CN101371126A - 用于计量学地确定检验时间间隔的间隔末端的方法以及用于实施该方法的装置 - Google Patents

用于计量学地确定检验时间间隔的间隔末端的方法以及用于实施该方法的装置 Download PDF

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Abstract

为了建议一种尽可能准确与可靠地可实施的用于计量学地确定为实施对在工作周期(AZ)内承受负载变化的压力容器(1)的定期检验所要遵守的检验时间间隔(PI)的间隔末端的方法，建议一种方法，在所述方法中利用压力传感器(2)测量在压力容器(1)内部每个工作周期(AZ)实际达到的、最大的工作压力(p)，在所述方法中根据每个工作周期(AZ)所测量的工作压力(p)得到每个工作周期(AZ)的负载量(BG)，在所述方法中针对多个依次连续的工作周期(AZ)根据每个工作周期(AZ)分别确定的负载量(BG)来确定合成的负载值(BW)，在所述方法中将合成的负载值(BW)与可预定的比较值(VG)相比较，其中只要合成的负载值(BW)等于或大于可预定的比较值(VG)，就输出指示到达检验时间间隔末端的信号。

Description

用于计量学地确定检验时间间隔的间隔末端的方法以及用于实施该方法的装置
技术领域
本发明涉及一种用于计量学地确定为实施对在工作周期内承受负载变化的压力容器的定期检验(wiederkehrenden Prüfung)所要遵守的检验时间间隔的间隔末端的方法。
背景技术
根据现有技术已知，诸如过压淬火室(
Figure A200780003087D0005173722QIETU
)等承受负载变化的压力容器定期受到检验，特别是材料检验，以便提前识别疲劳裂纹或类似物。这种定期要实施的检验被称为所谓的定期检验。
通常，承受负载变化的压力容器为了确定定期检验期限，也就是定期检验时间间隔，而受到使用寿命预测。压力容器的使用寿命通过以下方式来预测，即理论上计算在设计压力下为压力容器所允许的负载变化的数量，也就是为压力容器所允许的工作周期的数量，其中设计压力应理解成为压力容器最大允许的工作压力。
为了确定定期检验时间间隔，通常将工作周期等同于负载变化，也就是假设在每个工作周期内压力容器在设计压力下运行。一旦达到在设计压力下理论上允许的负载变化的一半，就达到检验时间间隔的末端并且实施定期检验。
前面阐述的并根据现有技术已知的用于确定为实施对在工作周期内承受负载变化的压力容器的定期检验所要遵守的检验时间间隔的间隔末端的方法在实际中虽然证明可行，但是它不是没有缺点，因为仅仅将所实施的工作周期的数量应用于确定定期检验时间间隔。结果，要遵守的检验时间间隔被设定得短于真正所要求的，这导致不必要的检验，所述不必要的检验以不利的方式也是费时且费成本的。
发明内容
因此，根据前面所描述的，本发明的任务是，提出一种方法，所述方法允许尽可能准确与可靠地确定为实施对在工作周期内承受负载变化的压力容器的定期检验所要遵守的检验时间间隔的间隔末端。
为了解决该任务，利用本发明建议，一种用于计量学地确定为实施对在工作周期内承受负载变化的压力容器的定期检验所要遵守的检验时间间隔的间隔末端的方法，在所述方法中利用压力传感器测量在压力容器内部每个工作周期实际达到的、最大的工作压力，在所述方法中根据每个工作周期所测量的工作压力得到每个工作周期的负载量，在所述方法中针对多个依次连续的工作周期根据每个工作周期分别得到的负载量确定合成的负载值，在所述方法中将所合成的负载值与可预定的比较值相比较，其中只要所合成的负载值等于或高于所述的可预定的比较值，就输出指示达到检验时间间隔末端的信号。
根据本发明方法的出发点是以下知识，即压力容器的使用寿命、也就是理论上允许的工作周期的数量依赖于每个工作周期实际分别达到的工作压力。因此依照本发明建议，检验时间间隔的确定不是基于理论上允许的设计压力、而是基于每个工作周期实际达到的工作压力来实施。这样可以有利地避免不必要短的检验时间间隔。
利用根据本发明方法，建议，在第一方法步骤中借助于压力传感器测量在压力容器内部每个工作周期实际达到的、最大的工作压力。在第二方法步骤中，根据每个工作周期所测量的工作压力得到针对各个工作周期的负载量。该负载量反映了压力容器的实际负载，所述实际负载基于在该工作周期期间实际支配的且由压力传感器检测的工作压力而得出。此后在第三方法步骤中，针对多个依次连续的工作周期根据每个工作周期分别得到的负载量确定合成的负载值。所述的合成的负载值因此根据“运行负载集(Betrieblastkollektiv)”的方式表现伴随多个并且有可能在各不相同的工作压力下所实施的工作周期而来的、压力容器的负载的量度。
在最后的方法步骤中，将所合成的负载值与可预定的比较值相比较，其中只要所合成的负载值等于或高于所述的可预定的比较值，就输出指示达到检验时间间隔末端的信号。定期检验可以随着检验时间间隔末端的达到而实施，也就是当所合成的负载值对应或高于所述的可预定的比较值时就可以实施所述的定期检验。
根据本发明方法的一个重要优点是，为了确定为实施对在工作周期内承受负载变化的压力容器的定期检验所要遵守的检验时间间隔的间隔末端，不是基于最大允许的工作压力，也就是设计压力，而是基于在单个工作周期期间实际支配的工作压力。以这种方式，能够在同时考虑到所有安全相关方面的情况下准确且可靠地确定检验时间间隔的末端。不同于根据现有技术已知的方法，检验时间间隔不被设置为不必要地短，这出于成本原因也是有利的，因为定期检验的数量可以根据压力容器的总使用寿命被减少。
依照本发明的另一特征，一方面根据每个工作周期所测量的实际的工作压力和在该工作压力下理论上可能的工作周期的数量来确定所述负载量。例如可以以15bar的设计压力运行的压力容器可以允许在10bar的实际工作压力下经过5500个工作周期，与此相对，在仅仅8bar的工作压力下10000个工作周期在理论上是可能的。
依照本发明的另一特征，规定，作为多个依次连续工作周期的所有负载量之和，得到所述的合成的负载值。所述的合成的负载值作为所有各个工作周期所得到的负载量之和被求得，并因此表示多个依次连续的工作周期的运行负载集。
依照本发明的又一特征，规定，将比较值确定为在压力容器的设计压力下理论上可能的工作周期的数量的分数。在此，所述分数优选为0.5。别的分数当然同样是可能的。
依照本发明的另一特征，规定，声学地和/或视觉地输出指示达到检验时间间隔末端的信号。此外可以规定，随着检验时间间隔末端的到达，阻止压力容器的继续运行。
依照本发明的又一特征，计算机辅助地实施根据本发明方法，其中全自动的运行是优选的。这允许简单地使用本发明方法，此外其中可以规定，指示当前有效的负载值和/或所预测的检验时间间隔末端。
根据本发明方法特别适合与真空和/或过压炉相关联，所述真空和/或过压炉用于金属工件的处理、特别是热处理。特别的应用领域是过压淬火室。
此外利用本发明建议一种用于实施上述方法的装置，所述装置的特征是具有压力传感器和控制设备。所述控制设备在其侧具有计算单元以及比较单元。
依照本发明设置一种装置，在所述装置中压力传感器测量在压力容器内部每个工作周期实际达到的、最大的工作压力，并且向所述计算单元给出对应于所测工作压力的信号，在所述装置中所述计算单元基于由压力传感器提供的信号得到每个工作周期的负载量，在所述装置中计算单元基于多个负载量确定合成的负载值，并且在所述装置中比较单元将由计算单元所确定的合成的负载值与可预定的比较值相比较并在等于和/或大于的情况下输出信号。
在已经描述的方式中，根据本发明装置使得能够分别以简单的方式准确地确定检验时间间隔或者其末端，而且考虑到在单个工作周期期间实际支配的工作压力。
依照本发明的另一特征，规定，所述控制设备另外具有存储单元，所述存储单元存储所测量的工作压力、由计算单元得到的负载量、由计算单元所确定的合成的负载值和/或可预定的比较值。以这种方式，使得随时可验证的方法实行成为可能。对此，所存储的数据可以被用于统计目的或者用于预计。
依照本发明的又一特征，设置一种装置，在所述装置中比较单元在每个所实施的工作周期后将由计算单元所确定的合成的负载值与可预定的比较值相比较。以这种方式可以在每个工作周期结束后将当前的负载值与所述的可预定的比较值相比较，这使得能够随着每个工作周期的结束而确定是否有必要实施定期检验。
附图说明
根据下面的围绕附图的描述给出本发明的另外的特征与优点。在此：
图1以示意图示出了根据本发明装置，并且
图2示出了时间流程图。
具体实施方式
在图1中以示意图示出了根据本发明装置。该装置包括压力传感器2和控制设备13，其中控制设备13在其侧具有计算单元3、存储单元4以及比较单元5。
压力传感器2被布置在压力容器1内部，以便测量在压力容器1内部支配的工作压力p。
控制设备13被布置在压力容器1外部，并且可以被布置在图1中未示出的外壳内。
控制设备13所包含的比较单元5经由通信线路(在图1的视图中由箭头11表示)连接到显示器6。所述显示器6可以被设计，使得它给出声学的信号和/或视觉的信号。
图1中示出的装置用于计量学地确定为实施对在工作周期AZ内承受负载变化的压力容器1的定期检验所要遵守的检验时间间隔PI的间隔末端。这种计量学的确定被实施如下：
借助于压力传感器2，测量压力容器1内部每个工作周期AZ实际达到的、最大的工作压力p。压力传感器2向计算单元3给出对应于所测工作压力p的信号。在压力传感器2与计算单元3之间的通信线路在图1的视图中用箭头8表示。借助于计算单元3，根据每个工作周期AZ所测的工作压力p在每个周期AZ得到负载量BG。接着，借助于计算单元3，基于多个负载量BG来确定合成的负载值BW。该负载值BW用于进一步由比较单元5进行在负载值BW一侧与可预定的比较值VG另一侧之间的比较，其中只要所合成的负载值BW等于或高于所述的可预定的比较值VG，就经由显示器6输出指示达到检验时间间隔末端的信号。
由压力传感器2测量的工作压力p、由计算单元3得到的负载量BG以及由计算单元3确定的负载值BW在按照图1的实施形式中被存储在存储单元4中。为此目的，压力传感器2和计算单元3都与存储单元4存在通信连接，这在图1的视图中由箭头7和9表示。
为了在由计算单元3提供的负载值BW一侧与可预定的比较值VG另一侧之间进行比较考察，可以规定，借助于存储单元4也存储所述的可预定的比较值VG，并且将它既提供给计算单元3又提供给比较单元5。在此，存储单元4和比较单元5经由通信线路相互耦合，如在图1的视图中由箭头10所表示的。
上述根据图1说明的方法特别地用于根据在工作周期AZ期间实际支配的工作压力p准确地确定为实施对在工作周期AZ内承受负载变化的压力容器1的定期检验所要遵守的检验时间间隔PI的检验时间间隔末端，使得能够避免不必要短的检验时间间隔PI，也就是说不比所要求的更频繁地实施定期检验。
围绕例子来阐明根据本发明方法：
例如形式为针对金属工件的过压淬火室的、承受负载变化的压力容器1被设计为15bar的最大工作压力。该最大允许的工作压力也被称为设计压力。
出于安全原因，压力容器1尽管被设计为15bar过压(
Figure A200780003087D0011173853QIETU
)，但最大仅以14bar压力运行。
如果在每个工作周期中、也就是在每次往复中唯一地以14bar过压来运行该压力容器1，则理论上可能的负载变化次数可能为2100，也就是说压力容器1可以最大经过2100个工作周期。据此在依照现有技术的方法(该方法规定在最大可能负载周期的一半之后实施定期检验)中，在已完成1050个周期后实施定期检验。
在此，根据现有技术，即使在单个工作周期AZ期间实际支配的工作压力p小于14bar，也在已完成1050个周期后实施定期检验。不利地，这样出现不必要短的检验时间间隔，也就是说不必要地频繁地实施所述的定期检验。
在下面列出的表格中针对设计压力为15bar的压力容器示例性地对照，多少次负载变化在哪个实际工作压力下是可能的。
 
工作压力p(bar过压) 负载变化
14 2100
13 2600
12 3500
11 4200
10 5500
9 7300
8 10000
7 14000
5 34000
3 110000
1.5 470000
根据上表可以看出，设计压力为15bar的压力容器1例如在10bar的压力下经受住5500次负载变化，在8bar的压力下经受住10000次压力变化，或者在3bar压力下经受住110000次负载变化。
如果压力容器1以各不相同的工作压力经过多个工作周期，则为每个工作周期确定每个工作周期的负载量BG。
多个依次连续的工作周期的负载量BG被累加为合成的负载值BW。该负载值BW如下得出：BW＝BG1+BG2+BG3+…+BGn。
将以这种方式确定的负载值BW与可预定的比较值VG相比较，其中只要所合成的负载值BW等于或高于所述的可预定的比较值VG，就达到检验时间间隔末端。所述比较值VG被确定为在压力容器1的设计压力下理论上可能的工作周期数量的分数，其中分数优选为0.5。
压力容器1例如在1.5bar的压力下经受6300个工作周期，在5bar的压力下经受4000个工作周期，在9bar的压力下经受2000个工作周期，在12bar的压力下经受250个工作周期，并且在14bar的压力下经受50个工作周期。在这种情况下得出负载值BG为0.5(＝VG)。
在这个例子中，在定期检验之前总共经过12600个淬火周期。如果与之相反使用完全的工作压力，如在现有技术中那样，则再次的检验在1050个周期后就已经是必须的了。
为了进一步阐明本发明，参考图2，图2以示意图示出了流程图。在时间条上标有时间点t0和tn。在时间点t0发生定期检验，在时间点tn也一样。因此在两个时间点t0与tn之间存在检验时间间隔PI。
在检验时间间隔PI期间，压力容器1经受不同的工作周期。在时间点t1处在工作压力p1下经受第一工作周期AZ1，在第二时间点t2处在工作压力p2下经受第二工作周期AZ2，在第三时间点t3处在工作压力p1下经受第三工作周期AZ3，在第四时间点t4处在工作压力p3下经受第四工作周期AZ4，以此类推。在每个工作周期AZ期间实际支配的工作压力p被测量，并且每个工作周期确定一个负载量BG。各个单个的负载量BG被累加为合成的总负载值BW。只要该负载值高于例如为0.5的可预定的比较值，就达到检验时间间隔末端。在图2所示的例子中，在最后的工作周期AZn-1之后就是这样，因此在结束该工作周期之后在时间点tn处实施定期检验。
附图标记列表
1               压力容器
2               压力传感器
3               计算单元
4               存储单元
5               比较单元
6               显示器
7-11            箭头
13              控制设备
AZ              工作周期
PI              检验时间间隔
t               时间
p               工作压力
BG              负载量
BW              负载值
VG              比较值

Claims (13)

1.用于计量学地确定为实施对在工作周期(AZ)内承受负载变化的压力容器(1)的定期检验所要遵守的检验时间间隔(PI)的间隔末端的方法，在所述方法中利用压力传感器(2)测量在所述压力容器(1)内部每个工作周期(AZ)实际达到的、最大的工作压力(p)，在所述方法中根据每个工作周期(AZ)所测量的所述工作压力(p)得到每个工作周期(AZ)的负载量(BG)，在所述方法中针对多个依次连续的工作周期(AZ)根据每个工作周期(AZ)分别得到的负载量(BG)确定合成的负载值(BW)，在所述方法中将所述合成的负载值(BW)与可预定的比较值(VG)相比较，其中，只要所述合成的负载值(BW)等于或高于所述的可预定的比较值(VG)，就输出指示达到检验时间间隔末端的信号。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，每个工作周期(AZ)的所述负载量(BG)根据在所述工作周期(AZ)所测量的所述工作压力(p)下理论上可能的工作周期(AZ)的数量来确定。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述合成的负载值(BW)被作为多个依次连续工作周期(AZ)的所有负载量(BG)之和而得到。
4.如上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述比较值(VG)被确定为在所述压力容器(1)的设计压力下理论上可能的工作周期(AZ)的数量(A)的分数。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述分数被选择为0.5。
6.如上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，声学地和/或视觉地输出指示达到所述检验时间间隔末端的信号。
7.如上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，计算机辅助地实施所述方法。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，全自动地实施所述方法。
9.用于实施如上述的权利要求1至8之一所述的方法的装置，具有压力传感器(2)和控制设备(13)。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述控制设备(13)具有计算单元(3)和比较单元(5)。
11.如权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述压力传感器(2)测量在所述压力容器(1)内部每个工作周期(AZ)实际达到的、最大的工作压力(p)，并且向所述计算单元(3)给出对应于所测量的所述工作压力(p)的信号，在所述装置中所述计算单元(3)基于由所述压力传感器(2)提供的所述信号得到每个工作周期(AZ)的负载量(BG)，在所述装置中所述计算单元(3)基于多个负载量(BG)确定合成的负载值(BW)，并且在所述装置中所述比较单元(5)将由所述计算单元(3)所确定的所述合成的负载值(BW)与可预定的比较值(VG)相比较并在等于和/或大于的情况下输出信号。
12.如上述权利要求9至11之一所述的装置，其特征在于，所述控制设备另外具有存储单元(4)，所述存储单元存储所测量的所述工作压力(p)、由所述计算单元(3)所得到的所述负载量(BG)、由所述计算单元(3)所确定的所述合成的负载值(BW)和/或所述可预定的比较值(VG)。
13.如上述的权利要求9至12之一所述的装置，在所述装置中所述比较单元(5)在每个所实施的工作周期(AZ)之后将由所述计算单元(3)所确定的所述合成的负载值(BW)与可预定的比较值(VG)相比较。
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