Устройство для испытания котельных труб на длительную прочность внутренним давлением

Устройство для испытания котельных труб на длительную прочность внутренним давлением

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

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

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4у11 С 01 N 3/12 (; у7 ф.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3690962/25-28 (22) 19.01.84 (46) 07.07.85. Бюл. Р 25 (72) Г.А. Бологов, Г.Н. Мальппев, И.А. Пермитин и Л.В. Пяткова (71) Уральский филиал Всесоюзного дважды ордена Трудового Красного

Знамени теплотехнического научноисследовательского института им. Ф.Э. Дзержинского (53) 620.165.2(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 1048368, кл. G 01 N 3/12, 11.07.79.

2. Повьппение надежности и экономичности энергетических блоков. Сборник, вып. 1, Челябинск, Южноуральское книжное изд-во, 1973, с. 226, рис. 1. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ

КОТЕЛЬНЫХ ТРУБ НА ДЛИТЕЛЬНУЮ ПРОЧ.—.

НОСТЬ ВНУТРЕННИМ ДАВЛЕНИЕМ, содержащее испытательную камеру с электронагревателем - датчиками давления и температуры, соединенный с камерой с помощью паропровода парогенератор с электронагревателем, выходным электроклапаном и датчиком давления, входной электроклапан камеры ° установленный в паропроводе, соединенный с камерой водяной питатель с входным и выходным электроклапанами, отличающееся тем, что, с целью повьппения производительности путем автоматизации процесса стабилизации параметров испы-. тания, оно снабжено соединенным с камерой термостатическим пароводяным дозатором с выходным клапаном . с исполнительным механизмом и датчи„„SU„„1165930 А ком давления, установленным параллельно паропроводу и соединяющим камеру с дозатором байпасным трубопроводом с коллектором-ограничителем с входным и выходным электрокла. панами, 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 трубопровода с отсечным электроклапаном. и дроссельной шайбой, пусковым блоком, соединенными с ним последовательно блоком запуска и блоком задержки времени, блоком программного управления, связанным с датчиком температуры, уста- %УФ .навливаемым в испытуемом изделии, С первым и вторым логическими блоками

ИЛИ, второй из которых связан с датчиком давления, устанавливаемым в испытуемом иэделии, логическим блоком И, блокиратором сигналов, усилителем сигналов с задатчиком температуры и блоками электропитания нагрева- © теля камеры, дозатора и парогенерато- © ра, входной электроклапан камеры соединен с первым выходом блока программного управления, входной и выход- ной 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

1165 третьим выходом блока программного управления, второй вход блока И соединен с выходом усилителя сигналов, первый вход блока И соединен с выходом первого блока ИЛИ, второй вход первого блока ИЛИ вЂ” с датчиком давле" ния 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, первый вход блока питания камеры

930 соединен с выходом усилителя, третий выход блока запуска соединен с входом блока задержки, вьжод 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 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 вход ной электроклапан питателя соединен с вторым выходом блока программного управления. соединенный с камерой водяной пита5 тель с входным и выходным электрокла15

1

Изобретение относится к. технике испытаний на прочность давлением, а именно к устройствам для испытания . котельных труб на длительную прочность внутренним давлением, и может быть использовано в теплоэнергетике и металлургической промышленности для термических испытаний котельных труб внутренним давлением.

Известно устройство для испытания на прочность полых тел внутрен. ним давлением жидкости, содержащее источник гидравлического давления, соединенные с ним блок повышения давления, термостат, запорно-регули рующую арматуру и контрольно-измерительные приборы (1 ).

Недостатком данного устройства является небольшая производительность, вызванная тем, что поддержа-, ние заданных режимов при продолжительном цикле испытания выполняется ручной настройкой.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достига- 25 емому эффекту является устройство для испытания котельных труб на длительную прочность внутренним давле- нием, содержащее испытательную камеру с электронагревателем, датчиками ЗО давления и температуры, соединенный . с камерой с помощью паропровода на рогенератор с электронагревателем, I

2 выходным электроклапаном и датчиком давления, входной электроклапан камеры, установленный в паропроводе, панами 2).

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

Цель изобретения — повьппение производительности путем автоматизации процесса стабилизации параметров 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,-соединенный с камерой с помощью паропровода парогенератор с электронагревателем, выходным электроклапаном 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 исполниз 1165930 4 тельным механизмом и датчиком дав- ля камеры, первый вход блока литаления, установленным параллельно ния камеры соединен с выходом усилипаропроводу и соединяющим камеру с теля, третий выход блока запуска содозатором байпасным трубопроводом единен с входом блока задержки, выс коллектором-ограничителем с вход-, ход которого соединен с вторым вхоньвч и выходным электроклапанами, ус- дом второго блока ИЛИ, третий вход танавленным между коллектором-огра- второго блока ИЛИ соединен с вторым ничителем и камерой в байпасном тру- выходом блока программного управлебопроводе под острым углом к его про- ния, выход второго блока ИЛИ соедидольной оси распылителем, регулято- 1О нен с злектроклапаном регулятора давром давления,.выполненным в виде ления, первый вход исполнительного

,установленного на выходе камеры дре- механизма выходного клапана дозатонажного трубопровода с отсечным ра соединен с третьим выходом блока электроклапаном и дроссельной шайбой, пРогРаммного УпРавлениЯ, втоРой ВхоД пусковым блоком, соединенными с н юм 15 исполнительного механизма — с вторым последовательно блоком запуска и бло- выходом блока пРогРаммного Управлеком задержки времени, блоком програм- ниЯ, а вхоДной электРоклапаЯ питамного управления, связанным. с датчи- - телЯ соеДинен с вторым выхоДом блоком температуры, устанавливаемым в ка программного управления. испытуемом изделии, первым и вторым. 20 На чертежe noKasaHa принципиальлогическими блоками ИЛИ второй из наЯ схема УстРойства ДлЯ испытаниЯ которых связан с датчиком давления, котельных труб на длительную прочустанавливаемым в испытуемом изделии, ность внутренним давлением. логическим блоком И, блокиратором Устройство содержит испытательсигналов, усилителем сигналов с за- 25 ную кайзеру 1 с электронагревателе 2 елем датчиком температуры и блоками элект- датчиками 3 и 4 давления и темпераропитания нагревателя камеры,, доза- . туры. Камера 1 соединена с помощью торы и парогенератора, входной злект- паропровода 5 с парогенератором 6 с . роклапан камеры соединен с первым .. электронагревателем 7. Парогенеравыходом блока программного Управле- ЗО: тор 6 имеет выходной электроклапан 8 ния, входной и выходной электрокла- и датчик 9 давления. В паропроводе паны коллектора-ограничителя соеди- 5 установлен входной электроклапан иены с вторым выходом блока програм- 10 камеры 1. Камера 1 соединена с много управления, выходной электро- водяным питателем 11 который им ор имеет клапан питателя соединен с третьим . входной 12 и выходной 13 электровыходом блока программного управле- клапаны; ния, выходной электроклапан пароге- С помощью байпасного трубопровонератора соединен с выходом блоки- . да 14, установленного параллельно ратора сигналов, первый вход которо- . паропроводу 5, камера 1 соединена го соединен с выходом блока И, вто- 4р с термостатическим пароводяным дорой вход блокиратора соединен с затором 15 с электронагревателем 16, третьим выходом блока программного . : датчиком 17 давления и выходным управления, второй вход блока И со- . клапаном 18, на котором установлен единен с выходом усилителя сигналов, исполнительный механизм 19 нм » имею гй первый вход блока И соединен с выхо- 45 первый 20 и второй 21 входы..В байдом первого блока ИЛИ, второй вход - пасном трубопроводе 16 установлен первого блока ИЛИ вЂ” с датчиком дав- коллектор-ограничитель 22 с с входным ления парогенератора и первым входом 23 и выходным 24 электроклапанами. блока питания парогенератора, выход вражду коллектором-ограничителем:22 пускового блока соединен с входом О H камерой 1 в байпасном трубопровоблока запуска, первый выход которо- де 14 под острым углом к его прого соединен с вторыми входами бло- . дольной оси размещен распылитель 25, ков питания парогенератора и дозато- Камера 1 имеет регулятор давления, ра, датчики давления парогенерато- выполненный в виде установленного ра и дозатора соединены с первыми gg на ее выхода дренажного трубопрововходами их блоков питания, второй,. да 26-с отсечным электроклапаном 27 выход блока запуска соединен с вто- *,и дроссельной шайбой 28. В камере 1 рым входом, блока питания нагревате- Размещается испытуемое изделие1165 труба 29, в котором устанавливается датчик 30 температуры и датчик,31 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 10

:входом 37 блокиратора 38 сигналов, 1 меющего первый вход 39 и выход 40, |соединенный с выходным электроклапа- . ном 8 парогенератора 6. Первый вход

39 блокиратора 38 сигналов соединен с выходом 41 блока И 42, который имеет два входа — первый 43 и второй 44.

Первый вход 43 блока И 42 соединен с выходом первого блока ИЛИ 45, с первым 46 и вторым 47 входами. Первый вход 46 блока 45 ИЛИ соединен с первым входом 48 второго блока

ИЛИ 49, который имеет второй вход 50, третий вход 51 и выход 52. Пусковой блок 53 соединен с входом 54 блока

55 запуска, который 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 первый вход 61 и выход 62, который соединен с электронагревателем 16 дозатора 15. Первый 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 первый вход 65 и выход, который соединен с электронагревателем 7. Первый вход 65 со- 40 единен с датчиком 9 давления и с вторым входом 47 первого блока ИЛИ 45, Второй выход 57 блока 55 запуска соединен с вторым входом 66 блока 67 электропитания, который имеет 45 первый вход 68 и выход 69, соединенный с элекТронагревателем 2. Первый вход 68 блока 67.электропитания соединен с выходом 70 усилителя 71 сиг" налов, который имеет первый 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 бло930 6 ка ИЛИ 49. Выход 52 блока ИЛИ 49 соединен с электроклапаном 27 регулятором давления.

Второй вход 44 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 11 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, который формирует и выдает одновременно управляющие сигналы с первого выхода .56 на вторые .входы 63 и 59 блоков 64 и 60 электропитания, с второго выхода на второй вход 66 блока 67 электропитания, с третьего выхода 58 через блок 76 задержки времени на вход 50 второго блока ИЛИ 49. В результате поступления сигналов с блока 55 блоки 60 64 и 67 электропитания формируют и выдают сигналы на включение электропитания электронагревателя 16 пароводяного дозатора 15, электронагревателя 7 ипаронагревателя 6, 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 времени блок 76 снимает с выхода

77 свой сигнал, в резулвтате блок

ИЛИ 49 формирует и снимает со своего выхода 52 сигнал и электроклапан 27 закрывается. При достижении заданной температуры в камере 1 с датчика 4 температуры поступает сигнал на вход

7 11659

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 отклю-. чает электронагреватель 2 от электропитания. B дальнейшем температура в камере 1 поддерживается в заданных пределах путем отключения или включения электронагревателя 2 усилителем.

71 по сигналу датчика 4 температуры.

При достижении заданного давления 15 пара в парогенераторе 6 с датчика 9 давления поступает сигнал на вход 47 первого блока ИЛИ 45, который форми рует и выдает сигнал на вход 43 блока И 42, и одновременно с датчика 9 20 поступает сигнал на вход 65 блока 64 электропитания, последний формирует и вьщает сигнал с выхода на отключение электронагревателя 7 парогенератора 6. Дальнейший процесс поддержа- 25 ния заданного давления пара в парогенераторе .6 осуществляется в заданных пределах путем включения или .отключения электронагревателя 7 блокомо 64 электропитания по сигналу дат-30 чика 9 давления.

Так как на блок И 42 поступают два выходных сигнала, последний формирует и вьщает сигнал с выхода 41 на первый вход 39 блокиратора 38 сигналов, который блокирует электрические цепи блока И 42 и вьщает на выходе 40 сигнал на открывание электроклапана 8. При открывании электроклапана 8 пар с заданными давлением и температурой из парогенератора 6 поступает через соединительный паропровод 5 и электроклапан 10 в испы1 туемую трубу 29, С выходом на заданный режим испь1- 4g

;тание трубы 29 на длительную прочl ность ведется при постоянных давлении и температуре для разрушения.

При испытании на длительную прочность под действием температуры и давления происходМт деформация трубы 29 и необратимые изменения диаметра и объема внутренней полости трубы в результате радиальной ползуМести металла. 55

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

8 до заданного повьппается 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 превьппает допустимые значения в трубе 29. Для снижения температуры перегретого

I пара в трубе 29 до номинального значения с датчика 30 температур, установленного в.испытуемой трубе 2Я поступает сигнал на вход 32 блока

33 программного управления. Последний формирует и выдает сигналы с первого выхода 34 на закрытие электроклапана 10. С выдержкой времени после закрьггия электроклапана 10 с второго выхода 35 блока 33 поступает сигнал на открытие электроклапана 13, открытие .клапана 18 и закрьггие электроклапана 8 путем снятия блокировки с второго входа 37 блокиратора 38, Через открытый электроклапан 13 из водяного питателя 11 в коллекторограничитель 22 поступает холодная вода. С выдержкой 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 блока 49 ИЛИ.

В результате открывания клапанов

23, 24 и 18 из пароводяного дозатора 15, в котором поддерживается давление пароводяной смеси выше, чем. давление пара в.парогенераторе 6, происходит впрыск холодной воды иэ коллектора-ограничителя 22 распылителем 25 в паропровод 5. Так как распылитель 25 установлен в байпас ном 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 11 трубы 29 возрастает количество паI росодержащей 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 дроссельной 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 33.

Клапаны 23, 24 и 27 закрываются, а клапан 10 открывается. Процесс ста- бильного поддержания заданных параметрбв пара осуществляется авто65930

1О матическим повторением указанных операций. Давление в пароводяном дозаторе 15 поддерживается по сигналу от датчика 17 давления на

5 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 доэатора 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.

1165930

Составитель В. Макаров

Редактор О. Головач . Техред М.Кузьма

Корректор Л. Бескид

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 4301/35 Тираж 897

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5