Устройство для испытания котельных труб на длительную прочность внутренним давлением

(21) (22) (46) (72) И.А. (71) дважд Знам иссл им. ф (53) (56) У 102 становленным паралком давле лельно па оводу и соединяющим тором байпасным тру ллектором-ограничит камеру с дозпроводом с клем с входным дным электрок мичн ник, ское рис. О с ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР1 О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗ 3690962/25-2819.01.8407.07.85. Бюл. Р 25Г.А. Бологов, Г.Н. Мальппев, Пермитин и Л.В, Пяткова Уральский филиал Всесоюзного ы ордена Трудового Красного ни теплотехнического научнодовательского института .Э, Дзержинского620.165.2(088.8)1. Авторское свидетельство СССР 8368, кл. С 01 И 3/12, 11.07.79. Повьппение надежности и эконости энергетических блоков. Сбор-. вып. 1, Челябинск, Южноуралькнижное изд-во, 1973, с. 226,(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 камерыустановленный 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 .исполнительным механизмом и датчи(;улаф,ЕНИ панами, установленным между коллектором-ограничителем и камерой в байпасном трубопроводе под острым угломк его продольной оси распылителем,регулятором давления, выполненнымв виде установленного на выходе камеры дренажного трубопровода с отсечным электроклапаном. и дроссельнойшайбой, пусковым блоком, соединенными с ним последовательно блокомзапуска и блоком задержки времени,блоком программного управления, связанным с датчиком температуры, уста- Ъфф,навливаемым в испытуемом изделии,первым и вторым логическими блокамиИЛИ, второй из которых связан с датчиком давления, устанавливаемым виспытуемом иэделии, логическим блоком И, блокиратором сигналов, усили- артелем сигналов с задатчиком темпера- втуры и блоками электропитания нагревателя камеры, дазатора и парогенерато-ра, входной электроклапан камеры соединен с первым выходом блока программного управления, входной и выход-ной электроклапаны коллектора-ограничителя соединены с вторым выходомблока программного управления, выходной электроклапан питателя соединенс третьим выходом блока программногоуправления, выходной электроклапанпарогенератора соединен с выходомблокиратора сигналов, первыйвходкоторого соединен с выходом блока И,второй вход блокиратора соединен с1165 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 - 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 930соединен 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 блока ИЛИ соединен с электро- клапаном 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 пита 5 тель с входным и выходным электрокла 15 20 1Изобретение относится к. технике испытаний на прочностьдавлением, 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 Руюшую 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 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 нарогенератор с электронагревателем,2 выходным электроклапаном и датчи ком давления, входной электроклапанкамеры, установленный в паропроводе,панами 2 1. Недостатком известного устройства является небольшая производительность, что вызвано отсутствием внем автоматизированных блоков, позволяюпих 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 итемпературы, соединенный с камеройс помощью паропровода парогенераторс электронагревателем, выходнымэлектроклапаном и датчиком давления, входной электроклапан камеры,установленный в паропроводе, соединенный с камерой водяной питательс входным и выходным электроклапанамиснабжено соединенным с камеройтермостатическим пароводяным дозатором с выходным клапаном с исполниз 1165930 4тельным 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 вхоным 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 О нен с злектроклапаном регулятора дав. ром 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 шайбойпрограммного управления, второй вход пусковым блоком, соединенными с ним 5 исполнительного механизма - с вторым последовательно блоком запуска и бло выходом блока пРограммного управлеком задержки времени, блоком програм- ния, а входной электроклапая пита- много управления, связанным с датчи- - теля соединен с вторым выходом блоком температуры, устанавливаемым вка программного управления. испытуемом изделии, первым и вторым 20 На чеРтеже показана принципиальлогическими блоками ИЛИ второй из ная схема Устройства для йспытания которых связан с датчиком давления, котельных труб на длительную проч- устанавливаемым в испытуемом изделии, ность внутренним давлением. логическим блоком И, блокиратором Устройство содержит испытатель- сигналов, усилителем сигналов с за ную камеру 1 с электронагревателе 2елем 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 первымэлектронагревателем 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 установлен входной электроклапан иены с вторым выходом блока програм камеры 1. Камера 1 соединена с много управления, выходной электро- водяным питателем 11 который имор имеет клапан питателя соединен с третьим . 5 входной 12 и выходной 13 электро- выходом 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 О 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 юпЪимеюгй первый вход блока И соединен с выхо первый 20 и второй 21 входыВ байдом первого блока ИЛИ, второй вход пасном трубопроводе 16 установлен первого блока ИЛИ - с датчиком дав- коллектор-ограничитель 22 сс входным ления парогенератора и первым входом 23 и выходным 24 электроклапанами. блокапитания парогенератора, выход Между коллектором-ограничителем 22 пускового блока соединен с входом 5 О и 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 55 на ее выхода дренажного трубопрововходами их блоков питания, второйда 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 изделие 1165труба 29, в котором устанавливается датчик 30 температуры и датчик,31 давления.Датчик 30 температуры связан с входом 32 блока 33 программного уп равления с тремя выходами: первым 34, вторым 35 и третьим 36, Первый выход 34 блока 33 программного управления соединен с входным электроклапаном 1 О, третий выход 36 - с вторым 10 входом 37 блокиратора 38 сигналов, меющего первый вход 39 и выход 40, соединенный с выходным электроклапаном 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. Пер вый 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 доза" тора 15. Первый выход 56 блока 55 за-З 5 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 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 бло 930 6ка 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 уцравления соединен с входным23 и выходным 24 электроклапанами .коллектора-ограничителя 22, с вторым входом 21 исполнительного механизма 19, входным электроклапаном 12водяного питателя 11 и с третьим входом 51 второго блока ИЛИ 49,Третий выход 36 блока 33 программного управления соединен с выходнымэлектроклапаном 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 навход 50 второго блока ИЛИ 49, В результате поступления сигналов с блока 55 блоки 0, 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 6 снимает с выхода 77 свой сигнал, в резулвтате блокИЛИ 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 вход7 1165973 усилителя 71 сигналов. При равенстве сигнала с задатчика 74 температуры усилитель 71 формирует и вьщает с выхода 70 сигнал на второй вход44 блока И 42 и на первый вход 68 5блока 67 электропитания, последнийформирует и снимает на выходе 69 сигнал с электронагревателя 2 и отключает электронагреватель 2 от электропитания, В дальнейшем температура 10в камере 1 поддерживается в заданныхпределах путем отключения или включения электронагревателя 2 усилителем71 по сигналу датчика 4 температуры.При достижении заданного давления 15пара в парогенераторе 6 с датчика 9давления поступает сигнал на вход 47первого блока ИЛИ 45, который форми рует и выдает сигнал на вход 43 блока И 42, и одновременно с датчика 9 20поступает сигнал на вход 65 блока 64электропитания, последний Формируети вьщает сигнал с выхода на отключение электронагревателя 7 парогенератора 6, Дальнейший процессподдержания заданного давления пара в парогенераторе .6 осуществляется в заданных пределах путем включения или.отключения электронагревателя 7 блокомо 64 электропитания по сигналу дат-зОчика 9 давления,Так как на блок И 42 поступаютдва выходных сигнала, последний формирует и вьщает сигнал с выхода 41на первый вход 39 блокиратора 38сигналов, который блокирует электрические цепи блока И 42 и вьщает навыходе 40 сигнал на открывание электроклапана 8. При открывании электроклапана 8 пар с заданными давлениеми температурой из парогенератора 6поступает через соединительный паропровод 5 и электроклапан 10 в испытуемую трубу 29,С выходом на заданный режим испь 1- 45;тание трубы 29 на длительную прочность ведется при постоянных давлении и температуре для разрушения,При испытании на длительную прочность под действием температуры идавления происходйт деформация трубы 29 и необратимые изменения ди 1аметра и объема внутренней полоститрубы в результате радиальной ползуМести металла. 55При изменении объема внутреннейполости трубы 29 давление в ней падает и для выравнивания давления 308до 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 пара в трубе 29 до номинального значения с датчика 30 температур, установленного в.испытуемой трубе 2 Я 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 коллектор- ограничитель 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 байпасном трубопроводе 14 под острым углом к паропроводу 5, производится косо- направленный 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, усилива-ющая 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 полости9 11 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 дроссельной шайбе 28 при открытии электро- клапана 27 происходит плавное падение давления в полости трубы 29 до заданной величины.В результате попадания холоднойводы в пар и на стенки трубы. температура пара в испытуемой трубе снижается. С выдержкой времени на закрьггом 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 параметров пара осуществляется авто 659301 Оматическим повторением указанных операций, Давление в пароводяном дозаторе 15 поддерживается по сигналу от датчика 17 давления на 5 вход 61 блока 60 питания, которыйосуществляет подключение и отключение электронагревателя 16 от сети питания.Так как в процессе испытанийпроисходит уменьшение количества пара в парогенераторе и холоднойводы 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 19.20 Изобретение позволяет испьггатькотельные трубы на длительную прочность внутренним давлением в автоматизированном режиме с поддержанием заданных параметров испьггания с большей производительностью.1165930 Составитель В. Иакароор О. Головач . Техред И.Кузьма орректор Л. Бес адпис Патент", г. Ужгород, ул. Проек 4 4301/35ВНИИПИ Гопо делам113035, Хос Тираж ударств изобре а, Ж897 Пнного комитета СССРений и открытийРаушская наб., д. 4/5