本發(fā)明涉及產(chǎn)品測試技術領域，特別是涉及一種高溫熔鹽旋轉(zhuǎn)接頭的測試裝置。

背景技術：

帶有熔鹽儲熱設施的槽式熔鹽熱發(fā)電項目的技術要求管道連接件具有耐570℃高溫，25年使用壽命，低成本等特點。旋轉(zhuǎn)接頭是其中很關鍵的一個管件，目前這種高溫型熔鹽用旋轉(zhuǎn)接頭的采購全部依賴于進口，周期較長，對于一個50mw的集熱場如此龐大的需求數(shù)量來說，費用是很高的，不能滿足光熱電站商業(yè)化的需要，因此急需開發(fā)出一套試驗裝置來模擬現(xiàn)場實際使用工況，來測試旋轉(zhuǎn)接頭的性能。目前我公司正在設計開發(fā)旋轉(zhuǎn)接頭，此試驗裝置也可進一步測試自主設計生產(chǎn)的旋轉(zhuǎn)接頭的性能，為50mw電廠選型提供依據(jù)。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術中存在的技術缺陷，而提供一種高溫熔鹽旋轉(zhuǎn)接頭的測試裝置。

為實現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術方案是：

一種高溫熔鹽旋轉(zhuǎn)接頭的測試裝置，包括熔鹽罐、驅(qū)動塔、由所述的驅(qū)動塔驅(qū)動往復擺動的集熱管，經(jīng)金屬軟管與所述的集熱管兩端連接的旋轉(zhuǎn)接頭，所述的旋轉(zhuǎn)接頭分別經(jīng)管道連接至熔鹽罐以構成循環(huán)回路，所述的管道上設置有伴熱帶，所述的集熱管和金屬軟管設置有焦耳加熱機構，所述的金屬軟管和旋轉(zhuǎn)接頭間絕緣，在所述的旋轉(zhuǎn)接頭一側分別設置有溫度傳感器。

以熔鹽流動方向從前向后流動，集熱管前端的旋轉(zhuǎn)接頭的前部設置有溫度傳感器和流量計，所述的集熱管后端的旋轉(zhuǎn)接頭的后部設置有溫度傳感器、壓力傳感器及調(diào)節(jié)閥。

所述的旋轉(zhuǎn)接頭包括，

第一接頭，其包括第一連接管和與所述的第一連接管固定連接的第一金屬波紋管，以及設置在第一金屬波紋管端部的第一密封環(huán)，所述的第一連接管另一端與管路固定連接；

第二接頭，其包括第二連接管和與所述的第二連接管固定連接的第二金屬波紋管，以及設置在第二金屬波紋管端部的第二密封環(huán)，所述的第二連接管的另一端與金屬軟管連接且其間設置有絕緣法蘭；

連接緊定套，其包括與所述的第一連接管固定連接且允許所述的第一金屬波紋管插入其中的第一連接套，與所述的第二連接管固定連接且與第一連接套可旋轉(zhuǎn)連接的第二連接套，所述的第二金屬波紋管穿過所述的第二連接套并使第一密封環(huán)和第二密封環(huán)密封對接。

所述的連接緊定套在所述的密封對接處形成有排泄腔，所述的第一連接套包括同軸設置的小直徑段和大直徑段，所述的排泄腔由第一連接套的臺肩和與所述的大直徑段固定連接的隔環(huán)構成，所述的大直徑段端部形成有內(nèi)止口，所述的第二連接套通過旋轉(zhuǎn)軸承可旋轉(zhuǎn)地設置在大直徑端的開口處。

所述的旋轉(zhuǎn)接頭的第一連接套由支撐塔固定支撐，在所述的旋轉(zhuǎn)接頭的下方設置有漏液收集槽，所述的漏液收集槽與所述的支撐塔間設置有重力傳感器。

所述的旋轉(zhuǎn)接頭外部設置有護罩以進行安防和保溫。

所述的密封環(huán)為對應的平面、坡面或弧面密封副。

所述的熔鹽罐包括容納有熔鹽的罐體，用以驅(qū)動熔鹽流動的熔鹽泵，以及熔鹽加熱器，以及罐內(nèi)熔鹽溫度傳感器。

所述的驅(qū)動塔的液壓站設置在外部，驅(qū)動旋轉(zhuǎn)角度為±120°，最大移動距離為±300mm，驅(qū)動塔移動導軌兩端設置限位裝置，防止驅(qū)動塔脫軌造成危險。

一種所述的測試裝置的測試方法，包括以下步驟

1)熔鹽罐加熱熔鹽并保溫在設定溫度，

2)熔鹽泵驅(qū)動熔鹽流動，管道和罐體進行伴熱保溫，使旋轉(zhuǎn)接頭持續(xù)在設定溫度下運動，同時測量流量和壓力；

3)驅(qū)動液壓缸推動驅(qū)動塔在導軌上移動，帶動金屬軟管左右擺動，擺動距離為±240mm，每天持續(xù)運行240次；

4)收集泄漏的熔鹽，并進行稱重，計算泄漏量；

5)改變設定溫度，繼續(xù)重復步驟1)-4)。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明通過驅(qū)動旋轉(zhuǎn)接頭旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)模擬現(xiàn)場工況角度的的運動角度。用實際使用的驅(qū)動塔帶動旋轉(zhuǎn)接頭旋轉(zhuǎn)，與現(xiàn)場工況完全吻合，旋轉(zhuǎn)角度完全相同，并提高旋轉(zhuǎn)速度，縮短旋轉(zhuǎn)周期。通過驅(qū)動塔移動帶動金屬軟管擺動，模擬現(xiàn)場集熱管的伸縮，利用金屬軟管的擺動模擬集熱管的伸縮，有效減少集熱管實驗長度，同時直接用焦耳加熱對集熱管和金屬軟管進行加熱，模擬整體內(nèi)部溫度，溫控變化速度大，進一步減少試驗時間。

附圖說明

圖1所示為本發(fā)明的高溫熔鹽旋轉(zhuǎn)接頭的測試裝置的結構示意圖。

圖2所示為本發(fā)明的高溫熔鹽旋轉(zhuǎn)接頭的測試裝置的原理示意圖。

圖3所示為本發(fā)明的高溫旋轉(zhuǎn)接頭的結構示意圖；

圖4所示為第一接頭的結構示意圖；

圖5所示為第一連接套的預留槽口示意圖。

圖6所示為密封環(huán)對接第一示意圖。

圖7所示為密封環(huán)對接第二示意圖。

圖8所示為密封環(huán)對接第三示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖所示，本發(fā)明的高溫熔鹽旋轉(zhuǎn)接頭的測試裝置包括熔鹽罐50、驅(qū)動塔60、由所述的驅(qū)動塔驅(qū)動往復擺動的集熱管70，經(jīng)金屬軟管80與所述的集熱管兩端連接的旋轉(zhuǎn)接頭10，所述的旋轉(zhuǎn)接頭分別經(jīng)管道連接至熔鹽罐以構成循環(huán)回路，所述的管道上設置有伴熱帶，所述的集熱管和金屬軟管設置有焦耳加熱機構，所述的金屬軟管和旋轉(zhuǎn)接頭間絕緣，在所述的旋轉(zhuǎn)接頭一側分別設置有溫度傳感器。

本發(fā)明通過驅(qū)動旋轉(zhuǎn)接頭旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)模擬現(xiàn)場工況角度的的運動角度。用實際使用的驅(qū)動塔帶動旋轉(zhuǎn)接頭旋轉(zhuǎn)，與現(xiàn)場工況完全吻合，旋轉(zhuǎn)角度完全相同，并提高旋轉(zhuǎn)速度，縮短旋轉(zhuǎn)周期。通過驅(qū)動塔移動帶動金屬軟管擺動，模擬現(xiàn)場集熱管的伸縮，利用金屬軟管的擺動模擬集熱管的伸縮，有效減少集熱管實驗長度，同時直接用焦耳加熱對集熱管和金屬軟管進行加熱，模擬整體內(nèi)部溫度，溫控變化速度大，進一步減少試驗時間。

其中，以熔鹽流動方向從前向后流動，集熱管前端的旋轉(zhuǎn)接頭的前部設置有溫度傳感器和流量計，所述的集熱管后端的旋轉(zhuǎn)接頭的后部設置有溫度傳感器、壓力傳感器及調(diào)節(jié)閥，在接近旋轉(zhuǎn)接頭的位置設置溫度和壓力傳感器，實時記錄下旋轉(zhuǎn)接頭的測試條件，提供真實的邊界參數(shù)，實時介質(zhì)壓力流量溫度等參數(shù)監(jiān)測并記錄。

所述的旋轉(zhuǎn)接頭的第一連接套由支撐塔90固定支撐，在所述的旋轉(zhuǎn)接頭的下方設置有漏液收集槽91，所述的漏液收集槽與所述的支撐塔間設置有重力傳感器，所述的旋轉(zhuǎn)接頭外部設置有護罩92以進行安防和保溫。通過漏液收集槽及重力傳感器，可實時測量漏液，計算在不同條件的旋轉(zhuǎn)接頭的熔鹽泄漏量，可通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析出具體的泄露情況，提供使用壽命計算的有效參考。

所述的熔鹽罐包括容納有熔鹽的罐體，用以驅(qū)動熔鹽流動的熔鹽泵，以及熔鹽加熱器，以及罐內(nèi)熔鹽溫度傳感器，所述的驅(qū)動塔的液壓站設置在外部，驅(qū)動旋轉(zhuǎn)角度為±120°，最大移動距離為±300mm，驅(qū)動塔移動導軌兩端設置限位裝置，防止驅(qū)動塔脫軌造成危險。采用外置液壓站驅(qū)動液壓缸，推動驅(qū)動塔移動，最大移動距離為±300mm(中間時為0)，移動距離已經(jīng)超過現(xiàn)場集熱管伸縮要求的±240mm。

本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)接頭包括，

第一接頭，其包括第一連接管11和與所述的第一連接管11固定連接的第一金屬波紋管12，以及固定設置在第一金屬波紋管端部的第一密封環(huán)13，所述的第一連接管另一端與管路固定連接；

第二接頭，其包括第二連接管21和與所述的第二連接管固定連接的第二金屬波紋管22，以及固定設置在第二金屬波紋管端部的第二密封環(huán)23，所述的第二連接管的另一端與金屬軟管連接且其間設置有絕緣法蘭；

不銹鋼材質(zhì)的連接緊定套，其包括與所述的第一連接管固定連接且允許所述的第一金屬波紋管插入其中的第一連接套31，與所述的第二連接管固定連接且與第一連接套可旋轉(zhuǎn)連接的第二連接套32，所述的第二金屬波紋管居中穿過所述的第二連接套并使第一密封環(huán)和第二密封環(huán)密封對接。所述的連接緊定套的第一連接套為固定側，用以實現(xiàn)固定安裝。

其中，為保證整體的密封效果，在裝配后常溫下第一密封環(huán)和第二密封環(huán)間的壓緊壓強較大，一般在2mpa或以上，當內(nèi)部流過高溫熔鹽，如580℃高溫熔鹽時，兩密封環(huán)間的壓強能達到4mpa甚至以上。該金屬波紋管材質(zhì)由耐高溫不銹鋼，如304h制成，金屬波紋管的壁厚厚度在0.6-1mm，如0.8mm，節(jié)距在8-12mm，如10mm，整體金屬波紋管長度在30-80mm，金屬波紋管剛度大于100n/mm，剛度范圍內(nèi)伸縮屬于彈性變形，無疲勞影響，可滿足長時間使用，金屬波紋管長度與計算所需壓縮量有關，密封環(huán)材質(zhì)為硬質(zhì)合金，如，司太力不銹鋼，金屬波紋管與連接管的固定連接采用專業(yè)焊接實現(xiàn)。

本發(fā)明通過連接管與外部管路連通，如與儲熱罐回路或者集熱管連通，同時在兩個連接管的相對端固定設置，如焊接連接密封圈，然后利用連接緊定套將第一接頭和第二接頭軸向定位但可旋轉(zhuǎn)連接并對兩個密封圈構成向內(nèi)擠壓，利用密封圈擠壓構成密封連接形成這個管路的可旋轉(zhuǎn)式密封連接，即在旋轉(zhuǎn)接頭的固定端頭和旋轉(zhuǎn)端頭對接處分別焊接一定長度和剛度的金屬波紋管，并在金屬波紋管的另一端再焊接耐磨材料密封圈，旋轉(zhuǎn)接頭裝配完成后，密封環(huán)對接并使波紋管有一定的壓縮量，進而將熱膨脹后伸縮量有效利用，提供給密封接觸所需軸向預緊力，同時將工作介質(zhì)和軸承等旋轉(zhuǎn)組件的工作空間獨立開來。即，采用管路直接密封對接的結構形式，消除了軸承等組件對密封性能的依賴性；在高溫工作環(huán)境下，金屬波紋管不僅可吸收旋轉(zhuǎn)接頭內(nèi)管路的伸縮量，進而增加波紋管的壓縮量，積極地利用高溫環(huán)境下各組件材料的伸縮量來提高密封性能，更要改善裝配結構，以消除軸承等組件在酸堿工作介質(zhì)中對密封性能的依賴。

具體地說，為便于整體連接，所述的第一連接管11中部上設置有連接法蘭14以與所述的第一連接套固定連接，所述的第二連接管上設置有連接法蘭以與所述的第二連接套固定連接。同時，在第一連接管的外端部還設置有端部連接法蘭以連接至整個管路。同時在連接管的端部設置有接口法蘭15，通過法蘭連接，能保證較好的同軸度。

其中，所述的連接法蘭14內(nèi)側還有部分第一連接管段，該內(nèi)側的第一連接管段的端部與第一金屬波紋管進行焊接，為增強焊接面積，該端的內(nèi)徑與整體的第一連接管相同，優(yōu)選該段選擇壁厚較大的設計，這樣也提高裝配性，可現(xiàn)在裝入第一連接套時的對中，第二連接管設計與此類似，在此不展開描述。

進一步地，所述的密封環(huán)為對應的平面、坡面或弧面密封副。即所述的密封環(huán)有三種結構：第一種是平面密封結構，即接觸密封面為平面對接形式；第二種是錐面密封結構，即接觸密封面為錐面配合形式；第三種是球面密封結構，即接觸密封面為環(huán)形凸、凹球面配合形式，密封環(huán)對應面的設計，再加上密封環(huán)與柔性波紋管焊接后的自對中性，更是提高了密封環(huán)接觸面的摩擦力和密封性能。

進一步地，為防止密封處泄露后在連接套內(nèi)積聚，所述的連接緊定套，如第一連接套在所述的密封對接處形成有排泄腔33，所述的排泄腔形成有排泄口。具體地，所述的第一連接套包括同軸設置的小直徑段和大直徑段，所述的大直徑段端部形成有內(nèi)止口，所述的第二連接套通過旋轉(zhuǎn)軸承可旋轉(zhuǎn)地設置在大直徑端的開口處。

第一連接套采用變徑式設計，利用內(nèi)止口實現(xiàn)兩連接套的可旋轉(zhuǎn)軸線定位連接，具體地，該連接結構包括設置在兩連接套間的滾動軸承41，軸承內(nèi)襯套42，設置在滾動軸承外側的軸承外襯套43，與所述的第一連接套連接用以定位所述的軸承外襯套外表面外圈的孔用擋圈44，以及與所述的第二連接套連接用以定位所述的軸向外軸承套外表面內(nèi)圈的軸用擋圈45，采用兩個擋圈，有效保證連接套連接的穩(wěn)定性和耐壓性。

進一步地，為避免泄露的熔鹽對軸承構成影響，所述的排泄腔由第一連接套的臺肩和與所述的大直徑段固定連接的隔環(huán)34構成，所述的第二連接套向內(nèi)突出地形成有凸環(huán)24，所述的隔環(huán)頂持在凸環(huán)外表面。

采用變徑設計利用隔環(huán)實現(xiàn)了排泄腔的獨立設計，進一步減少熔鹽直接對軸承的侵蝕，而且，在第二連接套上形成與所述的隔環(huán)對應的凸環(huán)，該凸環(huán)和隔環(huán)構成密封的同時，也提供了對中，提高旋轉(zhuǎn)套的運行效果。

進一步地，所述的第二連接套與所述的隔環(huán)保持間距以減少摩擦接觸面積，所述的第二連接套的內(nèi)側面上形成有環(huán)凹槽25，該環(huán)凹槽減少了內(nèi)部熱量向外的傳遞，同時，還可在所述的環(huán)凹槽內(nèi)設置加熱器以減少連接處的溫降。

同時，本發(fā)明公開了一種所述的測試裝置的測試方法，包括以下步驟

1)熔鹽罐加熱熔鹽并保溫至設定溫度，管道內(nèi)安裝溫度傳感器，實時測量罐體內(nèi)熔鹽的溫度，在控制柜上位機上會有溫度的實時顯示。

2)熔鹽泵驅(qū)動熔鹽流動，管道和罐體進行伴熱保溫，使旋轉(zhuǎn)接頭持續(xù)在高溫550℃運動，同時測量流量和壓力；為測試溫度變化可能導致的設備問題，熔鹽罐內(nèi)的溫度還可做周期性變化，通過對管道內(nèi)壓力溫度、壓力的測量，能獲知不同工況下旋轉(zhuǎn)接頭的工作情況和穩(wěn)定性，

3)驅(qū)動液壓缸推動驅(qū)動塔在導軌上移動，帶動金屬軟管左右擺動，擺動距離為±240mm，每天持續(xù)運行240次；

4)收集泄漏的熔鹽，并進行稱重，計算泄漏量。

即，按試驗時間和試驗溫度壓力等不同參數(shù)記錄泄漏量，例如：1、分別記錄在在290℃、550℃時，壓力為1mpa，記錄下連續(xù)試驗時間t，泄漏量m，進行稱重，計算平均泄漏量mm＝m/t。判斷是否滿足旋轉(zhuǎn)接頭的泄漏量要求。(具體泄漏量要求由旋轉(zhuǎn)接頭產(chǎn)品方提出)，2、進行等壽命模擬試驗，在550℃，1mpa的條件下連續(xù)運行1000小時，考核旋轉(zhuǎn)接頭能否達到使用壽命要求，在使用周期內(nèi)部能超過旋轉(zhuǎn)接頭的最大泄漏量。

針對不同現(xiàn)場實際不同位置旋轉(zhuǎn)接頭的工況，設定不同的測試條件，即可完成本發(fā)明的測試。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出的是，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。