Устройство для испытания паропроводов на прочность

 

Изобретение относится к испытаниям паропроводов нагревательных сие - 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 механических нагрузок. Устройство содержит нагревательную камеру 1, внутри которой установлен испытуемый паропровод 2. В последнем концентрично установлен с (Л Х-

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (191 (И) (5ц 4 G 01 N 3/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

11

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3910500/25-28 (22) 17.06.85 (46) 07.02.87, Бюл. N - 5 (71) Уральский филиал Всесоюзного теплотехнического научно-исследовательского института им. Ф.Э.Дзержинского (72) И.А.Пермитин, А.Н.Комаров, Г.А.Бологов и Л.В.Пяткова (53) 620.175(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 125697, кл. G 01 N 3/12, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ПАРОПРОВОДОВ НА ПРОЧНОСТЬ (57) Изобретение относится к испытаниям паропроводов нагревательных систем 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 механических нагрузок. Устройство содержит нагревательную камеру i, внутри которой установлен испытуемый паропровод 2.

В последнем концентрично установлен

128854 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

12 ° С другой стороны через трубопроводы 32, 34 и отсечные клапаны 33

35 полости 4 и 5 соединены с дополнительным парогенератором, выполненным идентично основному в виде сосуда

10 с размещенным в нем коллекторомводоприемником 26, внутри которого размещен впрыскивающий пароохладитель 27 ° В процессе испытаний паропровода 2 один из парогенераторов работает в режиме парогенератора, а другой 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.

Изобретение 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 на10 дежности при испытаниях паропроводов нагревательных систем путем приближения условий испытаний к эксплуатационным путем обеспечения постоян15 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 пре2 делах 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 клапаном

21. Сосуд 9 соединен с полостью 4 трубопроводом 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 клапан

30.

Коллектор-водоприемник 26 соединен трубопроводом 31 слива жидкости с 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 !2885

В 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- 10 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. 20

Нагревательные 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. 30

Выход 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- 50 димом количестве холодным конденсатом, все без исключения, отсечные клапаны и регулирующие клапаны закрыты, электропривод 14 отключен. Блок

47 переключения установлен .в положе- 55 ние, обеспечивающее работу сосуда 9 в режиме парогенератора.

С помощью типовой схемы регулирования включается и выводится на за41 4 данный тепловой режим нагревательная камера 7, в результате чего производится нагрев сосуда 9. Находящийся в сосуде 9 конденсат нагревается и преобразуется в пар. Нагрев сосуда 9 ведется до выхода на заданные параметры пара (темпаратуры и давления), например начальные параметры пара для испытаний на основном режиме нагрузки, характерном для котлов на закритических параметрах пара, составляют: температура пара t,=555 С и давление пара в парогенераторе P

255 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/см2) от1 крываются 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 всему 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

5 128 ных параметров пара в полости 4 паропровода 2 на начальном основном режиме 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 P = 255 кгс/см .

1

При этом блок 37 сравнения и сигнализации, на который поступают сигналы датчиков 43 и 36 давления при их равенстве вырабатывают сигнал,в результате чего загорается красная лампа 40, сигнализирующая о начале режима испытаний. Белая лампа 39 гаснет„ клапаны 33, 35, 29, 16 в этом режиме закрыты.

С выдержкой времени для создания условий испытания на следующем промежуточном режиме нагружения, имитирующем, например, перевод работы котла на скользящее давление, производится подготовка устройства для испытания паропровода 2 на пониженном давлении пара. С помощью типовой схемы регулирования включается и выводится на заданный тепловой режим нагревательная камера 8, в которой производится нагрев сосуда 10, работающего в режиме термостатического конденсатора. Находящийся в нем конденсат, нагревается и в зависимости от режима нагружения паропровода 2. преобразуется в пар или в пароводяную смесь.

Перед переходом на новый пониженный режим задатчик 54 регулятора 53 давления устанавливают на заданное значение давления в сосуде 10, при этом блок 47 цереключений устанавливает переключатель 50 сигналов в положение, обеспечивающее прохождение сигнала датчика 45 давления на регулятор 53.

При переходе на пониженный режим по сигналу блока 52 управления включается электропривод 14 водяного насоса 13, открывается отсечной клапан 29 от воздействия сигнала блока

52 управления, поступающего через переключатель 49 сигналов„ При этом регулятор 53, воздействуя через переключатель 51 сигналов на привод регулирующего клапана 30, открывает

его, обеспечивая необходимый расход холодного конденсата из блока 19 насосом 13 по трубопроводу ?8 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 паропровода

2 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,, P = 255 кгс/см выше, чем давление пара в сосуде 10, Р

210 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 пав пения пара до значения P = 210 кгс/см .

Таким образом, при открытых клапанах 33 и 35 пар пониженного давления P = 210 кгс/см из сосуда 10 по трубопроводам 32 и 34 поступает в полости 4 и 5 ° Одновременный подвод пара в полости 4 и 5 обусловлен необходимостью поддержания стабильного давления в полости 4 испытуемого паропровода 2, что обеспечивается паровой рубашкой в полости 5, препятствующей теплообмену полости 4 с холодной центральной полостью 6 у геометрической оси паропровода 2.

При достижении давления пара в полости 4 паропровода 2 величины P =

= 210 кгс/см, соответствующей давлению пара в сосуде 10, ведутся испытания паропровода 2 на пониженном давлении Р = 210 кгс/см .

Контроль за выходом на пониженный режим по давлению обеспечивается в этом случае блоком 38 сигнализации, на который поступают сигналы от

55 датчиков 36 и 45.

При равенстве давлений в полостях

5 и 4 и в сосуде 10 загорается красная лампа 41 и гаснет белая 42.

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 12885

При переходе на пониженное давление пара температура нагруженной стенки испытуемого паропровода 2, находящейся в нагревательной камере 1, не изменяется, так как с помощью 5 типовой схемы регулирования в нагревательной камере 1 поддерживается постоянная температура на наружной стенке паропровода 2, равная началь— ной температуре t = 555 С. Таким 10

f образом, при изменении давления пара в полости 4 паропровода 2 с Р, = 255 кгс/см на P = 210 кгс/см температура наружной стенки паропровода 2 остается постоянной, равной

= 555 С, что соответствует реальо ным условиям эксплуатации паропроводов, наружная стенка которых за— крыта тепловой изоляцией и при изменении давления пара в паропроводе не изменяется длительное время. В

:дальнейшем по программе испытаний сосуд 10 с помощью отсечных клапанов

33 и 35 может быть отключен от паропровода 2 и полостей 4 и 5, которые через открытые отсечные клапаны 23 и

25 сообщаются с сосудом 8 и испытания снова ведутся на номинальном давлении пара P, = 255 кгс/см, а затем после отключения сосуда 9 и включения сосуда 10 — на пониженном давлении, например, P = 1?О кгс/см .

Так как в процессе испытаний происходит переброс части пара из сосуда 9 в сосуд 10, в котором масса теп- 35 лосодержащей среды становится больше, чем в парогенераторе, сосуд

10 переводится в режим работы парогенератора, а сосуд 9 — на режим работы термостатического конденсатора, 40 при этом процесс испытаний ведется аналогично описанному.

Перевод сосуда 9, работавшего в режиме парогенератора, в режим термостатического конденсатора и обрат- 45 но осуществляется блоком 47 переклю- чения, который, воздействуя на переключатели 48-51 сигналов, обеспечивает необходимую коммутацию входных и выходных цепей регулятора 53 50 и выходных цепей блока 52 управления.

Так, при работе сосуда tO в режиме термостатического конденсатора блок ,52 управления через переключатель 48 сигналов воздействует на отсечные клапаны 33, 35, а через переключатель 49 сигналов - на отсечной клапан 29, через переключатель 50 сигна4! 8 лов к регулятору 53 подключается датчик 45 давления, а его выход через переключатель 51 сигналов воздействует на клапан 30.

При работе сосуда 9 в режиме терл мостатического 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 парогенератор и нагревательную камеру с клапанами, отличающее с я тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено источником жидкости, соединенным с другим трубопроводом подачи пара и с источником жидкости через клапан дополнительным парогенератором, а каждый парогенератор выполнен в виде нагревательной камеры с расположенным в ней сосудом высокого давления, и размещенных в сосуде коллектора — водоприемника и впрыскивающего пароохладителя, соединенного с источником жидкости через клапан, сливными магистралями, соединяющими коллекторы — водоприемники с источником жидкости, а система автоматического регулирования взаимодействует поочередно с клапанами на трубопроводе подачи пара.

Составитель О.Ланко

Редактор С.Патрушева Техреду,Н.Верес

Корректор А, Зимокосов

Заказ 7799/40 Тираж 799

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

9 1288541 10 паропровода, а полость его между через клапаны, включаемыми с клапаслоями соединена с парогенераторами нами на трубопроводах подачи пара.