Un procedimiento para medir el estado de una válvula de seguridad (1),

comprendiendo la válvula un asiento dela válvula (7), un muelle de la válvula (9), y un miembro de cierre (8) empujado por el muelle hasta contactar con elasiento, comprendiendo procedimiento:

determinar una primera presión a la cual el miembro de cierre comenzará a abrirse, caracterizado porque elprocedimiento comprende además:

determinar una segunda presión, inferior a la primera presión, a la cual la válvula comenzará a fugar con undesplazamiento del miembro de cierre sustancialmente igual a cero,

definir un parámetro de estado que varía con la diferencia entre las presiones primera y segunda, ydeterminar un valor del parámetro de estado para determinar así el estado de la válvula.

Prueba de una válvula de seguridad

Campo técnico

La presente invención se refiere a válvulas de seguridad, y concretamente a la determinación del estado de una válvula de seguridad.

Las mediciones de fuerza llevadas a cabo en válvulas de seguridad activadas por muelle puede ser utilizadas para determinar las presiones de ajuste a las cuales han sido ajustadas las válvulas de seguridad. Las pruebas consisten típicamente en mediciones de fuerzas de elevación del vástago sobre los vástagos de válvula con la observación simultánea del desplazamiento del vástago y el disco y la presión de línea, y dan como resultado lecturas de la presión a la cual se abre una válvula si está disponible un valor del área de sellado efectiva. Para válvulas de seguridad en condiciones ideales, esta presión de ajuste será asimismo la presión a la cual la válvula comienza a fugar. Sin embargo, en la práctica, especialmente en válvulas de seguridad de sellado metal con metal, la presión psl a la cual la válvula comienza a fugar es siempre inferior a la presión pso a la cual se abre la válvula. En buenas condiciones, la diferencia es pequeña, pero en general la diferencia es más significativa. Es importante medir esta diferencia del modo más fiable posible ya que una diferencia excesiva puede afectar al funcionamiento de la válvula de seguridad. En concreto, si la diferencia es grande, la considerable fuerza elástico-mecánica adicional necesaria para producir una fuerza de sellado adecuada sobre un disco ya dispuesto en contacto fuerte con el asiento de la válvula puede limitar la carrera de válvula cuando la válvula está en funcionamiento, de modo que la abertura de descarga se vuelve inadecuada para proporcionar un descarga suficiente. La apertura real de la válvula (en ausencia de cualquier impedimento mecánico) se alcanzara por lo tanto a una presión definitivamente superior a la pretendida. Cuando la válvula se cierra de nuevo, cuanto más grande sea la fuerza de sellado más tiene que caer la presión del sistema para conseguir un sellado, de modo que la válvula tendrá que ser apretada durante más tiempo. Esto provoca más desgaste y daños a la válvula.

Es bien conocido usar mediciones de fuerza de elevación en una prueba en línea de una válvula de seguridad para determinar una presión de ajuste. Es conocido asimismo calcular el área de sellado efectiva de la válvula a partir de las mediciones de fuerzas de elevación a dos presiones de funcionamiento o de línea diferentes. Sin embargo, la presente invención hace uso de la relación entre la presión de apertura pso y la presión de fuga psl para medir el estado de la válvula.

El documento de Stolte, J: “Einbau und Prüfung von federbelasteten Sicherheitsventilen”, VGB Kraftwerkstechnik, VGB Kraftwerkstechnik GMBH, Essen, DE, vol. 73, nº 1, enero 1993 (1993-01) , páginas 45-59, XP000332406 ISSN: 0372-5715, divulga un aparato para su uso en la comprobación de válvulas de seguridad.

El documento US2002/0029808 es considerado como el documento del estado de la técnica más próximo y divulga un dispositivo de monitorización de una válvula de descarga, que incluye un sensor de posición montado en una válvula de descarga, un sensor de presión montado en la válvula de descarga y un sensor de fugas montado en la válvula de descarga.

Por consiguiente, la presente invención proporciona un procedimiento de medida del estado de una válvula de seguridad de acuerdo con la reivindicación 1.

El parámetro de estado está relacionado con la diferencia entre psl y pso, siendo psl la presión que provocará que la válvula fugue, y siendo pso la presión que provocará que la válvula se abra. El procedimiento puede incluir determinar un parámetro de fuga que varía con la presión psl que provocará que la válvula fugue. El parámetro de fuga puede ser una fuerza de elevación que provocará que la válvula fugue, o puede ser la propia psl. El parámetro de apertura de la válvula o parámetro de fuga puede ser determinado por medición, o siendo ajustado a un valor predeterminado. No es importante si el parámetro de estado aumenta o disminuye con un aumento en la fuerza de sellado, e igualmente no es importante si la relación en entre ellos es o no lineal.

De acuerdo con un aspecto adicional que no es parte de la invención, se proporciona un procedimiento para determinar la fuerza de sellado f de una válvula de seguridad, comprendiendo la válvula de seguridad un miembro de cierre de la válvula empujado hasta contactar con un asiento de la válvula, comprendiendo el procedimiento las etapas de:

medir una primera fuerza de elevación de la válvula F1 con una primera presión del fluido pr1 que actúa sobre un lado de entrada del miembro de cierre de la válvula;

medir una segunda fuerza de elevación de la válvula F2 con una segunda presión del fluido pr2 que actúa sobre el lado de entrada del miembro de cierre de la válvula; y

calcular la fuerza de sellado f de las dos mediciones de la fuerza de elevación de la válvula.

Por lo tanto, se pueden llevar mediciones de fuerzas a bancos o estructuras de pruebas fuera de línea en secuencias de pruebas para medir las fuerzas de sellado ocultas hasta el momento en válvula de seguridad, lo que determina su efectividad en funcionamiento.

El miembro de cierre de la válvula puede comprender un disco de válvula unido a un vástago de válvula y la fuerza de elevación de la válvula puede ser una fuerza de elevación del vástago de la válvula.

Estas mediciones pueden ser utilizadas para determinar un área de sellado efectiva A de la válvula utilizando la fórmula conocida:

F1-F2A = pr2 -pr1

Antes de llevar a cabo las mediciones de la fuerza de elevación de la válvula, la válvula puede ser ajustada a un valor de presión de fuga psl. Este es el valor de presión al cual la válvula comienza a fugar y puede ser superior a cualquiera de una primera o segunda presión del fluido aplicada al disco de la válvula.

Este área de sellado efectiva puede ser utilizada a continuación para calcular la fuerza de sellado de la válvula. La fuerza de sellado f es igual a la diferencia entre una fuerza de elevación de la válvula, que puede ser cualquiera de F1 o F2, y la fuerza requerida para contrarrestar la fuerza del fluido de entrada correspondiente, que podría ser A. (psl-pr1) o A. (psl-pr2) , respectivamente. Esto se puede expresar como:

Sustituyendo el área de sellado efectiva A con la fórmula ofrecida anteriormente, esto puede ser expresado asimismo como:

psl -pr1

f = F1- ( ) (F1-F2)

pr2 -pr1

psl -pr2

f = F2 - ( ) (F1-F 2)

pr2 -pr1

donde pr1 : pr2 : psl.

Si el valor de la presión de fuga psl ya ha sido determinado, estas ecuaciones pueden ser utilizadas para calcular la fuerza de sellado f a partir de mediciones de la fuerza de elevación F1 y F2 a dos presiones de trabajo diferentes pr1 y pr2.

Preferiblemente, una de las presiones del fluido pr2 puede ser la presión de funcionamiento esperada de la válvula de seguridad. En este caso, la fuerza correspondiente es denominada como fuerza de elevación en caliente Fh. La primera presión del fluido pr1 puede ser igual a la presión en un lado de salida del miembro de cierre de la válvula, que puede ser la presión atmosférica. Lecturas de presión se toman como presiones manométricas y así en este caso pr1=0 y la fuerza se denomina fuerza de elevación en frío Fc. La expresión para el área de sellado efectiva de la válvula es:

Fc -FhA = pr2

y la fuerza de sellado puede ser calculada utilizando la fórmula:

psl

f = Fc - (Fc -Fh)

pr2

en donde pr2 : psl

La presión a la que se abre la válvula, el valor de presión de apertura pso, puede ser calculado igualmente. Este es la suma de la presión a la cual la válvula comienza a fugar psl y la presión debida a la fuerza de sellado f que actúa sobre un área de sellado efectiva A. Esto puede ser expresado como:

f pso = psl... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para medir el estado de una válvula de seguridad (1) , comprendiendo la válvula un asiento de la válvula (7) , un muelle de la válvula (9) , y un miembro de cierre (8) empujado por el muelle hasta contactar con el asiento, comprendiendo procedimiento:

determinar una primera presión a la cual el miembro de cierre comenzará a abrirse, caracterizado porque el procedimiento comprende además:

determinar una segunda presión, inferior a la primera presión, a la cual la válvula comenzará a fugar con un desplazamiento del miembro de cierre sustancialmente igual a cero,

definir un parámetro de estado que varía con la diferencia entre las presiones primera y segunda, y

determinar un valor del parámetro de estado para determinar así el estado de la válvula.

2. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el parámetro de estado está relacionado con la fuerza de sellado f que es la fuerza que existe entre el miembro de cierre (8) y el asiento (7) por encima de la fuerza requerida para contrarrestar la fuerza del fluido sobre el miembro de cierre en el punto de fuga de la válvula, y está definida por f = (pso -psl) A, en donde pso es la presión necesaria para provocar que la válvula se abra, psl es la presión necesaria para provocar que la válvula fugue, y A es el área de sellado efectiva de la válvula.

3. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, en el que la primera presión es determinada a partir de una fuerza de elevación que provocará que la válvula (1) se abra.

4. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la segunda presión es determinada a partir de una fuerza de elevación que provocará que la válvula (1) fugue.

5. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que al menos una de las presiones primera y segunda se determina por medición.

6. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que al menos una de las presiones primera y segunda se determina por estar fiijada.

7. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que incluye aplicar una fuerza de elevación a un miembro de cierre (8) de la válvula (1) provocando así que un fluido fugue a través de la válvula, y medir una fuerza de elevación productora de fugas a la cual tiene lugar la fuga.

8. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, en el que la fuga es detectada al menos parcialmente mediante un sensor de vibración (28) dispuesto para detectar una vibración provocada por la fuga de fluido.

9. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que incluye registrar una medición de la segunda presión.

10. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que incluye aplicar una fuerza de elevación al miembro de cierre (8) provocando así que la válvula (1) se abra, y medir una fuerza de elevación de apertura de la válvula a la cual la válvula se abre.

11. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10, en el que la fuerza de elevación aumenta hacia la fuerza de elevación productora de fugas, y la fuerza de elevación productora de fugas es medida como la fuerza aplicada cuando tiene lugar la fuga.

12. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10 o la reivindicación 11, en el que la fuerza de elevación aumenta hacia la fuerza de elevación de apertura de la válvula, y la fuerza de elevación de apertura de la válvula es medida como la fuerza aplicada cuando tiene lugar la apertura de la válvula (1) .

13. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 12 cuando depende de la 11, en el que la fuerza de elevación es aumentada desde una fuerza inicial que está por debajo de la primera fuerza de elevación hasta al menos la segunda fuerza de elevación.

14. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, que incluye detectar la apertura de la válvula (1) .

15. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14, en el que la apertura de la válvula (1) es detectada al menos parcialmente mediante un sensor de desplazamiento (18) dispuesto para detectar un desplazamiento del miembro de cierre de la válvula (8) .

16. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que una fuerza de elevación es aplicada a un elemento rígido conectado con el miembro de cierre (8) .

17. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende las etapas de:

medir una primera fuerza de elevación de la válvula F1 con una primera presión de fluido pr1 actuando sobre un lado de entrada del miembro de cierre de la válvula (8) ;

medir una segunda fuerza de elevación de la válvula F2 con una segunda presión de fluido pr2 actuando sobre un lado de entrada del miembro de cierre de la válvula (8) ; y

calcular el parámetro de estado a partir de las dos mediciones de fuerzas de elevación de la válvula.

18. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 17, que comprende la etapa de determinar un área de sellado efectiva A de la válvula utilizando el cociente del cambio de presión de entrada y el cambio resultante en fuerza de elevación de la válvula.

19. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 18, en el que el área de sellado es determinada utilizando la fórmula:

F1-F2A = pr2 -pr1

20. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende la etapa de ajustar la válvula (1) a un valor deseado de presión de fuga psl.

21. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la fuerza de sellado f es igual a la diferencia entre una fuerza de apertura de la válvula y una fuerza necesaria para contrarrestar la fuerza de entrada de fluido correspondiente.

22. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 16 a 18, en el que la fuerza de sellado f se calcula utilizando la fórmula:

psl -pr1

f = F1- ( ) (F1-F2)

pr2 -pr1

o

psl -pr2

f = F2 - ( ) (F1-F 2)

pr2 -pr1

donde pr1 : pr2 : psl.

23. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 16 a 18, en el que la primera presión de fluido pr1 es igual a una presión de fluido que actúa sobre un lado de salida del miembro de cierre de la válvula (8) .

24. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 23, en el que pr1 = 0 y el área de sellado efectiva A de la válvula (1) es determinada utilizando la fórmula:

F1-F 2A = pr2

25. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 23 o la reivindicación 24, en el que la etapa de calcular la fuerza de sellado f utiliza la fórmula:

psl

f = F1- (F1-F 2)

pr2

en donde pr2 : psl, y psl es la presión de fuga.

26. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el parámetro de estado es la fuerza de sellado, o una presión equivalente a la misma.

27. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el parámetro de estado está basado en el cociente entre la fuerza de sellado f y una fuerza de elevación en frío Fc o una fuerza relacionada con la misma.

28. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el parámetro de estado de la válvula (1) se calcula utilizando el cociente:

f ( f + psl.A)

en donde ps1 es la presión de fuga.

29. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el parámetro de estado de la válvula (1) se calcula utilizando el cociente:

1 psl ( Fh1-Fh2 J

1+

f pr2 -pr1

en donde psl es la presión de fuga.

30. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que el parámetro de estado de la válvula (1) es el cociente entre la fuerza de sellado f y una fuerza de elevación en frío Fc y se calcula utilizando el cociente:

f Fc

31. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que al menos una etapa del procedimiento se lleva a cabo cuando la válvula está instalada en línea.

32. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 31, en el que el parámetro de estado es un indicador de estado actual Qg que se determina utilizando la fórmula:

fgQg = fg + psl.A

en donde fg es una fuerza de sellado actual.

33. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 31, en el que el parámetro de estado es un indicador de estado actual Qg que se determina utilizando la fórmula:

pslQg =1pso

en donde psl es la presión de fuga y pso es la presión de apertura.

34. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 31, en el que el parámetro de estado es un indicador de estado Q que se determina utilizando la fórmula:

Fho -FhlQ = Fho + A.pl

35. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 34, en el que el parámetro de estado se dispone para variar con la diferencia entre una presión a la cual fugará la válvula (1) y una presión a la cual se abrirá la válvula (1) .

36. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que un lado de entrada del miembro de cierre esta empujado por un muelle para contactar con el asiento y se aplican las presiones primera y segunda en el lado de entrada del miembro de cierre.

37. Un aparato para determinar la fuerza de sellado de una válvula de seguridad (1) , comprendiendo el aparato: un sensor de fuerza (20) , un sensor de desplazamiento (18) , un sensor de presión (32) , un sensor de vibración o acústico y medios para aplicar una presión de fluido a una entrada de la válvula (6) , y un controlador (30) dispuesto para controlar la presión de entrada de la válvula, registrar lecturas de los sensores, determinar una primera presión a la cual comenzará a abrirse el miembro de cierre (8) , determinar una segunda presión, inferior a la primera presión, a la cual la válvula comenzará a fugar con un desplazamiento sustancialmente igual a cero del miembro de cierre, caracterizado porque el controlador está dispuesto para definir un parámetro de estado que varia con la diferencia entre las presiones primera y segunda, y determinar un valor del parámetro de estado para determinar así el estado de la válvula.

38. Aparato de acuerdo con la reivindicación 37, en el que el sensor de fuerza (20) está dispuesto para medir una fuerza de elevación de la válvula.

39. Aparato de acuerdo con la reivindicación 37 o la reivindicación 38, que comprende además un ajustador que, en uso, comprime un muelle de la válvula (9) para permitir que la presión de aire en la entrada de la válvula (6) alcance una determinada presión.

40. Aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 37 a 39, que comprende además una válvula de control dispuesta para ventear la entrada de la válvula (6) .

41. Aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 37 a 40, en el que el controlador (30) está dispuesto para registrar una lectura del sensor de fuerza (20) cuando el sensor de desplazamiento (18) detecta por primera vez un desplazamiento de un miembro de cierre de la válvula (8) .

42. Aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 37 a 41, dispuesto para calcular el parámetro de estado utilizando el cociente f/Fc.

43. Aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 37 a 42, dispuesto para generar una salida indicativa del parámetro de estado.

44. Aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 37 a 41, que comprende además un dispositivo de visualización dispuesto para generar una presentación indicativa del parámetro de estado.

45. Aparato de acuerdo con la reivindicación 37, que comprende además medios de detección de fuga de fluido dispuestos para detectar una fuga de fluido a través de la válvula.

46. Aparato de acuerdo con la reivindicación 45, en el que los medios de detección de fuga de fluido comprenden un sensor de vibración.