CN117093030A - 用于金属波纹管膨胀节低温疲劳试验的温控***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于金属波纹管膨胀节低温疲劳试验的温控***及方法，其中***包括低温源，具有气相出口和液相出口；膨胀节试件，具有温度反馈元件、气相排空件和液相排出件；第一管路，入口和出口分别与所述气相出口和所述膨胀节试件连接以能对其进行预冷，且沿介质的流向所述第一管路中依次接入有第一低温电动阀门、第二低温电动阀门和压力表；第二管路，入口与所述液相出口连通，出口接入在所述第一低温电动阀门和所述第二低温电动阀门之间，且沿介质的流向所述第二管路中依次接入有第三低温电动阀门和低温泵；电控箱，分别与所述第一低温电动阀门、所述第二低温电动阀门、所述第三低温电动阀门、所述低温泵和所述膨胀节试件电连接。

Description

用于金属波纹管膨胀节低温疲劳试验的温控***及方法

技术领域

本发明涉及波纹管膨胀节技术领域，尤其涉及一种用于金属波纹管膨胀节低温疲劳试验的温控***及方法。

背景技术

金属波纹膨胀节是压力管道和设备进行热补偿的关键部件，金属波纹膨胀节作为保障压力管道和设备稳定运行的重要部件，具有位移补偿、减振降噪和密封的作用，目前已广泛应用于热网、炼油、化工、电力、船舶等工业领域。膨胀节补偿管网温度变化、振动等交变工况的位移，承受着反复的循环高应力，疲劳成为其主要关注点，也成了管网的薄弱环节。在某种意义上，波纹管膨胀节的疲劳寿命决定着整个管网的剩余寿命。波纹管膨胀节低温应用的可靠性，需进行低温工况下的疲劳试验来验证。

目前对于金属波纹管膨胀节低温工况疲劳试验，一般采用环境箱进行试验温度调节。根据试验所需温度，在环境箱操作界面进行参数设置，可以实现膨胀节试件周围环境温度的调节。但是，低温环境箱造价成本高，箱体空间尺寸有限，兼容性较差，同时无法获取膨胀节试件内部的实际温度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于金属波纹管膨胀节低温疲劳试验的温控***及方法，用以解决当前低温环境箱造价成本高，箱体尺寸有限，兼容性差，同时无法获取膨胀节试件内部实际温度的问题。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本发明提供了一种用于金属波纹管膨胀节低温疲劳试验的温控***，包括：

低温源，具有气相出口和液相出口；

膨胀节试件，具有温度反馈元件、气相排空件和液相排出件；

第一管路，入口和出口分别与所述气相出口和所述膨胀节试件连接以能对其进行预冷，且沿介质的流向所述第一管路中依次接入有第一低温电动阀门、第二低温电动阀门和压力表；

第二管路，入口与所述液相出口连通，出口接入在所述第一低温电动阀门和所述第二低温电动阀门之间，且沿介质的流向所述第二管路中依次接入有第三低温电动阀门和低温泵；

电控箱，分别与所述第一低温电动阀门、所述第二低温电动阀门、所述第三低温电动阀门、所述低温泵和所述膨胀节试件电连接。

优选的，其中，所述电控箱包括：

PLC控制器，分别与所述第一低温电动阀门、所述第二低温电动阀门、所述第三低温电动阀门、所述低温泵和所述膨胀节试件电连接；

触摸屏，与所述PLC控制器电连接；

在工作状态下，所述PLC控制器能响应所述触摸屏的指令，并根据所述温度反馈元件的反馈信号分别控制所述第一低温电动阀门、所述第二低温电动阀门、所述第三低温电动阀门、所述低温泵、所述气相排空件和所述液相排出件的工作参数以完成温度控制。

优选的，其中，所述PLC控制器和所述压力表电连接以能直接采集所述第一管路中的压力信号。

优选的，其中，所述压力表为数显压力表。

优选的，其中，所述气相排空件包括排空管路和设置在所述排空管路中的排空阀，所述排空阀与所述PLC控制器电连接以能响应其控制指令连通或切断所述排空管路。

优选的，其中，所述液相排出件包括液相排出管和设置在所述液相排出管中的液相排出阀，所述液相排出阀与所述PLC控制器电连接以能响应其控制指令连通或切断所述液相排出管。

优选的，其中，所述第一低温电动阀门的开度可调。

优选的，其中，所述第二低温电动阀门的开度可调。

优选的，其中，所述第三低温电动阀门的开度可调。

本发明还提供了一种用于金属波纹管膨胀节低温疲劳试验的温控方法，利用任一项前述的用于金属波纹管膨胀节低温疲劳试验的温控***执行以下步骤：

利用所述气相出口、所述第一低温电动阀门、所述第二低温电动阀门、所述压力表、所述膨胀节试件和所述电控箱组成预冷管路；

利用所述液相出口、所述第三低温电动阀门、所述低温泵、所述第二低温电动阀门、所述压力表、所述膨胀节试件和所述电控箱组成低温管路；

基于所述电控箱对预冷参数完成设置，利用所述预冷管路对所述膨胀节试件按照所述预冷参数进行预冷；

当所述膨胀节试件的预冷温度达到设置温度且满足低温保持时间后，所述电控箱切断所述预冷管路并开启所述低温管路；

根据所述温度反馈元件的反馈信号实时调节所述第三低温电动阀门、所述低温泵、所述第二低温电动阀门的工作参数以完成低温控制；

其中，预冷过程中，低温介质能利用所述气相排空件排空；低温控制过程中，低温介质能利用所述液相排出件排出或储存在所述膨胀节试件内以完成温度控制。

本发明至少具有以下特点及优点：

本发明提供了一种由预冷管路***和低温管路***组成的智能温控***，并结合常规液压压机，可实现不同尺寸膨胀节试验的低温疲劳试验。该智能温控***具有具备低成本、易维护、安装灵活、温度智能调节等显著优势，同时通过该智能温控***能获取膨胀节试件内部实际温度，保证试验温度更为准确。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明用于金属波纹管膨胀节低温疲劳试验的温控***的结构示意图。

附图标记与说明：

1、低温源；2、膨胀节试件；3、第一低温电动阀门；4、第二低温电动阀门；5、第三低温电动阀门；6、低温泵；7、数显压力表；8、电控箱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下文所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施方式一

本发明提供了一种用于金属波纹管膨胀节低温疲劳试验的温控***，请参见图1，包括低温源、膨胀节试件、第一管路、第二管路和电控箱。

具体的，低温源具有气相出口和液相出口；膨胀节试件具有温度反馈元件、气相排空件和液相排出件；第一管路的入口和出口分别与气相出口和膨胀节试件连接以能对其进行预冷，且沿介质的流向第一管路中依次接入有第一低温电动阀门、第二低温电动阀门和压力表；第二管路的入口与液相出口连通，出口接入在第一低温电动阀门和第二低温电动阀门之间，且沿介质的流向第二管路中依次接入有第三低温电动阀门和低温泵；电控箱分别与第一低温电动阀门、第二低温电动阀门、第三低温电动阀门、低温泵和膨胀节试件电连接。

在一些实施例中，电控箱包括PLC控制器和触摸屏。具体的，PLC控制器，分别与第一低温电动阀门、第二低温电动阀门、第三低温电动阀门、低温泵和膨胀节试件电连接；触摸屏，与PLC控制器电连接；在工作状态下，PLC控制器能响应触摸屏的指令，并根据温度反馈元件的反馈信号分别控制第一低温电动阀门、第二低温电动阀门、第三低温电动阀门、低温泵、气相排空件和液相排出件的工作参数以完成温度控制。

在一些实施例中，PLC控制器和压力表电连接以能直接采集第一管路中的压力信号。进一步的，压力表为数显压力表。

在一些实施例中，气相排空件包括排空管路和设置在排空管路中的排空阀，排空阀与PLC控制器电连接以能响应其控制指令连通或切断排空管路。

在一些实施例中，液相排出件包括液相排出管和设置在液相排出管中的液相排出阀，液相排出阀与PLC控制器电连接以能响应其控制指令连通或切断液相排出管。

在一些实施例中，第一低温电动阀门的开度可调。在一些实施例中，第二低温电动阀门的开度可调。在一些实施例中，第三低温电动阀门的开度可调。

本发明提供了一种由预冷管路***和低温管路***组成的智能温控***，并结合常规液压压机，可实现不同尺寸膨胀节试验的低温疲劳试验。该智能温控***具有具备低成本、易维护、安装灵活、温度智能调节等显著优势，同时通过该智能温控***能获取膨胀节试件内部实际温度，保证试验温度更为准确。

实施方式二

本发明还提供了一种用于金属波纹管膨胀节低温疲劳试验的温控方法，利用任一前述的用于金属波纹管膨胀节低温疲劳试验的温控***执行以下步骤：

S1、利用气相出口、第一低温电动阀门、第二低温电动阀门、压力表、膨胀节试件和电控箱组成预冷管路；

S2、利用液相出口、第三低温电动阀门、低温泵、第二低温电动阀门、压力表、膨胀节试件和电控箱组成低温管路；

S3、基于电控箱对预冷参数完成设置，利用预冷管路对膨胀节试件按照预冷参数进行预冷；

S4、当膨胀节试件的预冷温度达到设置温度且满足低温保持时间后，电控箱切断预冷管路并开启低温管路；

S5、根据温度反馈元件的反馈信号实时调节第三低温电动阀门、低温泵、第二低温电动阀门的工作参数以完成低温控制；

其中，预冷过程中，低温介质能利用气相排空件排空；低温控制过程中，低温介质能利用液相排出件排出或储存在膨胀节试件内以完成温度控制。

下面通过一个具体实施例来对本发明做进一步的介绍与说明，请参见图1：

本发明由预冷管路***和低温管路***组成。

其中，预冷管路***由气态低温源、低温电动阀门和管道管件组成的预冷管路、电控箱、膨胀节试件组成；

低温管路***由液态低温源、低温电动阀门和管道管件组成的低温管路、电控箱、低温泵、膨胀节试件组成。

低温电动阀门、低温泵、数显压力表、膨胀节试件温度反馈元件等通过通信线缆与电控箱的PLC控制器通信，PLC控制器通过线缆与触摸屏连接，并进行双向通信。通过电控箱的触摸屏手动设置膨胀节低温疲劳试验的温度、压力等参数，PLC控制器通过感知膨胀节试验反馈元件信号的变化，对低温电动阀门和低温泵进行控制，从而实现金属波纹膨胀节低温疲劳试验温度的智能化控制。

具体的，如图1所示，低温源1气相出口A、第一低温电动阀门3、第二低温电动阀门4、数显压力表7、膨胀节试件2和电控箱8共同组成低温试验预冷管路。低温源1液相出口B、第三低温电动阀门5、低温泵6、第二低温电动阀门4、数显压力表7、膨胀节试件2和电控箱8共同组成低温试验低温管路。低温试验首先进行膨胀节试件的预冷，通过电控箱8的触摸屏设置预冷温度、预冷温度保持时间、试验温度及试验压力，电控箱8根据膨胀节试件2温度反馈元件的反馈值自动调节低温电动阀门的大小及开合，当预冷温度达到设置温度且满足低温保持时间后，电控箱8切断预冷管路***，控制第三低温电动阀门5和低温泵6开启，启动低温管路***，电控箱8根据膨胀节试件2温度反馈元件，实时控制低温电动阀门的开合和低温泵的流量来实现整个膨胀节试件低温试验过程中，膨胀节试件的温度和内部压力的稳定控制。

以上，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种用于金属波纹管膨胀节低温疲劳试验的温控***，其特征在于，包括：

低温源，具有气相出口和液相出口；

膨胀节试件，具有温度反馈元件、气相排空件和液相排出件；

第一管路，入口和出口分别与所述气相出口和所述膨胀节试件连接以能对其进行预冷，且沿介质的流向所述第一管路中依次接入有第一低温电动阀门、第二低温电动阀门和压力表；

第二管路，入口与所述液相出口连通，出口接入在所述第一低温电动阀门和所述第二低温电动阀门之间，且沿介质的流向所述第二管路中依次接入有第三低温电动阀门和低温泵；

电控箱，分别与所述第一低温电动阀门、所述第二低温电动阀门、所述第三低温电动阀门、所述低温泵和所述膨胀节试件电连接。

2.根据权利要求1所述的用于金属波纹管膨胀节低温疲劳试验的温控***，其特征在于，所述电控箱包括：

PLC控制器，分别与所述第一低温电动阀门、所述第二低温电动阀门、所述第三低温电动阀门、所述低温泵和所述膨胀节试件电连接；

触摸屏，与所述PLC控制器电连接；

在工作状态下，所述PLC控制器能响应所述触摸屏的指令，并根据所述温度反馈元件的反馈信号分别控制所述第一低温电动阀门、所述第二低温电动阀门、所述第三低温电动阀门、所述低温泵、所述气相排空件和所述液相排出件的工作参数以完成温度控制。

3.根据权利要求2所述的用于金属波纹管膨胀节低温疲劳试验的温控***，其特征在于，所述PLC控制器和所述压力表电连接以能直接采集所述第一管路中的压力信号。

4.根据权利要求3所述的用于金属波纹管膨胀节低温疲劳试验的温控***，其特征在于，所述压力表为数显压力表。

5.根据权利要求2所述的用于金属波纹管膨胀节低温疲劳试验的温控***，其特征在于，所述气相排空件包括排空管路和设置在所述排空管路中的排空阀，所述排空阀与所述PLC控制器电连接以能响应其控制指令连通或切断所述排空管路。

6.根据权利要求5所述的用于金属波纹管膨胀节低温疲劳试验的温控***，其特征在于，所述液相排出件包括液相排出管和设置在所述液相排出管中的液相排出阀，所述液相排出阀与所述PLC控制器电连接以能响应其控制指令连通或切断所述液相排出管。

7.根据权利要求6所述的用于金属波纹管膨胀节低温疲劳试验的温控***，其特征在于，所述第一低温电动阀门的开度可调。

8.根据权利要求7所述的用于金属波纹管膨胀节低温疲劳试验的温控***，其特征在于，所述第二低温电动阀门的开度可调。

9.根据权利要求8所述的用于金属波纹管膨胀节低温疲劳试验的温控***，其特征在于，所述第三低温电动阀门的开度可调。

10.一种用于金属波纹管膨胀节低温疲劳试验的温控方法，其特征在于，利用权利要求1至9中任一项所述的用于金属波纹管膨胀节低温疲劳试验的温控***执行以下步骤：

利用所述气相出口、所述第一低温电动阀门、所述第二低温电动阀门、所述压力表、所述膨胀节试件和所述电控箱组成预冷管路；

利用所述液相出口、所述第三低温电动阀门、所述低温泵、所述第二低温电动阀门、所述压力表、所述膨胀节试件和所述电控箱组成低温管路；

基于所述电控箱对预冷参数完成设置，利用所述预冷管路对所述膨胀节试件按照所述预冷参数进行预冷；

当所述膨胀节试件的预冷温度达到设置温度且满足低温保持时间后，所述电控箱切断所述预冷管路并开启所述低温管路；

根据所述温度反馈元件的反馈信号实时调节所述第三低温电动阀门、所述低温泵、所述第二低温电动阀门的工作参数以完成低温控制；

其中，预冷过程中，低温介质能利用所述气相排空件排空；低温控制过程中，低温介质能利用所述液相排出件排出或储存在所述膨胀节试件内以完成温度控制。