Устройство для испытания паропроводов на прочность

(59 4 С 01 И 3 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ л,95илиал Всесоюз о-исследоваф.Э.Дзержин о науч ута им.В.Пятк8.8)свидете01 ХЗ тво СССР 1985,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПРОВОДОВ НА ПРОЧНОСТЬ АНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(57) Изобретение относится к испытаниям паропроводов нагревательных сис тем на прочность под внутренним давлением, Цель изобретения - повышение надежности испытаний путем приближения условий испытаний к эксплуатационным за счет обеспечения постоянства заданных температур на наружной и внутренней стенках испытуемого паропровода и повышения маневренности регулирования тепловых и механически нагрузок. Устройство содержит нагревательную камеру 1, внутри которой установлен испытуемый паропровод 2. В последнем концентрично установлен128854 двухслойный трубопровод 3 так, что внутри паропровода 2 образуются две щелевые полости 4 и 5 и холодная зона 6. С полостями 4 и 5 испытуемого паропровода 2 соединен через трубопроводы 22, 24 и отсечные клапаны 23, 25 с одной стороны основной парогенератор, выполненный в виде сосуда 9 с размещенным в нем коллектором-водоприемником 11, в котором размещен впрыскивающий пароохладитель 12С другой стороны через трубопроводы 32, 34 и отсечные клапаны 33, 35 полости 4 и 5 соединены с дополнительным парогенератором, выполненнымидентично основному в виде сосуда10 с размещенным в нем коллекторомводоприемником 26, внутри которогоразмещен впрыскивающий пароохладитель 27В процессе испытаний паропровода 2 один из парогенераторов работает в режиме парогенератора, адругой в это же время работает в режиме термостатического конденсатора,по истечении заданного периода времени происходит преобразование термостатического конденсатора в парогенератор и наоборот. 1 з,п. ф-лы, 2 ил.1Изобретение относится к технике испытаний на прочность давлением, а именно к испытаниям паропроводов нагревательных систем на прочность под внутренним давлением, и может 5 быть использовано в теплоэнергетике и металлургической промышленности для высокотемпературных испытаний полых изделий на работоспособность.Цель изобретения - повышение на 10 дежности при испытаниях паропроводов нагревательных систем путем приближения условий испытаний к эксплуатационным путем обеспечения постоян 15 ства заданных температур на наружной и внутренней стенках испытуемого паропровода и повышения маневренности регулирования тепловых и механических нагрузок.На фиг. 1 схематично изображено устройство для испытания паропроводов на прочность под внутренним давлением, на фиг. 2 - принципиальная схема автоматического управления и регулирования.Устройство содержит нагревательную камеру 1, внутри которой установлен испытуемый паропровод 2. В последнем концентрично установлен двухслойный трубопровод 3 так, что между внутренней стенкой паропровода 2 и наружным слоем трубопровода 3 образована щелевая полость 4, а между первым и вторым слоем двухслойного трубопровода 3 образована щелевая полость 5. Щелевые полости 4 и 5 представляют собой тонкие щелевые зазоры в пре 2делах 1500-2000 мкм, которые отделяют холодную зону 6 от внутренней стенки паропровода 2.Парогенераторы - основной и дополнительяый - идентичны и выполнены в виде нагревательных камер 7 и 8 с размещенными в них сосудами 9 и 10 высокого давления соответственно.В сосуде 9 размещен коллектор - водоприемник 11 и впрыскивающий паро охладитель 12, соединенный с источником жидкости, выполненным в виде насоса 13 с электроприводом 14, трубопроводом 15 через отсечной клапан 16 и регулирующий клапан 17.Коллектор-водоприемник 11 соединен трубопроводом 18 слива жидкости с баком 19. Насос 13 соединен линией 20 рециркуляции с редукционным клапаном21. Сосуд 9 соединен с полостью 4трубопроводом 22 через отсечной клапан 23, а с йолостью 5 - трубопроводом 24 через отсечной клапан 25.В сосуде 10 размещен коллекторводоприемник 26 и впрыскивающий пароохладитель 27, соединенный с насосом 13 трубопроводом 28 через отсечной клапан 29 и регулирующий клапанЗО,Коллектор-водоприемник 26 соединен трубопроводом 31 слива жидкостис баком 19. Сосуд 10 соединен с полостью 4 трубопроводом 32 через отсечной клапан 33,а с полостью 5 трубопроводом 34 через отсечной клапан 35, 3 12885В полости 4 паропровода 2 размещены датчик 36 давления пара и датчик 37 температуры. Датчик 36 давления электрически соединен с первым блоком 37 сравнения и сигнализации и вторым блоком 38 сравнения и сигнализации.Первый блок 37 связан электрически с первой и второй лампами 39 и 40 сигнализации соответственно, а вто рой блок 38 связан электрически с третьей и четвертой лампами 41 и 42 сигнализации соответственно.В сосуде 9 размещен датчик 43 давления пара, электрически соединенный 15 с блоком 37 и датчик 44 температуры.В сосуде 10 размещен датчик 45 давления пара, электрически соединенный с блоком 38 и датчик 46 температуры. 20Нагревательные камеры 1, 7 и 8 включаются в сеть электропитания по известной типовой схеме с терморегулятором и с последовательно расположенными основными и добавочными 25 реостатами.Блок 47 переключения соединен с первым 48 сигналов, вторым 49, третьим 50 и четвертым 51 переключателями. ЗОВыход первого переключателя 48 сигналов соединен с отсечными клапанами 23, 25, 33, 35, а вход - с блоком 52 управления и коммутации. Датчики 43 и 45 давления соединены с входом третьего переключателя 50 сигналов, выход которого соединен с входом регулятора 53 давления. Вход регулятора 53 соединен с блоком 52 и с задатчиком 54 давления пара. Вход 40 второго переключателя 49 сигналов соединен с блоком 52, а выход - с отсечными клапанами 16 и 29, Выход четвертого переключателя 51 сигналов сое динен с регулирующими клапанами 17 45 и 30.Устройство работает следующим образом.В исходном положении сосуды 9, 10 и водяной бак 19 заполнены в необхо димом количестве холодным конденсатом, все без исключения, отсечные клапаны и регулирующие клапаны закрыты, электропривод 14 отключен. Блок 47 переключения установлен .в положе-ние, обеспечивающее работу сосуда 9 в режиме парогенератора.С помощью типовой схемы регулирования включается и выводится на за 41 4данный тепловой режим нагревательнаякамера 7, в результате чего производится нагрев сосуда 9. Находящийся всосуде 9 конденсат нагревается и преобразуется в пар. Нагрев сосуда 9ведется до выхода на заданные параметры пара (темпаратуры и давления),например начальные параметры парадля испытаний на основном режиме нагрузки, характерном для котлов назакритических параметрах пара, составляют: температура пара Т, =555 С и давление пара в парогенераторе Р255 кгс/см. Температура и давление пара в сосуде 8 контролируется датчиками 43 и 44.С помощью типовой схемы регулирования включается и выводится на за. - данный тепловой режим нагревательная камера 1, в которой производит-ся нагрев испытуемого паропровода 2 до заданной температуры, например,о= 555 С. Так в полости 4 конденсата нет, датчик 37 контролирует температуру горячего воздуха.Для проведения испытаний на начальном режиме нагружения (например, на давлении Р = 255 кгс/см) открываются отсечные клапаны 23 и 25 на трубопроводах 22 и 24 и пар из сосуда 9, который работает в режиме парогенератора, по трубопроводам 22 и 25 одновременно поступает в полости 4 и 5.При этом сигнал на открытие клапанов 23 и 25 вырабатывается блоком 52 управления, который через переключатель 48. сигналов воздействует на органы управления клапанов, вызывая на открытие. Необходимость одновременного впрыскивания пара в полости 4 и 5 обусловлена неодинаковой температурой в нагревательной камере 1 по сечению паропровода 2. Так, температура паропроводов большого диаметра (426 мм) у стенки паропровода отличается от температуры в геометрическом центре на 40-60 С.Таким образом, при температуре стенки 555 С температура в центре может быть 495-515 С, что недопустимо по условиям эксплуатации паропроводов,температура пара в которых по все" му сечению одинакова.В результате появления паровой рубашки в полости 5 полость 4 и стенки испытуемого паропровода 2 отсекаются от холодной зоны в полости 6, Этим достигается подцержание стабиль8541 5 О 15 20 25 30 5 128ных параметров пара в полости 4 паропровода 2 на начальном основномрежиме нагружения внутренним давлением. По достижении заданных параметров пара одинаковых в полости 4 паропровода 2 и в сосуде 9 ведутся испытания паропровода 2 начальным внут;ренним давлением Р = 255 кгс/см,При этом блок 37 сравнения и сигнализации, на который поступают сигналы датчиков 43 и 36 давления приих равенстве вырабатывают сигнал,в ре.зультате чего загорается красная лампа 40, сигнализирующая о начале ре.жима испытаний. Белая лампа 39 гаснет клапаны 33, 35, 29,16 в этомрежиме закрыты,С выдержкой времени для созданияусловий испытания на следующем промежуточном режиме нагружения, имитирующем, например, перевод работыкотла на скользящее давление, производится подготовка устройства дляиспытания паропровода 2 на пониженном давлении пара. С помощью типовойсхемы регулирования включается и выводится на заданный тепловой режимнагревательная камера 8, в которойпроизводится нагрев сосуда 10, работающего в режиме термостатическогоконденсатора. Находящийся в нем конденсат, нагревается и в зависимостиот режима нагружения паропровода 2.преобразуется в пар или в пароводяную смесь.Перед переходом на новый пониженный режим задатчик 54 регулятора 53давления устанавливают на заданноезначение давления в сосуде 10, приэтом блок 47 цереключений устанавливает переключатель 50 сигналов в положение, обеспечивающее прохождениесигнала датчика 45 давления на регулятор 53.При переходе на пониженный режимпо сигналу блока 52 управления включается электропривод 14 водяногонасоса 13, открывается отсечной клапан 29 от воздействия сигнала блока52 управления, поступающего черезпереключатель 49 сигналов При этомрегулятор 53, воздействуя через переключатель 51 сигналов на приводрегулирующего клапана 30, открываетего, обеспечивая необходимый расходхолодного конденсата из блока 19 насосом 13 по трубопроводу 28 в коллектор-водоприемник 26. В результате теплообмена охлаждаемой стенки коллектора-водоприемника 26 с паросодержащей средой в сосуде 10, работающем в режиме термостатического конденсатора, пар конденсируется, температура среды понижается и давление в сосуде 10 падает.Таким образом, регулятор 53, изменяя расход конденсата, обеспечивает поддержание в сосуде 10 заданного давления, например Р = 210 кгс/см,Одновременно по сигналу блока 52 управления закрываются клапаны 23 и 25 и открываются клапаны 33 и 35. В этом случае полость 4 паропровода2 и полость 5 отключаются от сосуда 9, работающего в режиме парогенератора, и подключаются к сосуду 10, работающему в режиме термостатического конденсатора, с помощью трубопроводов 32 и 34.Давление пара, находящегося в полостях 4 и 5 Р, = 255 кгс/см выше, чем давление пара в сосуде 10, Р210 кгс/см, В результате разности давлений происходит переток пара из полостей 4 и 5 по трубопроводам 32 и 34 в сосуд 10, где он смешивается с паром пониженного давления, при этом происходит выравнивание павпения пара до значения Р = 210 кгс/см. Таким образом, при открытых клапанах 33 и 35 пар пониженного давления Р = 210 кгс/см из сосуда 10 потрубопроводам 32 и 34 поступает вполости 4 и 5Одновременный подводпара в полости 4 и 5 обусловлен необходимостью поддержания стабильного давления в полости 4 испытуемогопаропровода 2, что обеспечиваетсяпаровой рубашкой в полости 5, препятствующей теплообмену полости 4 схолодной центральной полостью 6 угеометрической оси паропровода 2.45При достижении давления пара в полости 4 паропровода 2 величины Р == 210 кгс/см, соответствующей давлению пара в сосуде 10, ведутся испытания паропровода 2 на пониженномдавлении Р= 210 кгс/см.Контроль за выходом на пониженный режим по давлению обеспечиваетсяв этом случае блоком 38 сигнализации, на который поступают сигналы от 55 датчиков 36 и 45.При равенстве давлений в полостях5 и 4 и в сосуде 10 загорается красная лампа 41 и гаснет белая 42.20 2. Устройство по п. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено двухслойным трубопроводом, размещенным в нагревательной камере и предназначенным для концентричного размещения в полости испытуемого 7 12885При переходе на пониженное давление пара температура нагруженной стенки испытуемого паропровода 2, находящейся в нагревательной камере 1,не изменяется, так как с помощью 5типовой схемы регулирования в нагревательной камере 1 поддерживаетсяпостоянная температура на наружнойстенке паропровода 2, равная начальной температуре= 555 С. Таким 10образом, при изменении давления пара в полости 4 паропровода 2 с Р,= 255 кгс/см на Р = 210 кгс/смтемпература наружной стенки паропровода 2 остается постоянной, равной 15= 555 С, что соответствует реальоным условиям эксплуатации паропроводов, наружная стенка которых закрыта тепловой изоляцией и при изменении давления пара в паропроводене изменяется длительное время. В:дальнейшем по программе испытанийсосуд 10 с помощью отсечных клапанов33 и 35 может быть отключен от паропровода 2 и полостей 4 и 5, которыечерез открытые отсечные клапаны 23 и25 сообщаются с сосудом 8 и испытанияснова ведутся на номинальном давлении пара Р, = 255 кгс/см, а затемпосле отключения сосуда 9 и включения 30сосуда 10 - на пониженном давлении,например, Р = 1 О кгс/см.Так как в процессе испытаний происходит переброс части пара из сосуда 9 в сосуд 10, в котором масса теплосодержащей среды становится больше , чем в парогенераторе, сосуд10 переводится в режим работы парогенератора, а сосуд 9 - на режим работы термостатического конденсатора, 40при этом процесс испытаний ведетсяаналогично описанному.Перевод сосуда 9, работавшего врежиме парогенератора, в режим термостатического конденсатора и обратно осуществляется блоком 47 переклю-чения, который, воздействуя на переключатели 48-5 1 сигналов, обеспечивает необходимую коммутацию входных и выходных цепей регулятора 53 50и выходных цепей блока 52 управления,Так, при работе сосуда 10 в режиметермостатического конденсатора блок52 управления через переключатель 48 55сигналов воздействует на отсечныеклапаны 33, 35, а через переключатель 49 сигналов - на отсечной клапан 29, через переключатель 50 сигна 4 8лов к регулятору 53 подключается датчик 45 давления, а его выход через переключатель 51 сигналов воздействует на клапан 30,При работе сосуда 9 в режиме термостатического конденсатора блок 52 управления воздействует на клапаны 23, 25, 16, к регулятору 33 подключается датчик 43 давления, а его выход воздействует на регулирующий клапан 17.Преобразование термостатического конденсатора в парогенератор и обратно обеспечивает оперативность испытаний, ускорение нагрева пара и выход на заданные параметры, возможность варьирования нагрузками в широких пределах, а также позволяет вести испытания труб по безотходной технологии без потерь пара и конденсата. Формула изобретения 1. Устройство для испытания паропроводов на прочность, содержащее нагревательную камеру для размещения изделия, парогенератор, два трубопровода для подачи пара в изделие, один из которых соединен с парогенератором и имеет клапан и систему автоматического управления и регулирования, связывающую парогенератори нагревательную камеру с клапанами, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения надежности, оноснабжено источником жидкости, соединенным с другим трубопроводом подачи пара и с источником жидкости черезклапан дополнительным парогенератором, а каждый парогенератор выполненв виде нагревательной камеры с расположенным в ней сосудом высокогодавления, и размещенных в сосудеколлектора - водоприемника и впрыскивающего пароохладителя, соединенного с источником жидкости черезклапан, сливными магистралями, соединяющими коллекторы - водоприемники с источником жидкости, а система автоматического регулированиявзаимодействует поочередно с клапанами на трубопроводе подачи пара.9 1288541 10паропровода, а полость его между через клапаны, включаемыми с клапаслоями соединена с парогенераторами нами на трубопроводах подачи пара,Составитель О.Ландактор С.Патрушева Техред И.Верес Коррек,Зимокосо дписно 5 твенно-полиграФическое предприятие, г, Ужгород Проектна Произ аз 7799/40 ВНИИПИ по де 113035, Тираж 799осударственного комитетаам изобретений и открытийМосква, Б, Раушская на