温度传感器和TF8温度控制器对阀门两侧进行温度实时监测。

2)模拟不同泄漏量状态，记录并分析不同泄漏量状态下阀门前后温度变化及温差变化。

3)PT100贴片式温度传感器测温分辨率为0.1℃，测温精度为0.5%FS，测温范围为 －199.9～610℃，系统中所有监测点的单次测量时间10 s。

泄漏判定:主管道正常运行时，模拟泄漏管道无介质流通，阀门附近温度场分布应处于稳定趋势下，如图1所示。当某一时刻阀门发生内漏时，阀门附近产生温度场的突然变化，通过传感器即时监测到其温度变化。采集数据，并对数据进行图形化分析，即可根据温差变化曲线判断阀门是否发生内漏及内漏量大小。

图1 阀门未泄漏时测点温度变化曲线

温差检测法方案详细说明:①搭建模拟泄漏温差检测实验台，选用齿轮泵作介质循环动力，管道材料选用DN50型号的UPVC材料，阀门为舰船用DN50闸阀，采用主副管道、双出水口布置。主管道用于水的循环，装有闸阀的副管道作为模拟泄漏管道。②在阀门出入水口两侧布置PT100贴片式温度传感器，并连接至TF8温度控制器。③恒定水温，开启水泵，模拟管道正常运行状态，扭转阀门开关模拟阀门不同泄漏量的状态。实验恒定水温35℃，分别采集泄漏量为12.5 mm3/s、50 mm3/s、100 mm3/s、300 mm3/s时各传感器温度数据。

实验数据分析如图2和图3所示。

图2 不同泄漏量状态下各传感器温度变化曲线

由图2可以明显的观察到，在阀门未发生内漏状态下和发生内漏后阀门附近温度场的变化 (时间前50 s为未泄漏状态)，并可总结出以下几点规律:①阀门未发生内漏时，由于管道的热传导，致使阀门前后温度有一定的温差，在水温恒定35℃状态下，恒定温差值约为1.1～1.5之间。②当阀门发生内漏后，阀门前后温度场发生突变，由图3可以明显的观察到温度突变。③经过一段时间后阀门前后温差基本保持恒定。④泄漏量越大，阀门进出水口温差越小，各传感器温度趋于稳定的时间越短。⑤发生内漏时，进出水口温差呈现先升高再降低的变化状态，然后趋于稳定，如图3所示。因此，当检测舰船阀门是否发生内漏时，就可采用这种方法，一旦阀门进出水口产生一定的温差变化，并呈现一定规律时就可判断出该阀门是否发生内漏，以及界定出内漏泄漏量的范围。

3 方案特点

该方案采用PT100温度传感器及TF8温度控制器对阀门进出水口温度进行检测，对数据稍作分析就可以判断出阀门是否发生内漏，具有方便、经济、实用的特点， 既可作为舰船日常维护的检测手段，也可作为舰船日常实时监测手段。

图3 不同泄漏量状态下阀门进出水口温差变化曲线

另外，该方案可优化性高，目前数据处理使用PC电脑，以后可采用PLC技术，将数据采集及数据分析模块综合在一起，使检测变得更加灵活自由，并可实现该产品的产业化。

4 总结

阀门内漏是伴随阀门使用出现的故障方式，而且不易被发现和检测［4］，本文提出的温差检测法是基于某舰船阀门内漏的故障而开展的检测技术研究，经过实验验证分析，可以直接应用于所有舰船阀门内漏的检测，对增加阀门的检测手段，及时发现阀门故障，降低维修保障费用有重要意义。将直接为提高舰船阀门维修保障能力、降低阀门内漏引起的系统故障、提高舰船的安全性，提供检测方法和技术支持。

［1］陈让曲，赵声玉.阀门的泄漏与控制 ［J］.通用机械，2005(2):11.

［2］畅海芳.阀门内漏治理大有可为 ［J］.电力安全技术，2009，11(5):57－59.

［3］戴光，王新颖，张颖，等.承压阀门内漏声学检测方法 ［J］.大庆石油学院学报，2003，27(3):70－73.

［4］高开科.低泄漏阀门试验标准及应用 ［J］.阀门，2004(2):28－29.