AT524569B1

AT524569B1 - Procedure for pressure testing a pressure vessel

Info

Publication number: AT524569B1
Application number: ATA50293/2021A
Authority: AT
Original assignee: Dorninger Hytronics Gmbh
Priority date: 2021-04-21
Filing date: 2021-04-21
Publication date: 2022-07-15
Also published as: DE102022109445A1; AT524569A4

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Druckprüfung eines Druckbehälters (1) beschrieben, wobei der Druckbehälter (1) mit einem hydraulischen Druckmittel beaufschlagt wird. Um die für die Druckprüfung erforderliche Energie zu verringern, wird vorgeschlagen, dass in den Druckbehälter (1) vor der Druckbeaufschlagung ein druckfestes Füllgut eingebracht wird.A method for pressure testing a pressure vessel (1) is described, in which the pressure vessel (1) is acted upon by a hydraulic pressure medium. In order to reduce the energy required for the pressure test, it is proposed that a pressure-resistant filling be introduced into the pressure vessel (1) before the pressure is applied.

Description

description

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Druckprüfung eines Druckbehälters, wobei der Druckbehälter mit einem hydraulischen Druckmittel beaufschlagt wird. The invention relates to a method for pressure testing a pressure vessel, wherein the pressure vessel is acted upon by a hydraulic pressure medium.

[0002] Für hohe Innendrücke ausgelegte Druckbehälter für Flüssigkeiten oder Gase werden verschiedenen Druckprüfungen unterworfen, bei denen der Druckbehälter mit einem hydraulischen Druckmittel beaufschlagt wird. Zur statischen Druckprüfung wird der Beaufschlagungsdruck, üblicherweise mehrere 100 bar, von einem Anfangsdruck auf den Prüfdruck gesteigert, der dann für eine vorgegebene Dauer gehalten wird. Zum Unterschied dazu wird bei einer dynamischen Druckprüfung dieser Lastwechsel sehr oft wiederholt, was mit einem hohen Energieeinsatz verbunden ist, selbst wenn die durch einen elektrischen Motor angetriebene Pumpe für das hydraulische Druckmittel beim Entlasten des Druckbehälters als Hydraulikmotor genützt wird, um den elektrischen Motor zur Energierückgewinnung als Generator betreiben zu können. Designed for high internal pressures pressure vessels for liquids or gases are subjected to various pressure tests in which the pressure vessel is subjected to a hydraulic pressure medium. For the static pressure test, the loading pressure, usually several 100 bar, is increased from an initial pressure to the test pressure, which is then maintained for a specified period. In contrast to this, this load change is repeated very often in a dynamic pressure test, which is associated with a high energy input, even if the pump for the hydraulic pressure medium, which is driven by an electric motor, is used as a hydraulic motor when the pressure vessel is relieved to power the electric motor for energy recovery to operate as a generator.

[0003] Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Druckprüfung für Druckbehälter so durchzuführen, dass der hierfür benötigte Energieeinsatz vergleichsweise niedrig gehalten werden kann. The invention is therefore based on the object of carrying out a pressure test for pressure vessels in such a way that the energy input required for this can be kept comparatively low.

[0004] Ausgehend von einem Verfahren zur Druckprüfung der eingangs geschilderten Art löst die Erfindung die gestellte Aufgabe dadurch, dass in den Druckbehälter vor der Druckbeaufschlagung ein druckfestes Füllgut eingebracht wird. Based on a method for pressure testing of the type described above, the invention solves the problem in that a pressure-resistant filling is introduced into the pressure vessel before pressurization.

[0005] Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass die für die Druckprüfung aufzuwendende Energie nicht nur von der Größe des Prüfdrucks, sondern auch vom Füllvolumen des zu prüfenden Druckbehälters abhängt, weil die eingesetzten Hydraulikmittel in einem nicht vernachlässigbaren Ausmaß kompressibel sind, sodass das vom Behältervolumen abhängige Kompressionsvolumen zu berücksichtigen ist, das mit zunehmendem Behältervolumen steigt. Bei Hydrauliköl liegt der Wert der Kompressibilität bei ca. 0,7 Vol.% je 100 bar Drucksteigerung. The invention is based on the finding that the energy to be used for the pressure test depends not only on the magnitude of the test pressure, but also on the filling volume of the pressure vessel to be tested, because the hydraulic fluid used is compressible to a non-negligible extent, so that the The compression volume that depends on the container volume must be taken into account, which increases with increasing container volume. In the case of hydraulic oil, the compressibility value is around 0.7% by volume per 100 bar increase in pressure.

[0006] Mit einer Verringerung des für die Druckprüfung maßgebenden Behältervolumens und damit des Kompressionsvolumens des Hydraulikmittels kann somit der für die Druckprüfung erforderliche Energieeinsatz verringert werden. Dies gelingt in einfacher Weise durch ein Einbringen eines druckfesten Füllguts in den Druckbehälter, sodass lediglich das um das Volumen des Füllguts verringerte Behältervolumen mit dem hydraulischen Druckmittel zu beaufschlagen ist. With a reduction in the decisive for the pressure test container volume and thus the compression volume of the hydraulic medium, the energy required for the pressure test can be reduced. This is achieved in a simple manner by introducing a pressure-resistant filling material into the pressure container, so that only the container volume reduced by the volume of the filling material has to be subjected to the hydraulic pressure medium.

[0007] Obwohl mit dem Einbringen eines oder weniger Füllkörper eine entsprechende Wirkung erreicht wird, können die Handhabungsbedingungen erheblich erleichtert werden, wenn als druckfestes Füllgut ein Schüttgut aus druckfesten Festkörpern in den Druckbehälter eingebracht wird. Der Einsatz eines druckfesten Schüttguts erlaubt ja eine weitgehend vollständige Füllung des Druckbehälters unabhängig von dessen Form und Größe und auch weitgehend unabhängig von der Größe der Füllöffnung. Although a corresponding effect is achieved with the introduction of one or fewer filling bodies, the handling conditions can be made considerably easier if a bulk material made of pressure-resistant solids is introduced into the pressure vessel as pressure-resistant filling material. The use of a pressure-resistant bulk material allows a largely complete filling of the pressure vessel regardless of its shape and size and also largely independent of the size of the filling opening.

[0008] Für den Fall, dass sich der zu prüfende Druckbehälter unter dem Prüfdruck elastisch verformt, soll das Schüttgut die Formänderung mitmachen, ohne zusätzliche Kräfte auf die Behälterwand auszuüben. Dies kann mithilfe eines frei fließenden Schüttguts sichergestellt werden, wobei die Schmiereigenschaften des hydraulischen Druckmittels das Fließverhalten des Schüttguts unterstützen. In the event that the pressure vessel to be tested deforms elastically under the test pressure, the bulk material should go along with the change in shape without exerting additional forces on the vessel wall. This can be ensured by using a free-flowing bulk material, with the lubricating properties of the hydraulic pressure medium supporting the flow behavior of the bulk material.

[0009] Vorteilhafte Bedingungen ergeben sich in diesem Zusammenhang, wenn die Festkörper des Schüttguts eine kugelförmige Gestalt aufweisen, die nicht nur das Fließverhalten fördert, sondern auch eine gute Packungsdichte sicherstellt, die bei Kugeln gleicher Größe etwa 70 % beträgt. Diese Packungsdichte kann allerdings im Bereich der Behälterwand nicht erreicht werden, sodass hinsichtlich der Packungsdichte im Wandbereich kleine Kugeldurchmesser von Vorteil sind. Advantageous conditions arise in this context when the solids of the bulk material have a spherical shape, which not only promotes the flow behavior, but also ensures a good packing density, which is about 70% for balls of the same size. However, this packing density cannot be achieved in the area of the container wall, so that small ball diameters are advantageous with regard to the packing density in the wall area.

[0010] Aufgrund der Kompressibilität des eingesetzten Hydraulikmittels ist ein Volumenstrom zwischen den Kugeln des Schüttguts erforderlich. Hinsichtlich der Viskosität des Hydraulikmittels sind allerdings größere Kugeldurchmesser vorteilhaft, um eine gleichmäßige Druckverteilung im Due to the compressibility of the hydraulic medium used, a volume flow between the balls of the bulk material is required. With regard to the viscosity of the hydraulic medium, however, larger ball diameters are advantageous in order to ensure even pressure distribution in the

Druckbehälter zu gewährleisten. Um diese widersprüchlichen Forderungen einerseits hinsichtlich der Packungsdichte und anderseits bezüglich der gleichmäßigen Druckverteilung zu berücksichtigen, empfiehlt sich ein Kugeldurchmesser größer 1 mm. to ensure pressure vessels. In order to take these contradictory requirements into account, on the one hand with regard to the packing density and on the other hand with regard to the even pressure distribution, a ball diameter greater than 1 mm is recommended.

[0011] Wie bereits ausgeführt wurde, kann das Kompressionsvolumen des hydraulischen Druckmittels durchaus einen merklichen Einfluss auf den Energiebedarf für die Druckprüfung von Druckbehältern haben. Diesem Umstand kann vorteilhaft durch eine entsprechende Wahl des hydraulischen Druckmittels Rechnung getragen werden. Wird Glycerin als hydraulisches Druckmittel eingesetzt, so kann aufgrund der vergleichsweise niedrigen Kompressibilität dieses Druckmittels die Energieeffizienz der Druckprüfung zusätzlich gesteigert werden. As already stated, the compression volume of the hydraulic pressure medium can definitely have a noticeable influence on the energy requirement for the pressure test of pressure vessels. This circumstance can advantageously be taken into account by an appropriate selection of the hydraulic pressure medium. If glycerin is used as a hydraulic pressure medium, the energy efficiency of the pressure test can be increased further due to the comparatively low compressibility of this pressure medium.

[0012] Anhand der Zeichnung wird das erfindungsgemäße Verfahren näher beschrieben, die eine Anlage zur Durchführung einer erfindungsgemäßen Druckprüfung eines Druckbehälters in einem schematischen Blockschaltbild zeigt. The method according to the invention is described in more detail with reference to the drawing, which shows a system for carrying out a pressure test of a pressure vessel according to the invention in a schematic block diagram.

[0013] Der zu prüfende Druckbehälter 1, in den ein druckfestes Füllgutgut, insbesondere ein Schüttgut 2 aus Stahlkugeln mit einem Durchmesser von beispielsweise 4 mm, eingebracht wurde, wird mit einem hydraulischen Druckmittel, z. B. Glycerin, beaufschlagt, und zwar mithilfe eines Druckübersetzers 3, der von einer Pumpe 4 mit einem hydraulischen Druckmittel, beispielsweise einem Hydrauliköl, beaufschlagt wird. Dies hat den Vorteil, dass einerseits hohe Prüfdrücke zur Verfügung gestellt werden können und dass anderseits durch die physikalische Trennung der Pumpenhydraulik von der Prüfhydraulik unterschiedliche hydraulische Druckmittel zum Einsatz kommen können. Ein solcher Druckübersetzer 3 ist jedoch keinesfalls zwingend. The pressure vessel to be tested 1, in which a pressure-resistant filling material, in particular a bulk material 2 made of steel balls with a diameter of, for example, 4 mm, was introduced with a hydraulic pressure medium, e.g. B. glycerin, applied, using a pressure intensifier 3, which is of a pump 4 with a hydraulic pressure medium, such as a hydraulic oil, applied. This has the advantage that, on the one hand, high test pressures can be made available and, on the other hand, different hydraulic pressure media can be used due to the physical separation of the pump hydraulics from the test hydraulics. However, such a pressure booster 3 is by no means mandatory.

[0014] Da im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Pumpe 4 mit verstellbarem Verdrängungsvolumen zum Einsatz kommt, kann der elektrische Motor, eine über ein Filterschaltung 5 und ein Schaltschütz 6 von einem Stromnetz 7 gespeiste Asynchronmaschine 8, mit konstanter Drehzahl betrieben werden. Die Verstellung des Volumenstroms des hydraulischen Druckmittels und dessen Strömungsrichtung erfolgt durch eine entsprechende Ansteuerung der Pumpe 4. Wird nach dem Motorbetrieb der Asynchronmaschine 8 und damit nach einer Beaufschlagung des Druckbehälters 1 mit einem vorgegebenen Prüfdruck dieser Prüfdruck im Druckbehälter über die Pumpe 4 wieder abgebaut, so wird die Pumpe 4 als Hydraulikmotor genützt, der die Asynchronmaschine 8 antreibt, sodass die dann als Generator arbeitende Asynchronmaschine 8 elektrische Energie ins Stromnetz 7 liefern kann. Since a pump 4 with an adjustable displacement volume is used in the illustrated embodiment, the electric motor, an asynchronous machine 8 fed via a filter circuit 5 and a contactor 6 from a mains 7, can be operated at a constant speed. The adjustment of the volume flow of the hydraulic pressure medium and its direction of flow is carried out by a corresponding activation of the pump 4. If, after the motor operation of the asynchronous machine 8 and thus after the pressure vessel 1 has been subjected to a predetermined test pressure, this test pressure in the pressure vessel is reduced again via the pump 4, so the pump 4 is used as a hydraulic motor, which drives the asynchronous machine 8, so that the asynchronous machine 8, which then works as a generator, can supply electrical energy to the power grid 7.

[0015] Anstelle einer Pumpe 4 mit verstellbarem Verdrängungsvolumen könnte aber auch eine Pumpe eingesetzt werden, die von einem hinsichtlich seiner Drehzahl vorzugsweise mithilfe eines Umrichters steuerbaren Elektromotor angetrieben wird. Auch bei einer solchen Schaltung ist es möglich, die beim Entspannen des Druckbehälters 1 freiwerdende Energie zurückzugewinnen, indem der Elektromotor durch die im Sinne eines Hydraulikmotors wirksame Pumpe als Generator angetrieben wird und elektrische Energie ins Netz speist. Instead of a pump 4 with an adjustable displacement volume, however, a pump could also be used, which is driven by an electric motor that can be controlled in terms of its speed, preferably using a converter. With such a circuit, it is also possible to recover the energy released when the pressure vessel 1 is relieved, in that the electric motor is driven as a generator by the pump acting as a hydraulic motor and feeds electrical energy into the network.

[0016] Wenn für eine dynamische Druckprüfung eines Druckbehälters mit einem Prüfdruck von 875 bar und 15000 Beaufschlagungszyklen bei einer Energierückgewinnung im Vergleich zu einem Energieeinsatz ohne Energierückgewinnung Energie in einem Ausmaß bis 65 % eingespart werden kann, gelingt es mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens zusätzlich Energie in einem Ausmaß bis zu 24 % einzusparen, sodass der Energiebedarf auf lediglich 11 % des Energieeinsatzes ohne Energierückgewinnung verringert werden kann. If, for a dynamic pressure test of a pressure vessel with a test pressure of 875 bar and 15,000 loading cycles with energy recovery, energy can be saved to an extent of up to 65% compared to energy use without energy recovery, the method according to the invention can be used to achieve additional energy in one Extent to save up to 24%, so that the energy demand can be reduced to only 11% of the energy input without energy recovery.

Claims

patent claims

1. A method for pressure testing a pressure vessel (1), wherein the pressure vessel (1) is acted upon by a hydraulic pressure medium, characterized in that a pressure-resistant filling material is introduced into the pressure vessel (1) before the pressurization.

2. The method according to claim 1, characterized in that a bulk material (2) made of pressure-resistant solids is introduced into the pressure vessel (1) as the pressure-resistant filling material.

3. The method according to claim 2, characterized in that the pressure vessel (1) is filled with a free-flowing bulk material (2).

4. The method according to claim 3, characterized in that the solid bodies of the bulk material (2) have a spherical shape.

5. The method according to claim 4, characterized in that the spherical solids have a minimum diameter of 1 mm.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the pressure vessel (1) is acted upon with glycerol as the hydraulic pressure medium.

1 sheet of drawings