管線球閥試驗用的大型環(huán)境模擬試驗裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種管線球閥試驗用的大型環(huán)境模擬試驗裝置，包括壓力提供系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、環(huán)境模擬倉、用于調(diào)整被測試管線球閥高度的測試升降臺架、用于測量高低溫的溫度傳感器及扭矩測量裝置。本實用新型的優(yōu)點是壓力提供系統(tǒng)最高壓力為70Mpa；測試升降臺架的單個雙作用液壓油缸最大拉力為250T，最大行程為2000mm，可滿足NPS2～NPS60管線球閥高度調(diào)整要求；環(huán)境模擬倉；滿足-50℃～+93℃溫度要求，箱體體積為210m3，可滿足NPS2～NPS60，Class150～Class2500管線球閥試驗要求；扭矩測量裝置最大量程為600000N·m。
【專利說明】管線球閥試驗用的大型環(huán)境模擬試驗裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種環(huán)境模擬試驗裝置，特別涉及一種管線球閥試驗用的大型環(huán)境模擬試驗裝置。
【背景技術】
[0002]在長輸管線的建設中，管線球閥所處的環(huán)境非常惡劣，從北極圈至赤道，從高山至海底，從高原到沙漠，穿越地震帶，沼澤地，江河，湖泊，山坡等。有架設的也有直埋地下的，在野外遠距離遙控操作，維修困難，30年服役期內(nèi)可靠密封。因此，在管線球閥研制過程中，尚有很多型式試驗，這些試驗雖未列入產(chǎn)品標準API 6D中，但對驗證產(chǎn)品的可靠性，穩(wěn)定性，對長輸管線使用工況的適用性十分重要。1971年，美國對機載電子設備全年的故障進行剖析，50%以上的故障是由各種環(huán)境引起的，溫度(高低溫)、濕度、振動三項環(huán)境造成電子設備43.58%的故障率，其中溫度引起的故障占22.2%，可判斷出環(huán)境溫度對產(chǎn)品可靠性運行影響最大。管線球閥在服役過程中，影響環(huán)境溫度變化的因素有:由地理位置引起的環(huán)境溫度變化，由季節(jié)引起的環(huán)境溫度變化和由日夜引起的環(huán)境溫度變化。目前，管線球閥所處的環(huán)境溫度可從低溫_50°C到高溫85°C。因此，需對管線球閥在高溫和低溫環(huán)境溫度下的適應性進行深入研究，并建造環(huán)境模擬試驗裝置進行試驗。
[0003]試驗的主要目的為:①在高溫和低溫環(huán)境溫度的作用下，驗證管線球閥動作的可靠性和密封性能。②在高溫和低溫環(huán)境溫度的作用下，驗證管線球閥的扭矩是否發(fā)生大的變化。③作為管線球閥型式試驗項目之一，探索是否作為管線球閥出廠驗收項目。目前管線球閥最大規(guī)格為NPS60,最高壓力等級為Class2500,國內(nèi)外還未見可試驗上述管線球閥參數(shù)的環(huán)境模擬試驗裝置。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型所要解決的技術問題是要提供了一種管線球閥試驗用的大型環(huán)境模擬試驗裝置，可試驗NPS2?NPS60，Class 150?Class2500管線球閥，試驗溫度為_50°C?+93。。。
[0005]為了解決以上的技術問題，本實用新型提供了一種管線球閥試驗用的大型環(huán)境模擬試驗裝置，包括:
[0006]⑴壓力提供系統(tǒng):提供被測試管線球閥和管道進行殼體試驗、高壓密封試驗和低壓密封試驗所需的試驗壓力；
[0007]⑵數(shù)據(jù)處理系統(tǒng):接收環(huán)境模擬倉的控制系統(tǒng)和溫度傳感器的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理并顯示;
[0008]⑶環(huán)境模擬倉:模擬被測試管線球閥試驗要求的環(huán)境；
[0009]⑷測試升降臺架:被測試管線球閥安裝于測試平臺上，用于調(diào)整被測試管線球閥的高度；
[0010](5)溫度傳感器:放置于被測試管線球閥的底部、中部和上部，用于測量被測試管線球閥低溫和高溫的溫度；
[0011](6)被測試管線球閥:閥門兩端焊接球形封頭；
[0012]及
[0013](7)扭矩測量裝置:與被測試管線球閥連接，用于測量閥門在常溫、低溫和高溫時的開關扭矩。
[0014]所述壓力提供系統(tǒng)包括操作按扭、觸摸屏數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)、控制閥、保壓時間報警、壓力表、氣源接口和液壓增壓系統(tǒng)。主要為大型環(huán)境模擬試驗裝置提供試驗壓力，可對管線球閥和管道進行殼體試驗、高壓密封試驗和低壓密封試驗。壓力提供系統(tǒng)最高壓力為70MPa，可對Classl50?Class2500管線球閥進行試驗。
[0015]所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括USB接口電阻應變儀和筆記本電腦，USB接口電阻應變儀將環(huán)境模擬倉的控制系統(tǒng)和溫度傳感器的數(shù)據(jù)接收后，通過USB接口將試驗數(shù)據(jù)傳給筆記本電腦，處理試驗數(shù)據(jù)，最終以圖表的型式顯示測試結(jié)果。
[0016]所述環(huán)境模擬倉包括空氣調(diào)節(jié)裝置、箱體、控制系統(tǒng)和導軌，被測試管線球閥安裝在測試平臺上通過導軌進出環(huán)境模擬倉。導軌可承重60T。
[0017]所述空氣調(diào)節(jié)裝置包括制冷系統(tǒng)、加熱器系統(tǒng)和離心送風機。滿足-50°C?+93°C溫度要求。箱體的體積為210m3，可滿足NPS2?NPS60，Classl50?Class2500管線球閥試驗要求。
[0018]所述控制系統(tǒng)包括溫度傳感器和控制器，控制器的控制方式為平衡調(diào)溫方式。溫度設計范圍為-100°c?+300°C，溫度控制精度為0.1°C，時間控制精度為0.1分鐘。
[0019]所述測試升降臺架包括液壓系統(tǒng)、液壓軟管、底座、雙作用液壓油缸、測試平臺和電動牽引裝置。雙作用液壓油缸用于調(diào)整測試閥門的高度，單個雙作用液壓油缸最大拉力為250T，最大行程為2000mm，可滿足NPS2?NPS60管線球閥高度調(diào)整要求。
[0020]試驗閥門兩端焊接球形封頭，保證試驗的安全性。通過壓力提供系統(tǒng)可對試驗閥門在常溫、高溫和低溫不同溫度下進行密封性能測試和分析比較。
[0021]扭矩測量裝置用于試驗閥門在常溫、高溫和低溫不同溫度下的開關扭矩，扭矩測量裝置可根據(jù)測試管線球閥規(guī)格不同進行配置，最大量程為600000N *m,NPS60管線球閥最大扭矩為450000 N.m,因此可測試NPS2?NPS60管線球閥。
[0022]本實用新型管線球閥試驗用的大型環(huán)境模擬試驗裝置的測試流程為:
[0023]I)常溫性能試驗及扭矩測量；
[0024]2)加溫至 93 °C;
[0025]3)高溫性能試驗及扭矩測量；
[0026]4)降至常溫；
[0027]5)常溫第二次性能試驗及扭矩測量；
[0028]6)降溫至 _50°C;
[0029]7)低溫性能試驗及扭矩測量；
[0030]8)升至常溫；
[0031]9)常溫第三次性能試驗及扭矩測量；
[0032]10)數(shù)據(jù)分析。
[0033]本實用新型的優(yōu)越功效在于:[0034]I)壓力提供系統(tǒng)最高壓力為70 MPa，可對Classl50~Class2500管線球閥進行試驗；
[0035]2)測試升降臺架的單個雙作用液壓油缸最大拉力為250T，最大行程為2000mm，可滿足NPS2~NPS60管線球閥高度調(diào)整要求；
[0036]3)環(huán)境模擬倉空氣調(diào)節(jié)裝置主要由制冷系統(tǒng)、加熱器系統(tǒng)和離心送風機組成，滿足_50°C~+93°C溫度要求。箱體的體積為210m3，可滿足NPS2~NPS60，Classl50~Class2500管線球閥試驗要求；
[0037]4)扭矩測量裝置可根據(jù)測試管線球閥規(guī)格不同進行配置，最大量程為600000N.m,NPS60管線球閥最大扭矩為450000N.m,因此可測試NPS2~NPS60管線球閥。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]圖1為本實用新型的管線球閥試驗用的大型環(huán)境模擬試驗裝置示意圖；
[0039]圖2為本實用新型的壓力提供系統(tǒng)示意圖；
[0040]圖3為本實用新型的數(shù)據(jù)處理統(tǒng)示意圖；
[0041]圖4為本實用新型的環(huán)境模擬倉示意圖；
[0042]圖5為本實用新型的測試升降臺架示意圖
[0043]圖6為本實用新型的液壓系統(tǒng)原理示意圖；
[0044]圖中標號說明
[0045]I一壓力提供系統(tǒng)；Ia—操作按扭；
[0046]Ib—觸摸屏數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)；I c 一控制閥；
[0047]Id—保壓時間報警；le—壓力表；
[0048]If 一氣源接口；Ig—液壓增壓系統(tǒng)；
[0049]2—數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；2a — USB接口電阻應變儀；
[0050]2b—數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；2c—測試分析軟件；
[0051]3—環(huán)境模擬倉；3a—空氣調(diào)節(jié)裝置；
[0052]3b—箱體；3c—控制系統(tǒng)；
[0053]3d—導軌；4一測試升降臺架；
[0054]4a一液壓系統(tǒng)；4b—液壓軟管；
[0055]4c一底座；4d—雙作用液壓油缸；
[0056]4e—測試平臺；4f 一電動牽引裝置；
[0057]5—溫度傳感器；6—被測試管線球閥；
[0058]7—扭矩測量裝置。
【具體實施方式】
[0059]請參閱附圖所示，對本實用新型作進一步的描述。
[0060]如圖1所示，本實用新型提供了一種NPS2~NPS60，Classl50~Class2500管線球閥，試驗溫度為-50°C~+93°C管線球閥試驗用的大型環(huán)境模擬試驗裝置，包括壓力提供系統(tǒng)1、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)2、環(huán)境模擬倉3、測試升降臺架4、溫度傳感器5、被測試管線球閥6、扭矩測量裝置7。[0061]如圖2所示，壓力提供系統(tǒng)I包括操作按扭la、觸摸屏數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)lb、控制閥lc、保壓時間報警Id、壓力表le、氣源接口 If、液壓增壓系統(tǒng)lg，主要為被測試管線球閥6提供試驗壓力，可對管線球閥和管道進行殼體試驗、高壓密封試驗和低壓密封試驗。操作按扭Ia用來控制液壓增壓系統(tǒng)Ig的啟動和停止。觸摸屏數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)Ib主畫面有4個按扭，包括單位名稱設置、工程參數(shù)設置、查閱和關閉系統(tǒng)。進入系統(tǒng)前需要先進行工程單位設置，包括閥門規(guī)格、閥門壓力等級和試驗壓力單位?！肮こ虆?shù)設置”主要包括閥門產(chǎn)品碼、檢測日期、閥門類型、閥門型號、閥門規(guī)格、閥門壓力等級、檢驗標準、試驗項目、試驗保壓時間、檢驗員編號和試驗臺編號等。全部設定完成后，觸摸“保存”按扭，試驗參數(shù)將保存在數(shù)據(jù)庫里，方便以后操作調(diào)用，設置完畢后觸摸“監(jiān)控”按扭進入試驗工作。觸摸“查閱”可進入歷史試驗數(shù)據(jù)查閱界面。控制閥Ic用于控制提供壓力或泄放壓力。保壓時間報警Id用于管線球閥保壓時間達到后報警，以便進行下一步工作。壓力表Ie用于顯示壓力大小。氣源接口 If用于低壓空氣的接入，最高壓力為l.0MPa，可進行低壓密封試驗。液壓增壓系統(tǒng)Ig用于提供殼體試驗和高壓密封試驗的壓力，最高壓力為70 MPa,可對Classl50?Class2500管線球閥進行試驗。
[0062]如圖3所示，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)2包括USB接口電阻應變儀2a、筆記本電腦2b和測試分析軟件2c。USB接口電阻應變儀2a可將環(huán)境模擬倉3的控制系統(tǒng)3c、溫度傳感器5、數(shù)據(jù)接收后，通過USB接口將試驗數(shù)據(jù)傳給筆記本電腦2b。用測試分析軟件2c用來處理試驗數(shù)據(jù)，最終以圖表的型式顯示測試結(jié)果。
[0063]如圖4所示，環(huán)境模擬倉3包括空氣調(diào)節(jié)裝置3a、箱體3b、控制系統(tǒng)3c和導軌3d?？諝庹{(diào)節(jié)裝置3a包括制冷系統(tǒng)、加熱器系統(tǒng)和離心送風機，滿足-50°C?+93°C溫度要求。制冷系統(tǒng)采用機械壓縮復疊制冷，高效散熱片式蒸發(fā)器和水冷冷凝器，制冷最低溫度為_55°C。加熱器系統(tǒng)采用翅片式加熱器，加熱最高溫度為100°C。箱體3b的體積為210m3，可滿足NPS2?NPS60，Class 150?Class2500管線球閥試驗要求。箱體3b外殼采用復塑鋼板，內(nèi)壁采用不銹鋼板，中間絕熱材料為聚氨酯泡沫塑料，底板用防滑不銹鋼板。箱體3b的門可以在試驗室內(nèi)打開，防止操作人員被鎖在試驗室內(nèi)，門框上開豎長條形窄門，以便試驗的管線球閥頂部凸起部位進入。箱體3b正面設置觀察窗，有效視界:WXH=400mmX500mm，材料采用導電膜加熱防霧玻璃。箱體3b頂部采用外翻式長條窄形設計，最里側(cè)開弧形槽，以便試驗的管線球閥頂部凸起部位進入，接縫處采用硅膠迫緊密封設計。控制系統(tǒng)3c包括溫度傳感器和控制器。控制器控制方式為平衡調(diào)溫方式，溫度設計范圍為-100°C?+300°C，溫度控制精度為0.1°C，時間控制精度為0.1分鐘?？刂破鬟€具有故障報警及原因、處理提示功能；斷電保護功能；上下限溫度保護功能；定時功能(自動啟動及自動停止)等。導軌3d可承重60T，被測試管線球閥6安裝在測試升降臺架4通過導軌3d可方便進出環(huán)境模擬倉3。
[0064]如圖5所示，測試升降臺架4包括液壓系統(tǒng)4a、液壓軟管4b、底座4c、雙作用液壓油缸4d、測試平臺4e和電動牽引裝置4f。液壓原理示意圖如圖6所示,液壓系統(tǒng)4a包括油泵、油箱、電磁閥、泄壓閥、蓄能器、數(shù)顯壓力表。測試時調(diào)節(jié)數(shù)顯壓力表選擇需要的設定壓力，啟動油泵。按“下拉”按鈕，雙作用液壓油缸4d開始向下運動。當達到設定的拉力時油泵自動卸荷，壓力由蓄能器系統(tǒng)進行保持。按“上升”按鈕，雙作用液壓油缸4e開始向上運動，并恢復原來狀態(tài)。手動打開泄壓閥，系統(tǒng)泄壓。液壓系統(tǒng)4a額定工作壓力18MPa，系統(tǒng)流量:15L/min，油箱容量:500L。液壓軟管4b用于輸送液壓系統(tǒng)4a所提供的液壓油和動力。底座4c設置導軌并承受被測試管線球閥6及附件重量。雙作用液壓油缸4d用于調(diào)整測試閥門的高度，單個雙作用液壓油缸4d最大拉力為250T，最大行程為2000mm，可滿足NPS2?NPS60管線球閥高度調(diào)整要求。測試平臺4e用于固定被測試管線球閥6。電動牽引裝置4f用于控制底座4c前進或后退。
[0065]溫度傳感器5安裝于被測試管線球閥6的底部、中部和上部，用于測量被測試管線球閥6試驗時低溫和高溫的溫度，測試結(jié)果通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)2分析。
[0066]被測試管線球閥6兩端焊接球形封頭，保證試驗的安全性。通過壓力提供系統(tǒng)I可對被測試管線球閥6在常溫、高溫和低溫不同溫度下進行密封性能測試和分析比較。
[0067]扭矩測量裝置7用于被測試管線球閥6在常溫、高溫和低溫不同溫度下的開關扭矩，扭矩測量裝置7可根據(jù)測試管線球閥規(guī)格不同進行配置，最大量程為600000 N.m,NPS60管線球閥最大扭矩為450000 N.m,因此可測試NPS2?NPS60管線球閥。
[0068]本實用新型管線球閥試驗用的大型環(huán)境模擬試驗裝置的測試流程為:
[0069]I)常溫性能試驗及扭矩測量；
[0070]2)加溫至 93 °C;
[0071]3)高溫性能試驗及扭矩測量；
[0072]4)降至常溫；
[0073]5)常溫第二次性能試驗及扭矩測量；
[0074]6)降溫至 _50°C;
[0075]7)低溫性能試驗及扭矩測量；
[0076]8)升至常溫；
[0077]9)常溫第三次性能試驗及扭矩測量；
[0078]10)數(shù)據(jù)分析。
【權利要求】
1.一種管線球閥試驗用的大型環(huán)境模擬試驗裝置，包括: 壓力提供系統(tǒng)(I):提供被測試管線球閥和管道進行殼體試驗、高壓密封試驗和低壓密封試驗所需的試驗壓力； 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(2):接收環(huán)境模擬倉的控制系統(tǒng)和溫度傳感器的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理并顯示； 環(huán)境模擬倉(3):模擬被測試管線球閥試驗要求的環(huán)境； 測試升降臺架(4):被測試管線球閥安裝于測試平臺上，用于調(diào)整被測試管線球閥的高度； 溫度傳感器(5):放置于被測試管線球閥的底部、中部和上部，用于測量被測試管線球閥低溫和高溫的溫度； 被測試管線球閥(6):閥門兩端焊接球形封頭； 及 扭矩測量裝置(7):與被測試管線球閥連接，用于測量閥門在常溫、低溫和高溫時的開關扭矩。
2.根據(jù)權利要求1所述的管線球閥試驗用的大型環(huán)境模擬試驗裝置，其特征在于:所述壓力提供系統(tǒng)包括操作按扭、觸摸屏數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)、控制閥、保壓時間報警、壓力表、氣源接口和液壓增壓系統(tǒng)，提供最高壓力為70MPa。
3.根據(jù)權利要求1所`述的管線球閥試驗用的大型環(huán)境模擬試驗裝置，其特征在于:所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括USB接口電阻應變儀和筆記本電腦，USB接口電阻應變儀將環(huán)境模擬倉的控制系統(tǒng)和溫度傳感器的數(shù)據(jù)接收后，通過USB接口將試驗數(shù)據(jù)傳給筆記本電腦，處理試驗數(shù)據(jù)，最終以圖表的型式顯示測試結(jié)果。
4.根據(jù)權利要求1所述的管線球閥試驗用的大型環(huán)境模擬試驗裝置，其特征在于:所述環(huán)境模擬倉包括空氣調(diào)節(jié)裝置、箱體、控制系統(tǒng)和導軌，被測試管線球閥安裝在測試平臺上通過導軌進出環(huán)境模擬倉。
5.根據(jù)權利要求4所述的管線球閥試驗用的大型環(huán)境模擬試驗裝置，其特征在于:所述空氣調(diào)節(jié)裝置包括制冷系統(tǒng)、加熱器系統(tǒng)和離心送風機。
6.根據(jù)權利要求4所述的管線球閥試驗用的大型環(huán)境模擬試驗裝置，其特征在于:所述控制系統(tǒng)包括溫度傳感器和控制器，控制器的控制方式為平衡調(diào)溫方式。
7.根據(jù)權利要求1所述的管線球閥試驗用的大型環(huán)境模擬試驗裝置，其特征在于:所述測試升降臺架包括液壓系統(tǒng)、液壓軟管、底座、雙作用液壓油缸、測試平臺和電動牽引裝置。
8.根據(jù)權利要求1所述的管線球閥試驗用的大型環(huán)境模擬試驗裝置，其特征在于:所述扭矩測量裝置的最大量程為600000N.m。
【文檔編號】G01M13/00GK203432794SQ201320541345
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年9月2日 優(yōu)先權日:2013年9月2日
【發(fā)明者】梁連金, 卓育成, 何偉華, 李北明, 梁世耿, 吳建偉 申請人:上海開維喜閥門集團有限公司