Устройство для испытания котельных труб на длительную прочность внутренним давлением Советский патент 1985 года по МПК G01N3/12 

третьим выходом блока программного, управления, второй вход блока И соединен с выходом усилителя сигналов, первьй вкод блока И соединен с выходом первого блока ИЛИ, второй вход первого блока ИЛИ - с датчиком давления парогенератора и первым входом блока питания парогенератора, выход пускового блока соединен с входом блока запуска, первый выход которого соединен с вторыми входами блоков питания парогенератора и дозатора, датчики давления парогенератора и до затора соединены с первыми входами их блоков питания, второй выход блока запуска соединен с вторым входом блока питания нагревателя камеры, первьй вход блока питания камеры

соединен с выходом усилителя, третий выход блока запуска соединен с входом блока задержки, вькод которого соединен с вторым входом второго блока ИЛИ, третий вход второго блока ИЛИ соединен с вторым выходом блока программного управления, выход второго блрка ИЛИ соединен с электрокпапаном регулятора давления, первый вход исполнительного механизма выходного клапана дозатора соединен с третьим выходом блока программного управления, второй вход исполнительного механизма - с вторым выходом блока программного управления, а вход ной электроклапан питателя соединен с вторым выходом блока программного управления.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ КОТЕЛЬНЫХ ТРУБ НА ДЛИТЕЛЬНУЮ ПРОЧ-НОСТЬ ВНУТРЕННИМ ДАВЛЕНИЕМ, содержащее испытательную ка.меру с электронагревателем, датчиками давления и температуры, со единенный с камерой с помощью паропровода парогенератор с электронагревателем, выходным электроклапанрм и датчиком давления, входной электроклапан камеры, установленный в паропроводе, соединенный с камерой водяной питатель с входным и выходным электроклапанами, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности путем автоматизации процесса стабилизации параметров испы;таиия, оно снабжено соединенным с камерой термостатическим пароводяным дозатором с выходным клапаном с исполнительным механизмом и датчиком давления, установленным параллельно паропроводу и соединяющим камеру с дозатором байпасным трубопроводом с коллектором-ограничителем с входным и выходным электроклапанами, установленным между коллектором-ограничителем и камерой в байпасном трубопроводе под острым углом к его продольной оси распылителем, регулятором давления, выполненным в виде установленного на выходе камеры дренажного Tpy6onpoBoJia с отсечным электроклапаном. и дроссельной шайбой, пусковьм блоком, соединенными с ним последовательно блоком запуска и блоком задержки времени, блоком программного управления, свя(Л занным с датчиком температуры, уста.навливаемым в испытуемом изделии, первым и вторым логическими блоками ИЛИ, второй из которых связан с датчиком давления, устанавливаемым в испытуемом изделии, логическим блоком И, блокиратором сигналов, усилиО) телем сигналов с задатчиком темпераО1 туры и блоками электропитания нагрева- ;о теля камеры, дозатора и парогенерато00 ра, входной электроклапан камеры соединен с первым выходом блока программного управления , входной и выходной электроклапаны коллектора-ограничителя соединены с вторым выходом блока программного управления, выходной электроклапан питателя соединен с третьим выходом блока программного управления, выходной электроклапан парогенератора соединен с выходом блокиратора сигналов, первыйвход которого соединен с выходом блока И, второй вход блокиратора соединен с

. 1- Изобретение относится к технике

испытаний на прочность давлением, а именно к устройствам для испытани котельных труб на длительную прочность внутренним давлением, и может быть использовано в тегшознергетике и металлургической промышленности дпя термических испытаний котельных труб внутренним давлением.

Известно устройство для испыта- ния на прочность полых тел внутренним давлением жидкости, содержащее источник гидравлического давления, соединенные с ним блок повьшения давления, термостат, запор но-регулирующую арматуру и контрольно-измерительные приборы l J.

Недостатком данного устройства является небольшая произврдительиость, вызванная тем, что поддержамне заданных режимов при продолжительном цикле испытания йьшолняется ручной настройкой.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для испытания котельных труб на длительную прочность внутренним давлением, содержащее испытательную камеру с электронагревателем, датчиками давления и темпера туры, соединенный с камерой с помощью паропровода парогенератор с электронагревателем.

выходным злектроклапаном и датчи- . ком давления, входной -злектроклапан камеры, установленный в паропроводе, соединенный с камерой водяной питатель с входным и выходным электроклапанами .

Недостатком известного устройства является небольшая производительность, что вызвано отсутствием в нем автоматизированных блоков, позволяющих производить испытание со стабилизацией параметров.

Цель изобретения - повьшение производительности путем автоматизации процесса стабилизации пар1аметров испытания.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для испытания котельных труб на длительную прочность внутренним давлением, содержащее испытательную камеру с электронагревателем, датчиками давления и температуры,-соединенньй с камерой с помощью паропровода парогенератор с электронагревателем, выходным электроклапа;ном и датчиком давления, входной электроклапан камеры, установленный в паропроводе, соединенный с камерой водяной питатель с входным и выходным электроклапанами, .снабжено соединенным с камерой термостатическим пароводяным дозатором с выходным клапаном с исполнительным механизмом и датчиком давления, установленным параллельно паропроводу и соединяющим камеру с дозатором байпасным трубопроводом с коллектором-ограничителем с входHbw и выходным электроклапанами, установленным между коллектором-ограничителем и камерой в байпасном трубопроводе под острым углом к его продольной оси распылителем, регулятором давления, выполненным в виде I установленного на выходе камеры дренажного трубопровода с отсечным электроклапанЬм и дроссельной шайбой пусковьпч блоком, соединенными с ним последовательно блоком запуска и блоком задержки времени, блоком программного управления, связанным- с датчиком температуры, устанавливаемым в испытуемом изделии, первым и вторым логическими блоками ШШ второй из которых связан с датчиком давления, устанавливаемым в испытуемом.изделии логическим блоком И, блокиратором сигналов, усилителем сигналов с задатчиком температуры и блоками электропитания нагревателя камеры,, дозаторы и парогенератора, входной злектроклапан камеры соединен с первьм выходом блока программного управле- ния, входной и выходной электроклапаны коллектора-ограничителя соединены с вторым выходом блока программного управления, выходной электроклапан питателя- соединен с третьим выходом блока программного управления, выходной электроклапан парогенератора соединен с выходом блокиратора сигналов, первый вход которого соединен с выходом блока И, второй вход блокиратора соединен с третьим выходом блока программного . управления, второй вход блока И соединен с вьвсодом усилителя сигналов, первьй вход блока И соединен с выходом первого блока ИЛИ, второй вход первого блока ИЛИ - с датчиком давления парогенератора и первым входом блока питания парогенератора, выход пускового блока соединен с входом блока запуска, первый выход которого соединен с вторыми входами блоков питания парогенератора и дозатора, датчики давления парогенератора и дозатора соединены с первыми входами их блоков питания, второй выход блока запуска соединен с вторым входом . блока питания нагреват еля камеры, первый вход блока питания камеры соединен с выходом усилителя, третий выход блока запуска соединен с входом блока задержки, выход которого соединен с вторым, входом второго блока ИЛИ, третий вход второго блока ИЛИ соединен с вторым выходом блока программного управления, выход второго блока ИЛИ соединен с электроклапаном регулятора давления, первый вход исполнительного механизма выходного клапана дозатора соединен с третьим выходом блока программного управления, второй вход исполнительного механизма - с вторым выходом блока программного управления, а входной электроклапая питателя соединен с вторым выходом блока программного управления.

На чертеже показана принципиальная схема устройства для испытания

котельных труб на длительную прочность внутренним давлением.

Устройство содержит испытательную камеру 1 с электронагревателем 2 датчиками 3 и 4 давления и температуры. Камера 1 соединена с помощью паропровода 5 с парогенератором 6 с электронагревателем 7. Парогенератор 6 имеет выходной электроклапан 8 и датчик 9 давления. В паропроводе 5 установлен входной электроклапан 10 камеры 1. Камера 1 соединена с водяным питателем 11, который имеет входной 12 и выходной 13 электроклапаны.С помощью байпасного трубопровода 14, установленного параллельно паропроводу 5, камера 1 соединена с термостатическим пароводяным дозатором 15 с электронагревателем 16 датчиком 17 давления и выходным клапаном 18, на котором установлен исполнительный механизм 19, имеющий первый 20 и второй 21 входы. .В байпасном трубопроводе 16 установлен коллектор-ограничитель 22 с входным 23 и выходным 24 электроклапанами. Между коллектором-ограничителем 22 и камерой 1 в байпасном трубопроводе 14 под острым углом к его продольной, оси размещен распылитель 25. Камера t имеет регулятор давления, выполненный в виде установленного на ее выходе дрена жиого трубопровода 26 с отсечным электроклапаном 27 и дроссельной шайбой 28. В камере 1 размещается исхштуемое изделие труба 29, в котором устанавливается датчик 30 температуры и датчик , 3 f давления.

Датчик 30 температуры связан с входом 32 блока 33 программного уп- 5 равления с тремя выходами: первым 34, вторым 35 и третьим 36. Первый выход 34 блока 33 программного управления соединен с входным электрокла паном 10, третий выход 36 - с вторым :входом 37 блокиратора 38 сигналов, имеющего первый вход 39 и выход 40, соединенный с выходным электроклапа- ном 8 парогенератора 6. Первьй вход 39 блокиратора 38 сигналой соединен 5 с выходом 41 блока И 42, который имеет два входа - первьй 43 и второй 44. Первый вход 43 блока И 42 соединен с выходом первого блока ИЛИ 45, с первым 46 и вторым 47 .входами. .Пер- 20 вьй вход 46 блока 45 ИЛИ соединен с первым входом 48 второго блока ИЛИ 49, которьй имеет второй вход 50, третий вход 51 и выход 52. Пусковой блок 53 соединен с входом 54 блока 25 55 запуска, которьй имеет первый 56, второй 57 и третий 58 выходы. Первый выход 56 блока 55 запуска соединен с вторым входом 59 блока 60 электропитания пароводяного дозатора 15, 30 имеющего первьй вход 61 и выход 62, которьй соединен с электронагревателем 16 дозатора 15. Первьй вход 61 соединен с датчиком 17 давления дозатора 15. Первый выход 56 блока 55 за-35 пуска соединен с вторым входом 63. блока .64 электропитания парогенератора 6, имеющего первьй вход 65 и выход, которьй соединен с электронагревателем 7. Первый вход 65 со- 40 единен с датчиком 9 давления и с вторьад вхЬдом 47 первого блока ИЛИ 45.

Второй выход 57 блока 55 запуска соединен с вторым входом 66 блока 67 электропитания, которьй имеет 45. первый вход 68 и выход 69, соединенный с электронагревателем 2 Первьй вход 68 блока 67 электропитания соединен с выходом 70 усилителя 71 сигналов, который имеет первьй 72 и 50 второй 73 входы. Первый вход 72 соединен с задатчиком 74 температуры, а второй вход 73 - с датчиком 4 температуры.

Третий выход 58 блока 55 запуска 55 соединен с входом 75 блока 76 задерж-, ки времени, выход 77 которого соединен с вторым входом 50 второго блока ИЛИ 4-9. Выход 52 блока ИЛИ 49 соединен с электроклапаном 27 регулятором давления.

Второй блока И 42 соединен с выходом 70 усилителя 71 сигналов .

Второй выход 35 блока 33 программного управления соединен с входным 23 и выходным 24 электроклапанами коллектора-ограничителя 22, с вторым входом 21 исполнительного механизма 19, входным электроклапаном 12 водяного питателя 11 и с третьим входом 51 второго блока ИЛИ 49.

Третий выход 36 блока 33 программного управления соединен с выходным электроклапаном 13 водяного питателя 1 1 и первым входом 20 исполнительного механизма 19.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении электромагнитные клапаны 18, 8, 23 24, 13, 27 и 12 закрыты, а клапан 10 открыт.

Для испытания трубы 29 на длительную прочность внутренним давлением включается пусковой блок 53, срабатывает блок 55 запуска, которьй формирует и выдает одновременно управляЮ1цие сигналы с первого выхода .56 на вторые .входы 63 и 59 блоков 64 и 60 электропитания с второго вькода на второй вход 66 блока 67 элект-. ропитания, с третьего выхода 58 через блок 76 задержки времени на вход 50 второго блока ИЛИ 49. В результате поступления сигналов с блока 55 блоки 0, 64 и 67 электропитания формируют и вьщают сигналы на включение электропитания электронагревателя. 16 пароводяного дозатора 15 электронагревателя 7 и паронагревателя электронагревателя 2,и одновременно с выхода 52 блока ИЛИ 49 поступает сигнал на открытие электроклапана 27 на время, заданное блоком 76 задержки времени. В этом случае, если в испытуемой трубе 29 находится вода, она удаляется из системы через дроссельную шайбу 28 по дренажному трубопроводу 26, через заданный промежуток временя блок 76 снимает с выхода 77 свой сигнал, в результате блок ИЛИ 49 формирует и Снимает со своего выхода 52 сигнал и электроклапан 27 закрьтается. При достижении заданной температуры в камере 1 с датчика 4 температуры поступает сигнал на вход

73 усилителя 71 сигналов. При равенстве сигнала с задатчика 74 температуры усилитель 71 формирует и вьщает с выхода 70 сигнал на второй вход 44 блока И 42 и на первый вход 68 блока 67 электропитания, последний формирует и снимает на выходе 69 сигнал с электронагревателя 2 и отклк г чает электронагреватель 2 от электропитания. В дальнейшем температура в камере 1 поддерживается в заданных пределах путем отключения или включения электронагревателя 2 усилителем71 по сигналу датчика 4 температуры.

При достижении заданного давления пара в парогенераторе 6 с датчика 9 давления поступает сигнал на вход 47 первого блока ИЛИ 45, которьй формирует и выдает сигнал на вход 43 блока И 42, и одновременно с 9 поступает сигнал на вход 65 блока 64 электропитания, последний формирует и вьщает сигнал с вьгхода на отключение электронагревателя 7 парогенератора 6. Дальнейший процессподдержания заданного давления пара в парогенераторе 6 осуществляется в заданных пределах путем включения или -отключения электронагревателя 7 бло- комо64 электропитания по сигналу дат чика 9 давления.

Так как на блок И 42 поступают два выходных сигнала, последний формирует и вьщает сигнал с выхода 4.1 на первый вход 39 блокиратора 38 сигналов, который блокирует электрические цепи блока И 42 и выдает на выходе 40 сигнал на открырание электроклапана 8. При открывании электроклапана 8 пар с заданными давлением и температурой из парогенератора 6 поступает через соединительный паропровод 5 и электроклапан 10 в испытуемую трубу 29.

С выходом на заданный режим испы|тание трубы 29 на длительную цроч ность ведется при постоянных давлении и температуре для разрушения. При испытании на длительную прочность под действием температуры и давления происходит деформация трубы 29 и необратимые изменения диаметра и объема внутренней полости трубы в результате радиальной ползу jecTH металла.

При изменении объема внутренней полости трубы 29 давление в ней падает и для выравнивания давления

до заданного повышается температура пара в парогенераторе 6 путем включения электронагревателя 7 по сигналу датчика 9 давления, вследствие чего давление пара в трубе 29 восстанавливается, а температура пара начинает расти и превьш1аёт допустимые значения в тру.бе 29. Для снижения температуры перегретого пара в трубе 29 до номинального значения с датчика 30 температур, установленного в.испытуемой трубе 2 поступает сигнал на вход 32 блока 33 программного управления. Последний формирует и вьщает сигналы с первого выхода 34 на закрытие электроклапана 10. С вьщержкой времени после закрытия электроклапана 10 с второго выхода 35 блока 33 поступает сигнал на открытие электроклапана 13 открытие .клапана 18 и закрытие электроклапана 8.путем снятия блокировки с второго входа 37 блокиратора 38. Через открытьй электроклапан 13 из водяного питателя 11 в коллекторограничитель 22 поступает холодная вода. С вьщержкой времени на пропуск необходимого количества воды в коллектор-ограничитель 22 блок 33 программного управления снимает с выхода 36 сигнал, и электроклапан 13 закрывается. После- закрытия клапана 13 блок 33 формирует и вьщает сигнал с выхода 35 на открывание электроклапанов 23 и 24, электроклапана 27 через вход схемы 50 блока49 ИЛИ, В результате открывания клапанов 23, 24 и 18 из пароводяного дозатора 15, в котором поддерживается давление пароводяной смеси вьШ1е, чем давление пара в парогенераторе 6, происходит впрыск холодной воды из коллектора-ограничителя 22 распыпителем 25 в паропровод 5. Так как распылитель 25 установлен в байпасном трубопроводе 14 под острым углом к паропроводу 5, производится косонаправленный впрыск воды в паропровод 5 на входе в испытуемую трубу 29 в которой находится пар в статическом состоянии. При этом происходит закрутка впрыска воды по спирали в полости испытуемой трубы, усиливающая эффект охлаждения пара. Так как на выхлопе из дозатора 15 давление пароводяной, смеси всегда вы- ше, чем давление пара в парогенераторе 6, в момент впрыска в полости 9 трубы 29 возрастает количество паросодержащей смеси и давление среды Для обеспечения заданного давления одновременно включается в работу регулятор давления, удаляющий из системы избыточное количество паросодержащей смеси по дренажному трубопроводу 26. Благодаря дроссель ной шайбе 28 при открытии -электроклапана 27 происходит плавное падение давления в полости трубы 29 до заданной величины. В результате попадания холодной воды в пар и на стенки трубы температура пара в испытуемой трубе снижается . С выдержкой времени на закрытом клапане 18 исполнительного механизма 19 на выходе 36 блока 33 программного управления сигнал снимается, одновременно снимается сигнал с первого выхода 34 блока,ЗЗ. Клапаны 23, 24 и 27 закрываются, а клапан 10 открьтается. Процесс стабильного поддержания заданных параметров пара осуществляется авто0матическим повторением указанных операций. Давление в пароводяном дозаторе 15 поддерживается по сигналу от датчика 17 давления на вход 61 блока 60 питания, который осуществляет подключение и отключение электронагревателя 16 от сети питания. Так как в процессе испытаний происходит уменьшение количества пара в парогенераторе и холодной воды в ВОДЯНОМ питателе 11, с помощью пароводяного дозатора 15 производится подпитка парогенератора 6 и одновременно подпитка пароводяной . смесью водяного питателя 11 по сигналу при открытии клапана 18 исполнительного механизма 19. Изобретение позволяет испытать котельные трубы на длительную прочность внутренним давлением в автоматизированном режиме с поддержанием заданных параметров испытания с большей производительностью.