[发明专利]一种阀门抗扭、弯试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种阀门抗扭、弯试验方法。

背景技术

阀门是一种需求量大的压力管道元件，广泛地应用于各类石油、天然气开采等场合，为稳定、输送与控制发挥了重要的作用。近年来阀门行业发展非常迅速，但阀门质量保证也常常被人疏忽，导致引发的安全性事故频频发生。据统计每年世界上引发的重大生产事故，其中1/3是由于阀门质量事故所造成的。因此为了进一步提高阀门产品质量水平，应在阀门质量检验上进行严格把关，目前在阀门检验项目包含壳体试验、密封试验、寿命试验等，通过各项性能参数的试验分析，对阀门的设计技术参数及实际工况场合的性能分析有指导帮助作用。

然而在实际压力管道工况上：1、阀门、管道、介质悬挂加载的自重；2、内部介质流动带来的冲击和震动；3、两端法兰安装角度偏差错位；4、阀门及管道尺寸误差间隙；5、系统温度波动的变化热胀冷缩；6、热处理内应力；7、启闭动作等因素，使得阀门元件承受着一定的扭矩力和弯矩力。这种内部静载的应力会引起阀门壳体产生变形，甚至超过内部介质对壳体的承压力，对阀门的整体结构存在巨大的影响。而且很多阀门制造厂在阀门的壳体壁厚、壳体加强筋和紧固螺栓等部件设计过程中，常常只单一考虑阀门内部介质对壳体结构的影响，往往疏忽在实际工况中外部管道对阀门所施加的扭矩和弯矩载荷，这些应力的附加余量设计并没有设计进去，存在着很大的安全隐患。而且有些安全性能指标都是只通过通用的计算公式来确定安全性能的要求，并没有有效的试验过程来进行分析，这样阀门企业对于阀门的结构设计，只能停止在理论计算基础上，而且不同的阀门结构类型都套用统一的计算公式，跟实际的使用工况相比有一定的性能偏差。

实际压力管道工况中阀门所承受力失效方式有：内部介质压力、扭矩载荷和弯矩载荷。阀门内部介质压力试验国内外的方法标准很多，比如API598,JB/T9092-1999等，阀门抗扭矩、抗弯矩试验国内外的相关研究及试验方法标准介绍较少，只有GB/T 8464-2008《铁制和铜制螺纹连接阀门》、CJ/T180-2003《家用手动燃气阀门》标准提到了关于阀门外加扭矩力和弯矩力载荷对阀门安全性能的要求，但是试验具体方案比较笼统，比如没有明确试验仪器的精度要求、试验载荷所施加力值的速度要求。阀门企业进行阀门抗扭矩试验一般采用扭矩扳手来进行，人工的操作过程中，力值保载的时间不容易精确把握，而且由于人工的操作，很难保证施加力值的均匀性，试验过程比较繁琐，装卸比较复杂，因此常常很多企业忽视抗扭矩试验；抗弯矩试验是一般采用挂砝码的方法，这种方法在砝码的垂挂过程中，垂挂的时间远远大于试验的过程，而且阀门另一端的模拟管道本身的重心不容易精确计算，容易对试验结果的判断产生影响，砝码端的悬臂梁易随着阀门的微变形，产生下垂现象，因此通过阀门中心点的垂直力臂也发生了改变，弯矩也随之变小，测量稳定性和准确度达不到试验要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种精度高、稳定性好的阀门抗扭、弯试验方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种阀门抗扭、弯试验方法，包括阀门抗扭安全性能试验过程和阀门抗弯安全性能试验过程，其中阀门抗扭安全性能试验过程包括以下步骤：a.将阀门抗扭试样安装在设有双导轨结构的模拟管道和轴承座之间，b.通过同轴安装的弹性联轴器、减速器和伺服电机给阀门抗扭试样施加扭力，c.通过同轴安装的动态扭矩传感器反馈扭矩值，d.采用数字化闭环控制系统进行试验，即将反馈扭矩值同人员设定值比较进入调节器，由调节器控制和调整输出的控制指令，并将输出值传达至伺服电机，最终使试验阀门稳定在试验人员的设定值进行试验；其中阀门抗弯安全性能试验过程包括以下步骤：e.将阀门抗弯试样安装在可调节悬臂架和模拟管道之间，f.由伺服驱动系统采用平行四边形加载法给阀门抗弯试样施加拉力，g. 通过与可调节悬臂架垂直安装的力值传感器反馈力值信号，保证阀门抗弯试样在进行试验时所受的弯矩始终等于力值传感器的反馈力×可调节悬臂架的力臂长度，h.采用数字化闭环控制系统进行试验，即将反馈力值同人员设定值比较进入调节器，由调节器控制和调整输出的控制指令，并将输出值传达至伺服驱动系统，最终使试验阀门稳定在试验人员的设定值进行试验。