JP7614637B2

JP7614637B2 - Valve leak detection device and method

Info

Publication number: JP7614637B2
Application number: JP2021102914A
Authority: JP
Inventors: 裕介山田
Original assignee: Sasakura Engineering Co Ltd
Current assignee: Sasakura Engineering Co Ltd
Priority date: 2021-06-22
Filing date: 2021-06-22
Publication date: 2025-01-16
Anticipated expiration: 2041-06-22
Also published as: JP2023001971A

Description

本発明は、バルブの漏洩検知装置および方法に関し、より詳しくは、バルブのグランド部からの漏洩を検知するバルブの漏洩検知装置および方法に関する。 The present invention relates to a valve leakage detection device and method, and more specifically, to a valve leakage detection device and method for detecting leakage from the gland portion of a valve.

バルブのグランド部からの漏洩ガスを検知するため、バルブにキリ穴を形成して、当該キリ穴から大気に放出される漏洩ガスを検知器などで確認することが従来から行われている。ところが、この漏洩検知方法は、大気開放が問題になるおそれがある漏洩ガス（例えば水素）の場合には、採用が困難である。 To detect gas leaking from the gland of a valve, a drilled hole is drilled in the valve and the leaking gas released into the atmosphere from the drilled hole is detected using a detector or other device. However, this method of detecting leaks is difficult to use in the case of leaking gases (such as hydrogen) where release to the atmosphere may be problematic.

グランド部からのグランドリークを検知する方法として、特許文献１には、原子炉格納容器内の弁のグランド部から漏洩流体が導かれるリークオフラインに電磁弁および圧力トランスミッタを設けて、電磁弁を閉じた状態で圧力値が設定値を超えると、警報が出力されることが記載されている。漏洩検知後は、電磁弁操作スイッチの操作により電磁弁を開放し、漏洩流体をＬＣＷサンプに案内して処理することで、漏洩流体の大気への放出が防止される。 As a method for detecting gland leaks from the gland, Patent Document 1 describes providing a solenoid valve and pressure transmitter in the leak off line to which leaking fluid is guided from the gland of the valve inside the reactor containment vessel, and outputting an alarm if the pressure value exceeds a set value with the solenoid valve closed. After a leak is detected, the solenoid valve is opened by operating the solenoid valve operation switch, and the leaking fluid is guided to the LCW sump for processing, preventing the leaking fluid from being released into the atmosphere.

特開平２－１３６７９５号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2-136795

上記の特許文献１の漏洩検知方法は、リークオフライン内の圧力上昇により警報を出力することで、流体温度に依存しない漏洩検知が可能とされているが、漏洩検知後は、電磁弁を開いて圧力を逃がした後に電磁弁を再び閉じる必要があるため、このような電磁弁操作スイッチの操作が煩雑になるという問題があった。また、電磁弁を作動させる電力が必要になるため、設置場所の制約を受けるおそれがあった。 The leak detection method of Patent Document 1 above is capable of detecting leaks independent of the fluid temperature by outputting an alarm when pressure rises in the leak off line. However, after a leak is detected, the solenoid valve must be opened to release the pressure and then closed again, which creates the problem of cumbersome operation of the solenoid valve operation switch. In addition, power is required to operate the solenoid valve, which may restrict the installation location.

そこで、本発明は、電力を必要とすることなく、バルブのグランド部からの漏洩ガスを容易に検知することができるバルブの漏洩検知装置および方法の提供を目的とする。 The present invention aims to provide a valve leakage detection device and method that can easily detect gas leaking from the gland of a valve without requiring electrical power.

本発明の前記目的は、バルブのグランド部からの流体の漏洩を検知する装置であって、前記グランド部からの漏洩流体を導くリーク流路と、前記リーク流路に接続されたパイロット式切換弁と、前記リーク流路から分岐して前記パイロット式切換弁にパイロット圧を導くパイロット流路と、前記リーク流路に前記パイロット式切換弁を介して接続される排出流路とを備え、前記パイロット式切換弁は、前記パイロット圧が設定圧力以上になると、前記リーク流路を前記排出流路に連通する一方、前記パイロット圧が設定圧力未満になると、前記リーク流路を前記排出流路から遮断するバルブの漏洩検知装置により達成される。 The object of the present invention is achieved by a valve leakage detection device that includes a leak flow path that guides the leaking fluid from the gland portion of a valve, a pilot-operated switching valve connected to the leak flow path, a pilot flow path that branches off from the leak flow path and guides pilot pressure to the pilot-operated switching valve, and a discharge flow path that is connected to the leak flow path via the pilot-operated switching valve, and the pilot-operated switching valve communicates the leak flow path with the discharge flow path when the pilot pressure is equal to or greater than a set pressure, and blocks the leak flow path from the discharge flow path when the pilot pressure is less than the set pressure.

このバルブの漏洩検知装置は、前記パイロット圧を検出する圧力検出部を更に備えることが好ましい。 It is preferable that this valve leakage detection device further includes a pressure detection unit that detects the pilot pressure.

前記パイロット流路には、絞り弁が設けられていることが好ましい。 It is preferable that a throttle valve is provided in the pilot flow passage.

前記排出流路には、逆止弁が設けられていることが好ましい。 It is preferable that the discharge passage is provided with a check valve.

また、本発明の前記目的は、上記のバルブの漏洩検知装置を用いたバルブの漏洩検知方法であって、前記バルブは、低温流体が通過する内管と前記内管を覆う外管との間に真空層が形成された真空二重配管に接続されており、前記排出流路を前記真空層に接続して、前記内管を通過する低温流体の漏洩を検知するバルブの漏洩検知方法により達成される。前記低温流体は、液化水素を例示することができる。 The object of the present invention is also achieved by a valve leakage detection method using the above valve leakage detection device, in which the valve is connected to a vacuum double pipe in which a vacuum layer is formed between an inner pipe through which a cryogenic fluid passes and an outer pipe covering the inner pipe, and the exhaust flow path is connected to the vacuum layer to detect leakage of the cryogenic fluid passing through the inner pipe. An example of the cryogenic fluid is liquefied hydrogen.

本発明によれば、電力を必要とすることなく、バルブのグランド部からの漏洩ガスを容易に検知することができるバルブの漏洩検知装置および方法を提供することができる。 The present invention provides a valve leakage detection device and method that can easily detect gas leaking from the gland of a valve without requiring power.

本発明の一実施形態に係るバルブの漏洩検知装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a valve leakage detection device according to an embodiment of the present invention;

以下、本発明の一実施形態について添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るバルブの漏洩検知装置の概略構成図である。図１に示すバルブの漏洩検知装置（以下、単に「漏洩検知装置」という）１は、真空二重配管１００に接続されたバルブ５０のグランドリークを検知するものである。 One embodiment of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of a valve leak detection device according to one embodiment of the present invention. The valve leak detection device (hereinafter simply referred to as the "leak detection device") 1 shown in FIG. 1 detects a gland leak in a valve 50 connected to a vacuum double pipe 100.

真空二重配管１００は、ステンレス等の金属材料からなる内菅１０１および外管１０２を備えており、内管１０１の内部を、液化水素、液化アンモニア、液化ヘリウム、液化窒素、液化酸素等の低温流体が矢示Ｆ方向に通過する。 The vacuum double pipe 100 has an inner pipe 101 and an outer pipe 102 made of a metal material such as stainless steel, and a low-temperature fluid such as liquefied hydrogen, liquefied ammonia, liquefied helium, liquefied nitrogen, or liquefied oxygen passes through the inside of the inner pipe 101 in the direction of the arrow F.

外管１０２は、内管１０１を覆うように内管１０１と同心状に配置されており、内管１０１と外管１０２との間に真空層１０３が形成されている。真空層１０３は、真空ポンプ（図示せず）による真空引きが行われて、内管１０１を真空断熱する。 The outer pipe 102 is arranged concentrically with the inner pipe 101 so as to cover the inner pipe 101, and a vacuum layer 103 is formed between the inner pipe 101 and the outer pipe 102. The vacuum layer 103 is evacuated by a vacuum pump (not shown) to provide vacuum insulation for the inner pipe 101.

バルブ５０は、弁箱５１と、弁箱５１内に配置された弁体５２と、弁体５２を回動自在に支持する弁軸５３とを備えている。弁箱５１の上流側および下流側は、内管１０１の上流側部分および下流側部分に対してボルト・ナット等の締結具で気密にフランジ結合されており、弁体５２を弁軸５３まわりに回転させることで、内管１０１の流路を開閉することができる。 The valve 50 comprises a valve box 51, a valve element 52 disposed within the valve box 51, and a valve shaft 53 that rotatably supports the valve element 52. The upstream and downstream sides of the valve box 51 are hermetically flanged to the upstream and downstream parts of the inner pipe 101 with fasteners such as bolts and nuts, and the flow path of the inner pipe 101 can be opened and closed by rotating the valve element 52 around the valve shaft 53.

本実施形態の漏洩検知装置１は、上記のバルブ５０におけるグランド部５４からの漏洩流体を導くリーク流路１０と、リーク流路１０に接続されたパイロット式切換弁２０と、リーク流路１０から分岐してパイロット式切換弁２０にパイロット圧を導くパイロット流路３０と、リーク流路１０にパイロット式切換弁２０を介して接続される排出流路４０とを備えている。リーク流路１０、パイロット流路３０および排出流路４０は、例えば配管により構成される。 The leak detection device 1 of this embodiment includes a leak flow path 10 that guides the leaking fluid from the gland portion 54 of the valve 50, a pilot-operated switching valve 20 connected to the leak flow path 10, a pilot flow path 30 that branches off from the leak flow path 10 and guides pilot pressure to the pilot-operated switching valve 20, and a discharge flow path 40 that is connected to the leak flow path 10 via the pilot-operated switching valve 20. The leak flow path 10, the pilot flow path 30, and the discharge flow path 40 are configured, for example, by piping.

パイロット式切換弁２０は、受圧室にパイロットエアが供給されることにより作動する３ポート式のパイロット弁であり、パイロット流路３０から受圧室に導かれるパイロット圧が設定圧力未満の場合には、ばね２１の付勢力によってリーク流路１０を排出流路４０から遮断する一方、パイロット圧が設定圧力以上の場合には、ばね２１の付勢力に抗して弁体が移動し、リーク流路１０が排出流路４０に連通される。 The pilot-operated switching valve 20 is a three-port pilot valve that is actuated by the supply of pilot air to the pressure-receiving chamber. When the pilot pressure guided from the pilot flow path 30 to the pressure-receiving chamber is less than the set pressure, the biasing force of the spring 21 blocks the leak flow path 10 from the exhaust flow path 40. On the other hand, when the pilot pressure is equal to or greater than the set pressure, the valve body moves against the biasing force of the spring 21, and the leak flow path 10 is connected to the exhaust flow path 40.

パイロット流路３０には、オリフィス３１が設けられており、オリフィス３１のオリフィス効果により、リーク流路１０が排出流路４０に連通されたときのパイロット圧の急激な低下が抑制される。また、パイロット流路３０におけるオリフィス３１とパイロット式切換弁２０との間には、パイロット圧を検出する圧力検出部としての圧力計３２が設けられている。 The pilot flow passage 30 is provided with an orifice 31, and the orifice effect of the orifice 31 suppresses a sudden drop in pilot pressure when the leak flow passage 10 is connected to the exhaust flow passage 40. In addition, a pressure gauge 32 is provided between the orifice 31 in the pilot flow passage 30 and the pilot-operated switching valve 20 as a pressure detection unit that detects the pilot pressure.

排出流路４０は、先端が外管１０２の連結孔１０２ａに連結されて、真空層１０３に接続されている。排出流路４０には分岐流路４１が接続されており、分岐流路４１の先端で、排出流路４０に導かれた漏洩流体を他の捕集設備等により捕集することができる。分岐流路４１による漏洩流体の分岐は、開閉弁４２，４３の操作により行うことができる。また、排出流路４０には逆止弁４４が設けられており、排出流路４０からリーク流路１０への漏洩流体の逆流が防止される。 The tip of the discharge flow path 40 is connected to the connecting hole 102a of the outer tube 102 and connected to the vacuum layer 103. A branch flow path 41 is connected to the discharge flow path 40, and the leaked fluid led to the discharge flow path 40 can be collected at the tip of the branch flow path 41 by other collection equipment or the like. The branch flow path 41 can branch the leaked fluid by operating the opening and closing valves 42, 43. In addition, a check valve 44 is provided in the discharge flow path 40, which prevents the leaked fluid from flowing back from the discharge flow path 40 to the leak flow path 10.

次に、上記の構成を備える漏洩検知装置１の作動を説明する。真空二重配管１００の内管１０１を通過する低温流体がバルブ５０のグランド部５４から漏洩して、漏洩流体がリーク流路１０に導かれると、リーク流路１０は排出流路４０から遮断されているため、パイロット式切換弁２０の受圧室に作用するパイロット圧が上昇する。このパイロット圧は圧力計３２で検出されるため、この検出値からグランドリークの有無を判別することができる。 Next, the operation of the leak detection device 1 having the above configuration will be described. When the low-temperature fluid passing through the inner pipe 101 of the vacuum double pipe 100 leaks from the gland portion 54 of the valve 50 and is guided to the leak flow path 10, the pilot pressure acting on the pressure-receiving chamber of the pilot-operated switching valve 20 rises because the leak flow path 10 is blocked from the exhaust flow path 40. This pilot pressure is detected by the pressure gauge 32, and the presence or absence of a gland leak can be determined from this detected value.

パイロット圧がパイロット式切換弁２０の設定圧力以上になると、リーク流路１０が排出流路４０に連通されて、漏洩流体が排出流路４０に導かれる。これにより、リーク流路１０内で加圧された漏洩流体が解放されて、パイロット圧がパイロット式切換弁２０の設定圧力未満に低下し、リーク流路１０は排出流路４０から再び遮断される。パイロット流路３０に設けられたオリフィス３１により、パイロット圧の低下が緩やかなものとなるため、パイロット圧の変化に伴うパイロット式切換弁２０の切換動作の繰り返しを防止することができ、リーク流路１０を排出流路４０から確実に遮断することができる。パイロット式切換弁２０の設定圧力は、圧力計３２の検出値に基づき適宜調整することができる。 When the pilot pressure exceeds the set pressure of the pilot-operated switching valve 20, the leak flow path 10 is connected to the exhaust flow path 40, and the leaking fluid is guided to the exhaust flow path 40. As a result, the leaking fluid pressurized in the leak flow path 10 is released, the pilot pressure drops below the set pressure of the pilot-operated switching valve 20, and the leak flow path 10 is again blocked from the exhaust flow path 40. The orifice 31 provided in the pilot flow path 30 makes the pilot pressure drop gentle, preventing repeated switching operations of the pilot-operated switching valve 20 due to changes in pilot pressure, and reliably blocking the leak flow path 10 from the exhaust flow path 40. The set pressure of the pilot-operated switching valve 20 can be adjusted appropriately based on the detection value of the pressure gauge 32.

このように、本実施形態の漏洩検知装置１は、リーク流路１０に導かれた漏洩流体の圧力により、漏洩の状況を容易且つ正確に検知することができると共に、漏洩を検知した後は、パイロット式切換弁２０が自動的に復旧して、電力を要することなく再び漏洩検知が可能な状態になる。 In this way, the leak detection device 1 of this embodiment can easily and accurately detect the leak condition based on the pressure of the leaking fluid guided to the leak flow path 10, and after detecting a leak, the pilot-operated switching valve 20 automatically recovers, making it possible to detect leaks again without requiring power.

漏洩検知装置１を用いた漏洩検知方法は、真空二重配管１００に接続されたバルブ５０だけでなく、例えば、空調設備、蒸気タービン、発電プラント等、種々のバルブに対するグランドリークの検知に適用可能であるが、本実施形態のように真空二重配管１００のバルブ５０に適用する場合には、排出流路４０を真空層３０に接続することで、新たな設備を要することなく漏洩流体の大気開放を容易に抑制することができる。このことは、内管１０１を流れる低温流体が、液体水素などのように大気開放が問題になるおそれがある流体の場合に、特に効果的である。 The leak detection method using the leak detection device 1 can be applied to detect gland leaks not only for the valve 50 connected to the vacuum double pipe 100, but also for various valves, such as those in air conditioning equipment, steam turbines, and power plants. However, when applied to the valve 50 of the vacuum double pipe 100 as in this embodiment, by connecting the exhaust flow path 40 to the vacuum layer 30, it is possible to easily prevent the leaking fluid from being released into the atmosphere without requiring new equipment. This is particularly effective when the low-temperature fluid flowing through the inner pipe 101 is a fluid such as liquid hydrogen, whose release into the atmosphere may be problematic.

本実施形態の排出流路４０は、分岐流路４１を設けることにより、真空層３０または他の捕集設備により選択的に捕集可能としているが、いずれか一方のみで捕集されるように構成してもよい。排出流路４０が真空層３０のみに接続される場合には、排出流路４０の先端側が常時負圧に維持されるため、逆止弁４４を設けることなく漏洩流体の逆流を確実に防止することができる。なお、排出流路４０に導かれる漏洩流体の種類によっては、捕集せずに大気に開放することもできる。 In this embodiment, the discharge flow path 40 is provided with a branch flow path 41 so that the fluid can be selectively collected by the vacuum layer 30 or other collection equipment, but it may be configured so that the fluid is collected by only one of them. When the discharge flow path 40 is connected only to the vacuum layer 30, the tip side of the discharge flow path 40 is constantly maintained at negative pressure, so that backflow of the leaked fluid can be reliably prevented without providing a check valve 44. Depending on the type of leaked fluid led to the discharge flow path 40, it may be released to the atmosphere without being collected.

漏洩検知装置１による漏洩検知は、圧力計３２の検出に基づいて行う代わりに、パイロット式切換弁２０の切換動作の検出に基づいて行うこともできる。パイロット式切換弁２０の切換動作の検出は、例えば、パイロット式切換弁２０に磁気センサ等を設けて、弁の切換動作を直接検出する他、排出流路４０の温度や圧力等の変化を検出して行うこともできる。 Leak detection by the leak detection device 1 can be performed based on detection of the switching operation of the pilot-operated switching valve 20 instead of based on detection by the pressure gauge 32. The switching operation of the pilot-operated switching valve 20 can be detected, for example, by providing a magnetic sensor or the like in the pilot-operated switching valve 20 to directly detect the valve switching operation, or by detecting changes in the temperature, pressure, etc. of the exhaust flow path 40.

１バルブの漏洩検知装置
１０リーク流路
２０パイロット式切換弁
３０パイロット流路
３１絞り弁
３２圧力計（圧力検出部）
４０排出流路
４４逆止弁
５０バルブ
５４グランド部
１００真空二重配管
１０１内管
１０２外管
１０３真空層 1 Valve leakage detection device 10 Leak flow path 20 Pilot-operated switching valve 30 Pilot flow path 31 Throttle valve 32 Pressure gauge (pressure detection unit)
40: exhaust flow path 44: check valve 50: valve 54: gland portion 100: vacuum double pipe 101: inner pipe 102: outer pipe 103: vacuum layer

Claims

A device for detecting leakage of a fluid from a gland portion of a valve, comprising:
a leak flow path for guiding a leaked fluid from the gland portion;
A pilot-operated switching valve connected to the leak flow path;
a pilot flow path branching from the leak flow path and directing a pilot pressure to the pilot-operated switching valve;
a discharge passage connected to the leak passage via the pilot-operated switching valve,
The pilot-operated switching valve is a valve leakage detection device that connects the leak flow path to the exhaust flow path when the pilot pressure is equal to or greater than a set pressure, and blocks the leak flow path from the exhaust flow path when the pilot pressure is less than the set pressure.

The valve leakage detection device according to claim 1, further comprising a pressure detection unit that detects the pilot pressure.

The valve leakage detection device according to claim 1 or 2, in which a throttle valve is provided in the pilot flow path.

A valve leakage detection device according to any one of claims 1 to 3, in which a check valve is provided in the discharge flow path.

A method for detecting leakage from a valve using the valve leakage detection device according to any one of claims 1 to 4, comprising the steps of:
The valve is connected to a vacuum double pipe in which a vacuum layer is formed between an inner pipe through which a low-temperature fluid passes and an outer pipe covering the inner pipe,
A valve leakage detection method for detecting leakage of a cryogenic fluid passing through the inner tube by connecting the exhaust flow path to the vacuum layer.

The valve leakage detection method according to claim 5, wherein the low-temperature fluid is liquefied hydrogen.