ГИДРОСИСТЕМА ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ТРУБ Российский патент 2005 года по МПК G01M3/08 

Изобретение относится к энергетическому машиностроению и может быть использовано, в частности, при проведении гидравлических испытаний труб теплообменных аппаратов на герметичность.

Из уровня техники известно устройство для испытания труб на герметичность, включающее основание в виде емкости коробчатого сечения, состоящей из трех секций, крайние из которых соединены между собой и являются водосборником. На основании установлена неподвижная траверса опоры для колонн, подвижный ползун, каретка, на последних установлены уплотнительные головки. Колонны закреплены с одной стороны неподвижно на траверсе, а на опорах - по посадке движения. Труба устанавливается в люнетах со сменными опорными и зажимными вставками соосно уплотнительным головкам. Оси труб, колонн и уплотнительных головок лежат в одной плоскости под углом 1° 30' к горизонтали. На концах колонн с одной стороны имеются бурты для фиксации задней уплотнительной головки, которая имеет опорные ролики и направляющие. Устройство имеет планетарные механизмы перекладки труб, установленные на колоннах с возможностью вращения вокруг осей последних, и датчики регулирования усилия предварительного обжатия трубы уплотнительными головками и контроля измерения длины трубы при испытании. Люнеты установлены на подпружиненных платформах с возможностью перемещения вдоль оси трубы (см. RU 2182700, G 01 M 3/00, G 01 M 3/08).

Также известна гидросистема для гидравлических испытаний труб, входящая в состав устройства для испытания труб на герметичность. Устройство содержит основание, уплотнительные головки, опоры для трубы, выполненные в виде люнетов, имеющих регулируемые опорные и прижимные поверхности, соединенные с гидроцилиндрами, работающими в единой гидравлической системе, которая управляется датчиком регулирования давления, который в свою очередь управляется сигналами датчика линейного положения торца испытуемой трубы, соединенного с выключателем подачи испытательного давления, срабатывающего при достижении торцом трубы положения, соответствующего началу пластической деформации в любом ее сечении.

Устройство для испытания труб на герметичность настраивается для испытания определенного типоразмера. Трубу по рольгангу подают на исходную позицию, переукладчиком укладывают на опоры. С помощью привода уплотнительная головка, перемещаясь, устанавливает трубу в уплотнительную головку. Труба герметизируется. Люнеты закрываются и прижимные поверхности устанавливаются на поверхности трубы. В трубу подается рабочее давление. Под действием нарастающего давления испытуемая труба увеличивается в диаметре и укорачивается. Так для трубы из стали при Р=32 МПа укорочение равно 0,328 см, при Р=70 МПа - 0,831 см, при Р=360 МПа - 4,25 (см. RU 2184946, G 01 M 3/08).

Задачей настоящего изобретения является снижение трудоемкости проведения гидроиспытаний и повышение надежности работы стенда при одновременном расширении его возможностей.

Поставленная задача решается за счет того, что гидросистема для гидравлических испытаний труб согласно изобретению содержит емкость с рабочей жидкостью, нагнетательную установку с электронасосами низкого давления для заполнения труб рабочей жидкостью и высокого давления для их опрессовки, обвязку из трубопроводов для подачи в трубы и удаления из них рабочей жидкости и продувки труб воздухом, запорную арматуру и измерительные приборы для фиксации параметров давления и регулирования режимов подачи рабочей жидкости, выдержки давления и удаления рабочей жидкости, при этом подлежащие испытаниям трубы включены в гидросистему посредством гидрозажимов с гидроприводами от рабочей жидкости гидросистемы, содержащими механические преимущественно цанговые элементы обжатия трубы и взаимодействующий с ними непосредственно или через промежуточные элементы гидравлический элемент в виде кольцевого поршня преимущественно манжеты, воспринимающей и передающей давление рабочей жидкости на всех стадиях испытаний на торцы цанговых элементов и примыкающий к манжете кольцевой участок стенки трубы, при этом производительность насоса низкого давления не менее чем в 10 раз превышает производительность насоса высокого давления.

Каждый гидрозажим может быть выполнен в виде корпуса с гнездом под концевой участок трубы, цангового зажима с гидроприводом в виде кольцевого составного поршня, состоящего из манжеты из упругого материала с открытой с одного торца манжеты кольцевой полостью, сообщенной с каналом подачи рабочей жидкости для испытания труб, и, по крайней мере, одного промежуточного элемента в виде втулки, расположенной между глухим торцом манжеты и торцами элементов цангового зажима.

По крайней мере, часть гидрозажимов под одноименные по высоте пучка концевые участки труб могут быть соединены между собой попарно, например, патрубками.

Емкость с рабочей жидкостью может быть сообщена с подающими трубопроводами для заполнения рабочей жидкостью труб и отводящими трубопроводами для слива рабочей жидкости из труб после окончания испытаний.

Каждый электронасос может быть соединен через соответствующие трубопровод и запорную арматуру, предпочтительно вентиль, с соответствующим ему измерительным прибором, предпочтительно манометром.

Может быть использован электронасос низкого давления, производительность которого превышает в 10-5000 раз производительность электронасоса высокого давления.

Может быть использован электронасос низкого давления, производительность которого в 1500-5000 раз превышает производительность электронасоса высокого давления.

В качестве электронасоса низкого давления может быть использован центробежный электронасос производительностью 2÷5 л/с, а в качестве соединенного с ним через соответствующий трубопровод и запорный вентиль измерительного прибора - манометр, показывающий давление.

В качестве электронасоса высокого давления может быть использован электронасос дозировочный, преимущественно одноплунжерный, производительностью 30-120 л/с, а в качестве соединенного с ним через соответствующий трубопровод и запорный вентиль измерительного прибора - электроконтактный манометр, автоматически отключающий электронасос высокого давления при достижении давления, соответствующего давлению опрессовки.

Подающие трубопроводы через соответствующую запорную арматуру, предпочтительно вентили, и гидрозажим могут быть подведены к одному из концевых участков трубы нижнего яруса.

Один отводящий трубопровод может быть подведен через соответствующую запорную арматуру, предпочтительно вентиль и гидрозажим, к концевому участку трубы верхнего яруса для обеспечения возможности регулируемого слива рабочей жидкости через воронку сливного патрубка в емкость, а другой отводящий трубопровод также через соответствующую запорную арматуру, предпочтительно вентиль и гидрозажим, подведен к одноименному концевому участку трубы нижнего яруса с обеспечением возможности слива рабочей жидкости до или при подаче в трубы воздуха для продувки, осуществляемой через включенную в гидросистему воздушную магистраль, соединенную с одним из концевых участков трубы верхнего яруса.

В качестве рабочей жидкости может быть использован 2-5% раствор моноэтаноламина.

Технический результат, обеспечиваемый изобретением, состоит в снижении трудоемкости испытаний изогнутых труб теплообменных аппаратов за счет повышения надежности работы используемого оборудования и обеспечения возможности испытаний на одном оборудовании изогнутых труб с различным расстоянием между их концевыми участками без существенной переналадки обрудования.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где

на фиг.1 изображен стенд для гидроиспытаний изогнутых труб, вид сбоку;

на фиг.2 - узел А на фиг.1;

на фиг.3 - стенд в плане, фрагмент;

на фиг.4 - гидрозажим в разрезе;

на фиг.5 - подвижная стойка, вид с торца;

на фиг.6 - схема гидросистемы.

Гидросистема для гидравлических испытаний труб 1 содержит емкость 2 с рабочей жидкостью, нагнетательную установку 3 с электронасосами низкого давления 4 для заполнения труб 1 рабочей жидкостью и высокого давления 5 для их опрессовки, обвязку из трубопроводов 6, 7, 8, 9 для подачи в трубы 1 и удаления из них рабочей жидкости и продувки труб 1 воздухом, запорную арматуру и измерительные приборы 10, 11 для фиксации параметров давления и регулирования режимов подачи рабочей жидкости, выдержки давления и удаления рабочей жидкости. Подлежащие испытаниям трубы 1 включены в гидросистему посредством гидрозажимов 12 с гидроприводами 13 от рабочей жидкости гидросистемы, содержащими механические, преимущественно цанговые, элементы 14 обжатия трубы 1, и взаимодействующий с ними непосредственно или через промежуточные элементы 15 гидравлический элемент в виде кольцевого поршня, преимущественно манжеты, 16, воспринимающей и передающей давление рабочей жидкости на всех стадиях испытаний на торцы 17 цанговых элементов 14, и примыкающий к манжете 16 кольцевой участок 18 стенки трубы 1. Производительность насоса низкого давления 4 не менее чем в 10 раз превышает производительность насоса высокого давления 5.

Каждый гидрозажим 12 выполнен в виде корпуса 19 с гнездом 20 под концевой участок трубы 1, цангового зажима 14 с гидроприводом 13 в виде кольцевого составного поршня, состоящего из манжеты 16 из упругого материала с открытой с одного торца 22 манжеты 16 кольцевой полостью 23, сообщенной с каналом 24 подачи рабочей жидкости для испытания труб 1, и, по крайней мере, одного промежуточного элемента 15 в виде втулки, расположенной между глухим торцом 25 манжеты 16 и торцами 17 элементов цангового зажима 14.

По крайней мере, часть гидрозажимов 12 под одноименные по высоте пучка концевые участки 21 труб 1 соединены между собой попарно, например, патрубками.

Емкость 2 с рабочей жидкостью сообщена с подающими трубопроводами 7 для заполнения рабочей жидкостью труб 1 и отводящими трубопроводами 8 для слива рабочей жидкости из труб 1 после окончания испытаний.

Каждый электронасос 4, 5 соединен через соответствующие трубопровод 27 или 28 и запорную арматуру, предпочтительно вентиль 29 или 30, с соответствующим ему измерительным прибором, предпочтительно манометром 10 или 11.

В гидросистеме может быть использован электронасос 4 низкого давления, производительность которого превышает в 10-5000 раз производительность электронасоса 5 высокого давления.

В гидросистеме также может быть использован электронасос 4 низкого давления, производительность которого в 1500-5000 раз превышает производительность электронасоса 5 высокого давления.

В качестве электронасоса 4 низкого давления использован центробежный электронасос производительностью 2÷5 л/с. А в качестве соединенного с ним через соответствующий трубопровод 27 и запорный вентиль 29 измерительного прибора 10 - манометр, показывающий давление.

В качестве электронасоса 5 высокого давления использован электронасос дозировочный, преимущественно одноплунжерный, производительностью 30-120 л/с, а в качестве соединенного с ним через соответствующий трубопровод и запорный вентиль 30 измерительного прибора 11 - электроконтактный манометр, автоматически отключающий электронасос 5 высокого давления при достижении давления, соответствующего давлению опрессовки.

Подающие трубопроводы 7 через соответствующую запорную арматуру, предпочтительно вентили 29, 30, и гидрозажим 12 подведены к одному из концевых участков 21 трубы 1 нижнего яруса.

Один отводящий трубопровод 8 подведен через соответствующую запорную арматуру, предпочтительно вентиль 31, и гидрозажим 12 к концевому участку 21 трубы 1 верхнего яруса и обеспечения возможности регулируемого слива рабочей жидкости через воронку 32 сливного патрубка 33 в емкость 2. Другой отводящий трубопровод 8 также через соответствующую запорную арматуру, предпочтительно вентиль 34 и гидрозажим 12, подведен к одноименному концевому участку 21 трубы 1 нижнего яруса с обеспечением возможности слива рабочей жидкости до или при подаче в трубы 1 воздуха для продувки, осуществляемой через включенную в гидросистему воздушную магистраль 9, соединенную с одним из концевых участков 21 трубы 1 верхнего яруса.

В качестве рабочей жидкости использован 2 - 5% раствор моноэтаноламина.

Порядок работы гидросистемы при гидроиспытаниях.

Для заполнения труб 1 раствором моноэтаноламина открывают вентили 29, 31 и 35. Включают центробежный насос 4 низкого давления и производят заполнение внутреннего объема рабочей жидкостью. За степенью заполнения следят по сплошности струи из сливного патрубка 33.

После заполнения труб раствором моноэтаноламина закрывают вентили 29 и 31 и отключают насос 4 низкого давления.

Перед подачей высокого давления открывают вентиль 30. Затем включают насос 5 высокого давления и поднимают давление до нужной величины пробного давления.

По достижении пробного давления срабатывает электроконтактный манометр 11, после чего производят отключение насоса 5 высокого давления.

Закрывают вентиль 30 и производят необходимую выдержку времени.

Затем с помощью вентиля 31 опускают давление до рабочего и осматривают испытываемые трубы 1.

По окончании испытаний опускают давление до нуля с помощью вентиля 31, после чего открывают вентили 31 и 34 и сливают раствор моноэтаноламина в емкость 2 самотеком. По окончании слива вентиль 31 закрывают.

Затем при открытом вентиле 34 открывают вентили 36 и 37, а также кран 38 воздушной магистрали и продувают систему воздухом.

После продувки воздухом труб 1 все вентили и кран закрывают и снимают трубы 1 с оборудования для гидроиспытаний.

При загрязнении раствора моноэтаноламина его заменяют. Для этого открывают вентиль 39, включают центробежный насос 4 низкого давления и сливают раствор моноэтаноламина из емкости 2 в специальную емкость (на чертежах не показано).

После слива раствора моноэтаноламина в специальную емкость вентиль 39 закрывают, насос 4 низкого давления отключают, остатки раствора сливают через сливной патрубок (на чертежах условно не показано) бака, открутив пробку (на чертежах не показано).

Изобретение относится к энергетическому машиностроению и может быть использовано, в частности, при проведении гидравлических испытаний труб теплообменных аппаратов на герметичность. Гидросистема для гидравлических испытаний труб содержит емкость с рабочей жидкостью, нагнетательную установку с электронасосами низкого давления для заполнения труб рабочей жидкостью и высокого давления для их опрессовки, обвязку из трубопроводов для подачи в трубы и удаления из них рабочей жидкости и продувки труб воздухом, запорную арматуру. Также гидросистема содержит измерительные приборы для фиксации параметров давления и регулирования режимов подачи рабочей жидкости, выдержки давления и удаления рабочей жидкости. Технический результат заключается в снижении трудоемкости испытаний и обеспечения возможности испытаний на одном оборудовании изогнутых труб с различным расстоянием между их концевыми участками. 11 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Гидросистема для гидравлических испытаний труб, характеризующаяся тем, что она содержит емкость с рабочей жидкостью, нагнетательную установку с электронасосами низкого давления для заполнения труб рабочей жидкостью и высокого давления для их опрессовки, обвязку из трубопроводов для подачи в трубы и удаления из них рабочей жидкости, продувки труб воздухом, запорную арматуру и измерительные приборы для фиксации параметров давления и регулирования режимов подачи рабочей жидкости, выдержки давления и удаления рабочей жидкости, при этом подлежащие испытаниям трубы включены в гидросистему посредством гидрозажимов с гидроприводами от рабочей жидкости гидросистемы, содержащими механические, преимущественно цанговые, элементы обжатия трубы и взаимодействующий с ними непосредственно или через промежуточные элементы гидравлический элемент в виде кольцевого поршня, преимущественно манжеты воспринимающей и передающей давление рабочей жидкости на всех стадиях испытаний на торцы цанговых элементов и примыкающий к манжете кольцевой участок стенки трубы, при этом производительность насоса низкого давления не менее чем в 10 раз превышает производительность насоса высокого давления.2. Гидросистема по п.1, отличающаяся тем, что каждый гидрозажим выполнен в виде корпуса с гнездом под концевой участок трубы, цангового зажима с гидроприводом в виде кольцевого составного поршня, состоящего из манжеты из упругого материала с открытой с одного торца манжеты кольцевой полостью, сообщенной с каналом подачи рабочей жидкости для испытания труб и, по крайней мере, одного промежуточного элемента в виде втулки, расположенной между глухим торцом манжеты и торцами элементов цангового зажима.3. Гидросистема по п.2, отличающаяся тем, что, по крайней мере, часть гидрозажимов под одноименные по высоте пучка концевые участки труб соединены между собой попарно, например патрубками.4. Гидросистема по п.1, отличающаяся тем, что емкость с рабочей жидкостью сообщена с подающими трубопроводами для заполнения рабочей жидкостью труб и отводящими трубопроводами для слива рабочей жидкости из труб после окончания испытаний.5. Гидросистема по п.1, отличающаяся тем, что каждый электронасос соединен через соответствующие трубопровод и запорную арматуру, предпочтительно вентиль, с соответствующим ему измерительным прибором, предпочтительно манометром.6. Гидросистема по п.1, отличающаяся тем, что использован электронасос низкого давления, производительность которого превышает в 10-5000 раз производительность электронасоса высокого давления.7. Гидросистема по п.1, отличающаяся тем, что использован электронасос низкого давления, производительность которого в 1500-5000 раз превышает производительность электронасоса высокого давления.8. Гидросистема по п.7, отличающаяся тем, что в качестве электронасоса низкого давления использован центробежный электронасос производительностью 2-5 л/с, а в качестве соединенного с ним через соответствующий трубопровод и запорный вентиль измерительного прибора - манометр, показывающий давление.9. Гидросистема по п.7, отличающаяся тем, что в качестве электронасоса высокого давления использован электронасос дозировочный преимущественно одноплунжерный производительностью 30-120 л/с, а в качестве соединенного с ним через соответствующий трубопровод и запорный вентиль измерительного прибора - электроконтактный манометр, автоматически отключающий электронасос высокого давления при достижении давления, соответствующего давлению опрессовки.10. Гидросистема по п.4, отличающаяся тем, что подающие трубопроводы через соответствующую запорную арматуру, предпочтительно вентили, и гидрозажим подведены к одному из концевых участков трубы нижнего яруса.11. Гидросистема по п.4, отличающаяся тем, что один отводящий трубопровод подведен через соответствующую запорную арматуру, предпочтительно вентиль, и гидрозажим, к концевому участку трубы верхнего яруса для обеспечения возможности регулируемого слива рабочей жидкости через воронку сливного патрубка в емкость, а другой отводящий трубопровод также через соответствующую запорную арматуру, предпочтительно вентиль и гидрозажим, подведен к одноименному концевому участку трубы нижнего яруса с обеспечением возможности слива рабочей жидкости до или при подаче в трубы воздуха для продувки, осуществляемой через включенную в гидросистему воздушную магистраль, соединенную с одним из концевых участков трубы верхнего яруса.12. Гидросистема по п.1, отличающаяся тем, что в качестве рабочей жидкости использован 2-5% раствор моноэтаноламина.