[实用新型]用于感测流经流量控制设备的流体内的空化现象的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于在诸如控制阀或管道的流量控制设备内或其附近检测和监控液体中的空化现象的装置。

背景技术

当液体的流体压力下降到低于其在流体的受控液流中(诸如，管道或控制阀内)的蒸汽压时，在液流中产生空化现象，并且在液流中形成气泡。随后，当流体压力恢复到高于蒸汽压的水平，则气泡破裂并在产生显著高能声波的过程中猛烈地内爆。有时，初始气泡的形成指的是“闪蒸”，而气泡的内爆指的是“空化”。但是，为了描述的目的，术语“空化”此后除非清楚地指出其他过程否则用来包括气泡的形成和内爆两者的所有过程。

控制阀通常具有至少一个位于进入到阀体的入口和流出阀体的出口之间某处的减少的流动面积区。一种典型的减少的流动面积区处于由阀座限定的孔口处或阀座限定的孔口附近和/或邻近阀内件。因此，流经控制阀的流体在流经该减少的流动面积区时通常经历一定程度的压降或压力损失。在多少增加一些之前，在控制阀体的靠近下游或内侧某处，压力会典型地具有最低值。在一些情况中，这些更低的压力条件可以在阀内件和出口之间的控制阀内和/或在紧邻出口的管道内引发空化现象。

流经控制阀的液流内的空化现象可能是个麻烦。控制阀的物理边界的内部或其附近的空化现象可能导致对控制阀或邻近的管道元件严重的物理损坏。例如，贯穿阀体或阀内件的流道的内壁表面处或其附近的空化现象可能导致对压力边界、阀内件或其他阀元件的损坏。损坏典型地随着时间累积从而必须对控制阀执行周期性的维护以修复由空化现象引起的元件损伤。当在许多工业过程线路上调度维护时，希望在过程线路关闭以及开启之前能够精确地预知何时某个阀或其他某个设备会需要修理，直到包括替换。

实用新型内容

本实用新型所要解决的问题是如何在过程线路关闭以及开启之前能够精确地预知何时某个阀或其他某个设备会需要修理，直到包括替换。

根据一些方面，在系统和装置中，布置声发射传感器从而通过感测声信号来检测在诸如控制阀的流量控制设备内和/或最接近流量控制设备处空化现象的存在。该声发射传感器为被布置以感测穿过固体材料的声能的电子传感器。在一些配置中，该电子传感器包括压电陶瓷的或其他的压电声发射传感器、电容式声发射传感器、激光干涉仪声发射传感器和/或其他同等类型的电子声发射传感器。优选地，声发射传感器被设置在流量控制设备的外表面上。处理器可操作地耦接到声发射传感器。该处理器被配置以从传感器接收声信息并处理声信息以确认和/或监控流量控制设备内的空化现象。

在根据本实用新型的教导的一种示例性配置中，一种用于感测流经流量控制设备的流体内空化现象的装置包括声发射传感器和处理器。该声发射传感器被配置以沿着延伸通过流量控制设备的主体的受控的流体流动路径设置在选定位置上，诸如在更易于经受空化现象的位置或其附近。声发射传感器被布置以检测由流体流动路径内的空化现象产生的声信号。随着瞬态的弹性波的单独的和离散的出现确认并捕获声信号是优选的。声发射传感器被布置以基于在流体流动路径内被检测的声信号而向处理器提供声信息，诸如通过表示声信号的强度的信号。处理器与声发射传感器可操作地耦接以接收声信息。处理器被布置以处理声信息并至少部分地基于从声信息提取的空化事件的速率和单独的空化事件的强度来监控流体流动路径内的空化水平。

根据一些方面和形式，系统的物理元件的配置和相互连接提供了脱离于系统的任何计算机例程和方法方面特定的优点。同样地，在其他方面和形式上，使此处公开的过程的各个方面具体化的计算机例程和/或方法提供了脱离于系统的一些或全部特定物理元件的特定优点。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种用于感测流经流量控制设备的流体内的空化现象的装置，所述装置包括：声发射传感器，其被配置以沿着延伸通过所述流量控制设备的主体的受控的流体流动路径设置在第一选定位置，其中，所述声发射传感器被布置以检测由所述流体流动路径内的空化现象所产生的声信号并基于所检测的声信号提供声信息；以及处理器，其与所述声发射传感器可操作地耦接并被布置以从所述声发射传感器接收所述声信息，其中，所述处理器被布置以处理所述声信息并且至少部分地基于从所述声信息所提取的空化事件的速率和单独的空化事件的强度来监控所述流体流动路径中的空化水平。

有利地，所述流量控制设备包括控制阀，其中，所述主体包括所述控制阀的阀体，并且其中，所述声发射传感器被耦接到所述阀体的外表面并且被布置以检测由所述空化现象所产生的弹性波并将被布置以提供所述声信息的信号传送至所述处理器。