本发明涉及一种密封性测试系统，具体是一种气动燃气蝶阀径向密封性测试系统及测试方法，属于密封性测试。
背景技术：
1、stc气动蝶阀是船舶柴油机相继增压系统进、排气管路控制的关键零部件。其工况温度高达650℃，压力达4公斤。管路中流经气体为船舶发动机燃烧后产生的高温有毒废气，当蝶阀密封性能不佳造成废气泄漏时，舱室气体浓度升高容易导致中毒或发生爆炸，严重危害安全。
2、船用发动机stc系统中的气动蝶阀的阀轴径向密封至关重要。首先，船舶排气系统必须能够有效地将燃烧产生的废气排出，同时防止外部空气进入系统。阀轴径向密封的存在有助于防止在排气过程中发生非控制的气体泄漏，确保系统能够保持合适的工作压力和气密性。
3、其次，阀轴径向密封有助于维持气动蝶阀的精准控制。船舶排气系统的性能受到发动机负载、船速和环境条件等多种因素的影响。通过保持阀轴径向密封，可以确保气动蝶阀能够在不同操作条件下保持准确的控制，从而使排气系统在各种航行情况下都能够有效地适应。
4、此外，阀轴径向密封还有助于减少能源浪费。如果排气系统存在泄漏，将导致能量的损失，因为系统无法将废气有效地从发动机排放到外部环境。通过维护阀轴径向密封，可以最大程度地减少能源浪费，提高排气系统的能效。
5、在测试阀轴径向密封性能时，若直接使用发动机作为高温密封测试的气体发生设备成本昂贵、气体利用率低。当试验时管路中的气体流速过慢时，发动机易发生喘振现象，影响试验结果的准确性，且密封试验需要在多种不同的温度和压力条件下测试多组数据，而发动机通常设定在固定的工作循环下，无法满足实际试验需求。
技术实现思路
1、发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种气动燃气蝶阀径向密封性测试系统及测试方法，该试验系统通过燃气发生装置发生气体二次加热并调压的方法以满足严格的试验要求。试验气体可经过气体加热装置与冷却装置循环多次利用进行多组变量试验，降低了试验成本，提高了气体利用率。
2、技术方案：一种气动燃气蝶阀径向密封性测试系统，包括燃气发生装置、开关阀、气体加热装置、第一待测蝶阀和废气处理装置；所述燃气发生装置通过第一气动三通球阀和主气体管路连接，所述废气处理装置通过第二气动三通球阀和主气体管路连接；还包括设置在气体加热装置出气口一侧的温度传感器和第一气体压力传感器、安装在第一待测蝶阀出风口处的第二气体压力传感器所述温度传感器和第一气体压力传感器分别与控制主机通过数模转换器信号连接；
3、所述第一待测蝶阀与主气体管路连接处，通过可沿阀轴旋转的蝶板控制主气体管路的通断或开度大小，所述蝶板为三偏心结构，分别为回转中心与蝶板中心的轴向偏心与径向偏心、密封平面与抛物体轴线的角度偏心；
4、还包括扣装在蝶板外侧与阀体固定连接的法兰，所述法兰与蝶板之间的间隙设置有阀座，所述阀座与蝶板之间为过盈配合所述法兰与阀体连接处开设有第一沟槽，所述第一沟槽内填充有第一石墨垫圈，所述法兰与阀座连接处开设有第二沟槽，所述第二沟槽内填充有第二石墨垫圈。
5、本发明采用燃气发生装置替换发动机进行测试，通过气体加热装置以及两侧蝶阀的控制，将实验气体加热，模拟气动蝶阀的工作环境对气动蝶阀的密封性进行测试，解决了直接使用发动机作为高温密封试验的气体发生设备气体利用率低、成本昂贵，且密封试验需要在多种不同的温度和压力条件下测试多组数据，而发动机通常设定在固定的工作循环下，无法满足实际试验需求的问题。使用高精度压力传感器与温度传感器并利用数模转换器将实验中的压力与温度信息传输至电脑，通过此法能够对试验环境进行实时监测与远程控制，当试验过程中的压力和温度发生变化时及时采取相应措施，保证试验结果的准确性。
6、蝶板在开合过程中与阀座的链接状态发生改变，其密封的效果受开合影响较大，通过阀座和蝶板之间的过盈配合以及两个石墨垫圈的密封作用，实现蝶阀的径向密封效果。
7、所述第一气动三通球阀和开关阀之间的管路设置有流量控制组件，所述流量控制组件包括流量比例控制电磁阀、控制器和电流值输入表，所述流量比例控制电磁阀安装在主气体管路上，所述控制器与流量比例控制电磁阀信号连接，所述电流值输入表与控制器信号连接。
8、使用流量比例控制电磁阀能够实现管路内气体流速的定量控制，当管路内气体流速过慢时，减小电流值输入表输入电流，电磁阀柱塞与电磁阀座下降，阀门开口半径减小，阀前气体压力大于阀后压力，气体流速增加，促进气体在管路中循环。
9、所述气体加热装置连通有附加气室，所述附加气室内设有推板，推板通过电动推杆控制移动，以改变主气体管路内部的气体压力大小。
10、利用试验气体管道内循环，可变容积附加气室调压的方式能够利用较少量的气体重复使用从而完成多组不同要求的试验，缩短了试验时间，节约成本。
11、所述第一待测蝶阀与废气处理装置之间的管路设置有气体冷却装置，所述气体冷却装置包括上下并列设置的螺旋状冷凝管，所述冷凝管两端分别连接两侧水箱，两侧水箱分别设置有进水口和出水口，冷却箱体中部由气液分离板隔开，所述气液分离板与冷却箱体通过螺钉连接，冷却箱体底部开设有冷凝水排出口。
12、实验中，采用完成一组测试，对实验气体进行一次降温的方式，避免多次连续测试，若气动蝶阀存在泄露的情况，则高温实验区域的气体摩尔数会逐渐减少，影响测试准确度，同时多次连续实验会导致推板不断外推，最终超过推杆的有限量程范围，导致测试精度降低，采用多次冷却多次测试的方式，可以有效的增加测试数据的准确性。
13、所述气体加热装置包括加热箱体和加热棒，所述加热箱体由外到内依次设置外衬层、保温隔热层和内衬层，所述加热箱体内侧两端固定设置有法兰盘，所述加热棒两端分别与两侧的法兰盘固定连接。
14、气体加热装置中电磁线圈采用铸铜材料，加热金属棒为多根并联分布结构，采用钽金属材料。金属棒不与电磁加热线圈直接接触，防止线圈因温度过高而失效。
15、所述废气处理装置的进气口管道设置有烟雾传感器。
16、所述开关阀设置为第二待测蝶阀，所述第二待测蝶阀与流量比例控制电磁阀之间的管路设置有第三气体压力传感器。
17、将开关阀替换为第二待测蝶阀，且设置有配套的第三压力传感器，以检测第二待测蝶阀的径向密封效果。
18、一种气动燃气蝶阀径向密封性测试方法，当单次测试为检测单个第一待测蝶阀的径向密封性时，包括以下步骤：
19、步骤1：进行测试准备，将主气体管路上的第二待测蝶阀和第一待测蝶阀打开，将燃气发生装置和废气处理装置与主气体管路连通；
20、打开燃气发生装置，加入重油燃料和氧化剂；
21、打开废气处理装置，实验气体由燃气发生装置生成并通入管道内，排空主气体管路内的空气，通过第二烟雾传感器检测出的环境颗粒物浓度来判断测试气体是否充满整个系统回路；
22、步骤2：进行气动蝶阀密封性测试，将开关阀和第一待测蝶阀关闭，根据当前实验需求对封闭管道内的气体进行加热，温度传感器与压力传感器将试验区域的温度和压力信号通过数模转换器传输至控制主机；
23、推动推板，控制管内气体压力值变化以满足不同测试所对应的压力需求；
24、记录第一待测蝶阀阀后第二气体压力传感器所测量的压力随时间的变化；
25、步骤3、进行试验后的清理，关闭气体加热装置和气体冷却装置，打开开关阀和第一待测蝶阀，打开第二气动三通球阀，使管路与废气处理装置连通，打开废气处理装置，通入空气将管内废气排至废气处理装置中，通过烟雾传感器检测出的环境颗粒物浓度来判断测试废气是否排尽。
26、一种气动燃气蝶阀径向密封性测试方法，当单次测试为检测两个待测蝶阀的径向密封性时，包括以下步骤：
27、步骤1：进行测试准备，将主气体管路上的开关阀和第一待测蝶阀打开，将燃气发生装置和废气处理装置与主气体管路连通；
28、打开燃气发生装置，加入重油燃料和氧化剂；
29、打开废气处理装置，实验气体由燃气发生装置生成并通入管道内，排空主气体管路内的空气，通过第二烟雾传感器检测出的环境颗粒物浓度来判断测试气体是否充满整个系统回路；
30、步骤2：进行气动蝶阀密封性测试，将第二待测蝶阀、第一待测蝶阀以及流量比例控制电磁阀关闭，根据当前实验需求对封闭管道内的气体进行加热，温度传感器与压力传感器将试验区域的温度和压力信号通过数模转换器传输至控制主机；
31、推动推板，控制管内气体压力值变化以满足不同测试所对应的压力需求；
32、记录第一待测蝶阀阀后第二气体压力传感器，以及第二待测蝶阀阀后第三气体压力传感器所测量的压力随时间的变化；
33、步骤3、进行试验后的清理，关闭气体加热装置和气体冷却装置，打开第二待测蝶阀和第一待测蝶阀，打开第一气动三通球阀和第二气动三通球阀，使管路与废气处理装置连通；
34、打开废气处理装置和燃气发生装置，通入空气将管内废气排至废气处理装置中，通过烟雾传感器检测出的环境颗粒物浓度来判断测试废气是否排尽。
35、所述步骤1中，当第二烟雾传感器显示的环境颗粒物浓度数值骤升且趋于稳定时，判定管内空气已经排出；
36、所述步骤2中，进行完毕一组温度值和压力值下的实验后，打开开关阀和第一待测蝶阀，打开气体冷却装置，将高温气体经过气体冷却装置使实验气体温度降低，并在管道中循环，通过温度传感器检测管内实验气体的温度降低至250℃~300℃时，即可开始下一组测试；
37、判断第一待测蝶阀轴向密封性的方法为，通过观察第一待测蝶阀阀后第二气体压力传感器所测量的压力随时间的变化，当第二压力传感器的数值在实验过程中的变化量超过0.3mpa时，则判定为第一待测蝶阀径向密封性能不合格；
38、判断第二待测蝶阀轴向密封性的方法为，通过观察第二待测蝶阀阀后第三气体压力传感器所测量的压力随时间的变化，当第三压力传感器的数值在实验过程中的变化量超过0.3mpa时，则判定为第二待测蝶阀径向密封性能不合格；
39、所述步骤3中，当烟雾传感器显示的环境颗粒物浓度数值骤降且趋于稳定时，判定管内实验气体已经排出。
40、有益效果
41、使用本试验系统解决了直接使用发动机作为高温密封试验的气体发生设备气体利用率低、成本昂贵，且密封试验需要在多种不同的温度和压力条件下测试多组数据，而发动机通常设定在固定的工作循环下，无法满足实际试验需求的问题。利用试验气体管道内循环，可变容积附加气室调压的方式能够利用较少量的气体重复使用从而完成多组不同要求的试验，缩短了试验时间，节约成本。
42、使用高精度压力传感器与温度传感器并利用数模转换器将实验中的压力与温度信息传输至电脑，通过此法能够对试验环境进行实时监测与远程控制，当试验过程中的压力和温度发生变化时及时采取相应措施，保证试验结果的准确性。
43、使用流量比例控制电磁阀能够实现管路内气体流速的定量控制，当管路内气体流速过慢时，减小电流值输入表输入电流，电磁阀柱塞与阀座下降，阀门开口半径减小，阀前气体压力大于阀后压力，气体流速增加，促进气体在管路中循环。
1.一种气动燃气蝶阀径向密封性测试系统，其特征在于：包括燃气发生装置（1）、开关阀（2）、气体加热装置（3）、第一待测蝶阀（4）和废气处理装置（5）；所述燃气发生装置（1）通过第一气动三通球阀（6）和主气体管路连接，所述废气处理装置（5）通过第二气动三通球阀（7）和主气体管路连接；还包括设置在气体加热装置（3）出气口一侧的温度传感器（31）和第一气体压力传感器（32）、安装在第一待测蝶阀（4）出风口处的第二气体压力传感器（41）所述温度传感器（31）和第一气体压力传感器（32）分别与控制主机（8）通过数模转换器（81）信号连接；
2.根据权利要求1所述的气动燃气蝶阀径向密封性测试系统，其特征在于：所述第一气动三通球阀（6）和开关阀（2）之间的管路设置有流量控制组件（9），所述流量控制组件（9）包括流量比例控制电磁阀（91）、控制器（92）和电流值输入表（93），所述流量比例控制电磁阀（91）安装在主气体管路上，所述控制器（92）与流量比例控制电磁阀（91）信号连接，所述电流值输入表（93）与控制器（92）信号连接。
3.根据权利要求1所述的气动燃气蝶阀径向密封性测试系统，其特征在于：所述气体加热装置（3）连通有附加气室（10），所述附加气室（10）内设有推板（101），推板（101）通过电动推杆（102）控制移动，以改变主气体管路内部的气体压力大小。
4.根据权利要求1所述的气动燃气蝶阀径向密封性测试系统，其特征在于：所述第一待测蝶阀（4）与废气处理装置（5）之间的管路设置有气体冷却装置（11），所述气体冷却装置（11）包括上下并列设置的螺旋状冷凝管（111），所述冷凝管（111）两端分别连接两侧水箱（112），两侧水箱（112）分别设置有进水口和出水口，冷却箱体中部由气液分离板（113）隔开，所述气液分离板（113）与冷却箱体通过螺钉连接，冷却箱体底部开设有冷凝水排出口（114）。
5.根据权利要求3所述的气动燃气蝶阀径向密封性测试系统，其特征在于：所述气体加热装置（3）包括加热箱体（33）和加热棒（34），所述加热箱体（33）由外到内依次设置外衬层（331）、保温隔热层（332）和内衬层（333），所述加热箱体（33）内侧两端固定设置有法兰盘（334），所述加热棒（34）两端分别与两侧的法兰盘（334）固定连接。
6.根据权利要求1所述的气动燃气蝶阀径向密封性测试系统，其特征在于：所述废气处理装置（5）的进气口管道设置有烟雾传感器（51）。
7.根据权利要求1所述的气动燃气蝶阀径向密封性测试系统，其特征在于：所述开关阀（2）设置为第二待测蝶阀，所述第二待测蝶阀与流量比例控制电磁阀（91）之间的管路设置有第三气体压力传感器（21）。
8.一种气动燃气蝶阀径向密封性测试方法，其特征在于：当单次测试为检测单个第一待测蝶阀（4）的径向密封性时，包括以下步骤：
9.一种气动燃气蝶阀径向密封性测试方法，其特征在于：当单次测试为检测两个待测蝶阀的径向密封性时，包括以下步骤：
10.根据权利要求8或9任意一项所述的气动燃气蝶阀径向密封性测试方法，其特征在于：所述步骤1中，当第二烟雾传感器（51）显示的环境颗粒物浓度数值骤升且趋于稳定时，判定管内空气已经排出；
