Un dispositivo de detección automática para válvulas de bolas flotantes (parte 2)

La figura 3 ilustra el principio de funcionamiento del sistema neumático del válvula de bola flotante Dispositivo de detección automática. El dispositivo está equipado con con una base dedicada para montar un cilindro de nitrógeno. Una vez en el sitio, el cilindro (No. 7) se fija en la base y sirve como suministro de gas primario.

De acuerdo con la ley de Boyle (también conocida como ley Boyle-Mariotte), se supone que el proceso de carga de gas es isotérmico. Por lo tanto, la relación se puede expresar de la siguiente manera:

PV￫ = P1 ( V1 + V0) (1 )

Donde P0 es la presión inicial en el cilindro de nitrógeno (15 MPa).

V0 es el volumen del cilindro (L).

P1 es la presión de presurización objetivo en la caja de control de retorno de aceite del lado del hidrógeno (0,5 MPa).

V es el volumen de la caja de control de retorno de aceite del lado del hidrógeno, tomado como 340 L.

De acuerdo con la ecuación (1), se calcula que el volumen mínimo necesario para el cilindro de nitrógeno es de 11,2 L.

Sin embargo, teniendo en cuenta las posibles fugas en la tubería y la válvula reductora de presión proporcional, así como la necesidad de realizar múltiples pruebas, el sistema está equipado con con dos cilindros de nitrógeno de 40 litros.

1. Tanque de aceite
2. Filtro de aire
3. Sensor de temperatura y nivel de líquido
4. Gabinete de control
5. Motor de suministro de aceite
6. Bomba de engranajes de suministro de aceite
7. Cilindro De Nitrógeno
8. Válvula de Cierre de Nitrógeno Manual
9. Medidor de presión de cilindro de nitrógeno
10. Válvula reductora de presión manual
11. Manómetro de válvula reductora de presión primaria
12. Filtro De Gas
13. Tambor de aceite
14. Presión Gauge
15. Válvula reductora de presión proporcional
16. Válvula de Admisión Operada Por Solenoide
17. Válvula de escape accionada por solenoide
18. Separador De Niebla De Aceite
19. Sensor de presión de gas
20. Válvula de bola de admisión
21. Válvula de bola de escape
22. válvula de retención
23. Filtro hidráulico
24. Sensor de presión
25. Manómetro Hidráulico
26. Válvula de mariposa
27. Sensor de flujo de suministro de aceite
28. Válvula unidireccional
29. Válvula de bola de entrada de aceite
30. Motor De Bomba De Llenado De Aceite
31. Bomba De Engranaje De Llenado De Aceite
32. Tanque de control de retorno de aceite del lado del hidrógeno
34. Válvula De Reabastecimiento De Aceite Operada Por Flotador
35. Válvula de drenaje de aceite accionada por solenoide
36. Válvula De Reabastecimiento De Aceite Operada Por Solenoide
37. Sensor de presión de drenaje de aceite
38. Sensor de Presión de Reabastecimiento de Aceite
39. Sensor de flujo de drenaje de aceite
40. Sensor De Flujo De Reabastecimiento De Aceite
41. Calentador

Figura 3: Principio del dispositivo de detección automática para válvulas de bola flotante

Después de ser liberado del cilindro de nitrógeno, el gas de alta presión pasa a través de la válvula de cierre manual de nitrógeno (8) y entra en la válvula reductora de presión manual (10) para la reducción de presión primaria, alcanzando así la presión de entrada requerida para la válvula reductora de presión proporcional. Después de pasar por el filtro de gas (12), el gas entra en la válvula reductora de presión proporcional (15) para la reducción de presión secundaria. Conjuntamente con con el sensor de presión de gas (19), se establece un sistema de control de circuito cerrado para mantener la presión en el tanque de control del lado del hidrógeno a 0,5 MPa, incluso durante la descarga del fluido.

La función principal de la sección hidráulica es inyectar aceite en el tanque de control de retorno de aceite del lado del hidrógeno mientras se usan simultáneamente sensores para monitorear el estado de apertura y caudal en las líneas de aceite, lo que determina el estado de apertura de la válvula de flotador. Para minimizar el tiempo de detección, el caudal de salida de la bomba se establece en 25 L / min. Teniendo en cuenta los requisitos de instalación en campo, que incluyen aproximadamente 3 m de tubería y una elevación de entrada de aceite de aproximadamente 2,5 m, se seleccionó una presión del sistema de 1,5 MPa.

En consecuencia, el requisito de potencia del sistema se calcula de la siguiente manera:

Donde W representa la potencia del motor (kW), PPP representa la presión total del sistema (MPa), Q representa el caudal de la bomba de aceite (L / min) y η representa el coeficiente de eficiencia del motor, tomado como 0,9. En consecuencia, se seleccionó un motor con una potencia nominal de 0,75 kW. La bomba seleccionada tiene una potencia de 1,5 MPa con un desplazamiento de 19,3 mL / rev. El diagrama esquemático de la sección hidráulica se muestra en la Figura 3. El dispositivo utiliza una bomba de engranaje de repostaje (31) para transferir aceite desde el tambor de aceite al tanque de aceite interno. Una vez que el nivel de aceite en el tanque alcanza la marca de alto nivel, la bomba de engranaje de transferencia (6) extrae el aceite y lo entrega al tanque de control de retorno de aceite del lado del hidrógeno. Un sensor de flujo de transferencia (27) monitorea con precisión el caudal midiendo la rotación de sus engranajes internos. Un sensor de presión de alta precisión (37) y un sensor de flujo de descarga (39) se instalan aguas abajo de la válvula de drenaje de aceite accionada por flotador (33). Cuando se abre la válvula de drenaje de aceite accionada por flotador, el sensor de presión y el sensor de flujo tipo engranaje registran los datos de presión y flujo correspondientes, lo que confirma una apertura exitosa de la válvula. El principio de funcionamiento de la válvula de reabastecimiento de aceite accionada por flotador es el mismo.

La lógica de control del dispositivo automático de prueba de la válvula de flotador se basa principalmente en los procedimientos de mantenimiento manual de las válvulas de flotador. Al accionar selectivamente diferentes electroválvulas, el sistema simula operaciones manuales como la presurización de gas, el llenado de aceite y el cierre de la válvula. Los sensores de flujo y presión se utilizan para detectar la presencia de aceite en el circuito hidráulico, lo que determina el estado de funcionamiento de la válvula de flotador y desencadena la fase de prueba posterior. Al integrar las lecturas de los sensores de flujo, se pueden calcular los volúmenes de aceite inyectado y descargado, lo que permite determinar los niveles de líquido correspondientes. Aunque el dispositivo es capaz de realizar una secuencia de prueba completamente automatizada, todavía se requiere verificación manual por parte del personal de mantenimiento. Por lo tanto, las alarmas visuales y sonoras se activan durante la calibración del nivel de la válvula de flotador y la prueba de fugas internas.

Figura 6: Interfaz de control del dispositivo automático de detección de válvula de flotador

Para verificar la capacidad del dispositivo para detectar fugas internas en la válvula de suministro de aceite operada por flotador, la válvula de apertura forzada de la línea de suministro de aceite se accionó manualmente durante la etapa (4) del procedimiento. El sistema emitió rápidamente una alerta que indicaba una fuga interna excesiva en la válvula de suministro de aceite. Por lo tanto, el dispositivo de detección automático de válvula de flotador permite efectivamente la calibración automática de los niveles de líquido de apertura y cierre de las válvulas de drenaje y suministro de aceite operadas por flotador. Además, permite a los operadores verificar si estas válvulas funcionan correctly-i.e, se abren y se cierran según lo previsto, y detectar fallas de fugas internas.