CN102818847A

CN102818847A - 储罐声发射检测模拟实验装置

Info

Publication number: CN102818847A
Application number: CN2012102655085A
Authority: CN
Inventors: 胡家顺; 孙文勇; 牛蕴; 赵永涛; 罗方伟; 蒋宇; 梁爽
Original assignee: China National Petroleum Corp
Current assignee: China National Petroleum Corp
Priority date: 2012-07-27
Filing date: 2012-07-27
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2032-07-27
Also published as: CN102818847B

Abstract

本发明为一种储罐声发射检测模拟实验装置，该模拟实验装置包括有罐体，其罐体是由储罐本体、罐顶和罐底通过法兰连接构成；罐顶上设有人孔，人孔由人孔盖板夹持机构密封；罐体上开设有实验孔，实验孔由夹设有缺陷试件的试件夹持机构密封；罐体上设有声发射传感器，以分别获得罐底和罐壁上的缺陷声发射信号；罐体上设有连接于打压系统的进液口和回流口。该试件夹持机构可拆卸，通过更换缺陷试件可以实现储罐声发射检测重复、可控实验。由此，可实现储罐工作环境和声发射信号的模拟，便于对储罐各种声发射信号特征进行观察，满足室内实验教学需求和可控、可重复实验要求，为储罐声发射检测理论和方法研究提供实验平台。

Description

储罐声发射检测模拟实验装置

技术领域

本发明是关于油气储运工程领域中油气储运设备的检测技术，尤其涉及一种储罐声发射检测模拟实验装置。

背景技术

储罐作为石化原料和产品存储的主要设备，在石油石化企业广泛使用。储罐在服役期间受到多种不利因素的影响，不可避免地产生损伤，特别是环境中腐蚀介质和内部压力的协同作用引发的罐底减薄、腐蚀穿孔、裂纹扩展等，导致储存介质泄漏，可能导致火灾爆炸和环境污染事故，给国家和社会造成巨大损失。

储罐声发射检测是根据储罐本体材料的声发射特征进行缺陷定位和定量的一种无损检测技术，近年来在储罐罐底(罐壁)腐蚀和裂纹检测方面取得了广泛应用。现有储罐声发射检测技术研究手段主要包括室内实验和现场检测。现场检测能获得符合实际的储罐缺陷声发射特征信号，是一种理想的研究手段，但是由于现场检测需要开罐检验方能与检测结果进行对比，往往难以实现，因此，声发射技术研究不可能完全依靠现场检测，室内实验将是一种十分重要的研究手段。

现有公知的储罐声发射检测室内实验，特别是裂纹扩展，需要将储罐进行打压以捕捉缺陷扩展的声发射信号，对于某未变更的储罐，若要在下次实验时再观察到缺陷的声发射信号，储罐打压压力需高于上一次打压压力，加之储罐的压力冗余度有限，造成了室内实验使用的储罐需要经常更换。上述问题存在，造成了储罐声发射检测室内实验代价高、不方便，导致国内高校和科研机构多数声发射设备闲置，无法深入进行研究，影响了国内储罐声发射检测技术发展。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种储罐声发射检测模拟实验装置，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种储罐声发射检测模拟实验装置，能实现储罐工作环境和声发射信号的模拟，便于对储罐各种声发射信号特征进行观察，满足室内实验教学需求和可控、可重复实验要求，为储罐声发射检测理论和方法研究提供实验平台。

本发明的目的是这样实现的，一种储罐声发射检测模拟实验装置，所述模拟实验装置包括有罐体，所述罐体由罐壁构成的储罐本体，和固定设置在储罐本体上下端的罐顶和罐底组成；所述罐顶上设有人孔，人孔由人孔盖板夹持机构密封；所述罐底上开设有实验孔，实验孔由夹设有缺陷试件的试件夹持机构密封；所述罐底上设有声发射传感器；所述试件夹持机构包括有设置在罐体内部且环设于实验孔周围的压环，压环下侧设置环设于实验孔的金属密封垫圈，所述缺陷试件为圆形，缺陷试件压设在压环与金属密封垫圈之间，所述缺陷试件由多个固定环设于实验孔周围并穿设所述压环的螺栓固定密封于实验孔；所述罐体上设有连接于打压系统的进液口和回流口。

在本发明的一较佳实施方式中，在所述压环内侧还设有一加厚环，所述金属密封垫圈设置在压环与加厚环之间；所述加厚环由普通碳钢制成。

在本发明的一较佳实施方式中，所述储罐本体上设有另一实验孔，该另一实验孔由另一试件夹持机构密封；所述储罐本体上设有声发射传感器。

在本发明的一较佳实施方式中，所述储罐本体、罐顶和罐底由法兰连接。

在本发明的一较佳实施方式中，所述罐体材料为普通碳钢。

在本发明的一较佳实施方式中，所述罐顶上设有安全阀。

在本发明的一较佳实施方式中，所述罐顶上设有第一回流口；所述罐底上设有第二回流口和进液口。

在本发明的一较佳实施方式中，所述打压系统由储液池、抽水泵、换热器、压力表和打压泵组成；所述第一回流口和第二回流口通过管路及相应阀门与储液池连通；抽水泵进口通过相应管路及阀门与储液池连通；进液口由阀门连接于并联设置的打压泵和换热器的一端，并联设置的打压泵和换热器的另一端连接于抽水泵出口；所述打压泵出口端设有压力表。

在本发明的一较佳实施方式中，所述人孔盖板夹持机构包括有人孔盖板，该人孔盖板一侧枢接于罐顶下表面，人孔盖板通过枢轴翻转并由人孔下方封盖于人孔；所述人孔盖板上表面且邻近人孔内缘处，环设有多个凸轮预压固定装置，所述凸轮预压固定装置包括有固定设置于人孔盖板的拉杆，拉杆上端铰接有把手，把手底部设有与把手固定连接的凸轮；在罐顶的上表面且位于人孔周围设有多个与凸轮预压固定装置对应设置的活动支撑块；所述活动支撑块枢接于罐顶的上表面并向人孔方向翻转设置，活动支撑块前端沿径向伸设于人孔内并位于把手的凸轮下方。

在本发明的一较佳实施方式中，所述活动支撑块为一L形构件，其直角处枢接于罐顶的上表面。

由上所述，本发明储罐声发射检测模拟实验装置，其罐体是由储罐本体、罐顶和罐底通过法兰连接构成，在罐体上设有实验孔并由夹设有缺陷试件的试件夹持机构密封，该试件夹持机构可拆卸，通过更换缺陷试件可以实现储罐声发射检测重复、可控实验。由此，可实现储罐工作环境和声发射信号的模拟，便于对储罐各种声发射信号特征进行观察，满足室内实验教学需求和可控、可重复实验要求，为储罐声发射检测理论和方法研究提供实验平台。

附图说明

以下附图仪旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1：为本发明储罐声发射检测模拟实验装置的结构示意图。

图2A：为本发明中试件夹持机构的结构示意图。

图2B：为本发明中试件夹持机构的剖视结构示意图。

图3：为本发明中打压系统的结构示意图。

图4A：为本发明中人孔盖板夹持机构的结构示意图。

图4B：为本发明中人孔盖板夹持机构的局部剖视结构示意图一。

图4C：为本发明中人孔盖板夹持机构的局部剖视结构示意图二。

图4D：为本发明中人孔盖板夹持机构的局部剖视结构示意图三。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明提出一种储罐声发射检测模拟实验装置100，所述模拟实验装置100包括有罐体1，所述罐体1由罐壁构成的储罐本体11，和固定设置在储罐本体11上下端的罐顶12和罐底13组成；所述罐体1材料为普通碳钢；所述储罐本体11、罐顶12和罐底13由法兰连接并设有密封圈，以方便室内组装与拆卸；所述罐顶12上设有人孔，人孔由人孔盖板夹持机构2密封；所述罐底13上开设有实验孔，实验孔由夹设有缺陷试件的试件夹持机构3密封；所述罐底13上设有声发射传感器4；如图2A、图2B所示，所述试件夹持机构3包括有设置在罐体1内部且环设于实验孔周围的压环31，压环31下侧设置环设于实验孔的金属密封垫圈32，所述缺陷试件33为圆形，缺陷试件33压设在压环31与金属密封垫圈32之间，所述缺陷试件33由多个固定环设于实验孔周围并穿设所述压环31的螺栓34固定密封于实验孔；由于将含缺陷的加工试件夹持在该实验孔位置，缺陷试件33产生的声发射信号等同于该处储罐罐体材料的声发射信号，在打压状态下可获得缺陷声发射信号；在所述压环31内侧还设有一加厚环35，加厚环35焊接在实验孔周围，所述加厚环35由普通碳钢制成；所述多个螺栓34可固定在加厚环35上；所述金属密封垫圈32设置在压环31与加厚环35之间；金属密封垫圈32使用金属材料利于声发射信号的传播；压环31向下设置有阶梯型环槽311，阶梯型环槽311恰好盖住缺陷试件33，在螺栓34预紧力下压住金属密封垫圈32实现密封；由于该试件夹持机构3可拆卸，通过更换缺陷试件33可以实现储罐声发射检测重复、可控实验；所述罐顶12上设有第一回流口121；所述罐底13上设有第二回流口131和进液口132，一打压系统5通过上述进液口和回流口连接于所述罐体1；所述罐顶12上设有安全阀6。

进一步，在本实施方式中，所述储罐本体11上也可设有另一实验孔，该另一实验孔由另一试件夹持机构密封；所述另一试件夹持机构与前述的试件夹持机构3的结构相同，在此不再赘述。当缺陷试件33设置在储罐本体11(即：罐壁)上时，相应地，声发射传感器也设置在所述储罐本体上。

作为本实施方式的另一实施例，也可以同时在罐底13和储罐本体11设置实验孔，在两个实验孔上同时设置试件夹持机构3，并将声发射传感器4分别设置在罐底13和储罐本体11上，在打压状态下，可分别获得罐底和罐壁上的缺陷声发射信号。

如图3所示，在本实施方式中，所述打压系统5由储液池51、抽水泵52、换热器53、压力表54和打压泵55组成；所述第一回流口121和第二回流口131通过管路及相应阀门与储液池51连通；抽水泵52进口通过相应管路及阀门与储液池51连通；进液口132由阀门连接于并联设置的打压泵55和换热器53的一端，并联设置的打压泵55和换热器53的另一端连接于抽水泵52出口；所述打压泵55出口端设有压力表54。打压系统5与罐体1之间使用法兰连接，由抽水泵52将储液池51液体泵送到换热器53加热然后输送至罐体1内，以模拟罐体内实际工况；当罐体1内液体到达预定位置后，关闭储罐阀门，由打压泵55进行打压，根据压力表54显示控制储罐内压力水平，以获得实验中储罐声发射信号。罐顶12安装安全阀6保护罐体1，防止超压破裂，罐底13的进液口132实现往罐内注液；往罐体1内注液过程中，罐顶12上第一回流口121的阀门(图中未示出)开启时与大气连通，保证往罐内注液时常压，罐内的多余空气被排除且注水过多时溢出罐体1自动流回储液池51；注液完毕后，关闭第一回流口121的阀门；由打压泵55往罐体1内加压，根据压力表54显示控制罐体1的压力水平，在压力作用下缺陷试件中预加工缺陷将进一步扩展，通过声发射传感器4即可采集罐体声发射信号。

进一步，如图1、图4A～图4D所示，在本实施方式中，所述人孔盖板夹持机构2包括有人孔盖板21，该人孔盖板21一侧枢接于罐顶12下表面，人孔盖板21通过枢轴翻转并由人孔下方封盖于人孔；所述人孔盖板21上表面且邻近人孔内缘处，环设有多个凸轮预压固定装置22，所述凸轮预压固定装置22包括有固定设置于人孔盖板21的拉杆221，拉杆221上端铰接有把手222，把手222底部设有与把手222固定连接的凸轮223；在罐顶12的上表面且位于人孔周围设有多个与凸轮预压固定装置22对应设置的活动支撑块23；所述活动支撑块23枢接于罐顶12的上表面并向人孔方向翻转设置，活动支撑块23前端沿径向伸设于人孔内并位于把手的凸轮223下方。在本实施方式中，所述活动支撑块23为一L形构件，其直角处枢接于罐顶12的上表面。人孔盖板21与罐顶12下表面之间设有密封环24。

由上所述，人孔盖板夹持机构2采用凸轮预压固定形式；人孔盖板21位于罐顶12的板体下侧，人孔盖板21与罐顶12之间设有密封环24，把手222与凸轮223焊接为一体，凸轮223中间开槽，把手222带动凸轮223在竖直平面内转动，在活动支撑块23辅助下拉紧拉杆221，拉杆221拉动人孔盖板21从而压紧密封环24，实现了人孔盖板21的密封。罐体1在打压状态下，由于人孔盖板21位于罐顶12下侧，人孔盖板21和密封环24处于受压状态，仍可实现人孔盖板21的密封。由于该人工盖板夹持机构2开启方式简捷，便于实验人员进入罐体1内安装缺陷试件。

本发明储罐声发射检测模拟实验装置与现有技术相比至少具有以下优点：

1、实验装置中的缺陷试件能够根据研究目标进行更换，可以模拟罐底(罐壁)减薄、腐蚀穿孔、裂纹扩展等工况，实现不同缺陷类型的声发射信号模拟的可控性。还可进行罐体同类缺陷声发射检测的重复实验，克服了现有储罐声发射室内实验经常更换储罐以获得声发射信号的现象。

2、实验装置夹持机构设计实用。人孔盖板夹持机构设计开启简捷，便于实验人员在更换缺陷试件时进入罐体；人孔盖板设计在人孔下侧保证了人孔盖板、密封环与人孔在罐体打压条件下一直处于受压状态，能更加有效实现密封。试件夹持机构设计在罐体内侧，具有与人孔盖板夹持机构相同的优点。

3、实验装置能进行可控打压、可控加热，较好模拟了现场储罐实际工作状态，且具有防爆裂功能，能有效实现液体回收。

以上所述仪为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims

1.一种储罐声发射检测模拟实验装置，其特征在于：所述模拟实验装置包括有罐体，所述罐体由罐壁构成的储罐本体，和固定设置在储罐本体上下端的罐顶和罐底组成；所述罐顶上设有人孔，人孔由人孔盖板夹持机构密封；所述罐底上开设有实验孔，实验孔由夹设有缺陷试件的试件夹持机构密封；所述罐底上设有声发射传感器；所述试件夹持机构包括有设置在罐体内部且环设于实验孔周围的压环，压环下侧设置环设于实验孔的金属密封垫圈，所述缺陷试件为圆形，缺陷试件压设在压环与金属密封垫圈之间，所述缺陷试件由多个固定环设于实验孔周围并穿设所述压环的螺栓固定密封于实验孔；所述罐体上设有连接于打压系统的进液口和回流口。

2.如权利要求1所述的储罐声发射检测模拟实验装置，其特征在于：在所述压环内侧还设有一加厚环，所述金属密封垫圈设置在压环与加厚环之间；所述加厚环由普通碳钢制成。

3.如权利要求1所述的储罐声发射检测模拟实验装置，其特征在于：所述储罐本体上设有另一实验孔，该另一实验孔由另一试件夹持机构密封；所述储罐本体上设有声发射传感器。

4.如权利要求1所述的储罐声发射检测模拟实验装置，其特征在于：所述储罐本体、罐顶和罐底由法兰连接。

5.如权利要求1所述的储罐声发射检测模拟实验装置，其特征在于：所述罐体材料为普通碳钢。

6.如权利要求1所述的储罐声发射检测模拟实验装置，其特征在于：所述罐顶上设有安全阀。

7.如权利要求1所述的储罐声发射检测模拟实验装置，其特征在于：所述罐顶上设有第一回流口；所述罐底上设有第二回流口和进液口。

8.如权利要求7所述的储罐声发射检测模拟实验装置，其特征在于：所述打压系统由储液池、抽水泵、换热器、压力表和打压泵组成；所述第一回流口和第二回流口通过管路及相应阀门与储液池连通；抽水泵进口通过相应管路及阀门与储液池连通；进液口由阀门连接于并联设置的打压泵和换热器的一端，并联设置的打压泵和换热器的另一端连接于抽水泵出口；所述打压泵出口端设有压力表。

9.如权利要求1所述的储罐声发射检测模拟实验装置，其特征在于：所述人孔盖板夹持机构包括有人孔盖板，该人孔盖板一侧枢接于罐顶下表面，人孔盖板通过枢轴翻转并由人孔下方封盖于人孔；所述人孔盖板上表面且邻近人了内缘处，环设有多个凸轮预压固定装置，所述凸轮预压固定装置包括有固定设置于人孔盖板的拉杆，拉杆上端铰接有把手，把手底部设有与把手固定连接的凸轮；在罐顶的上表面且位于人孔周围设有多个与凸轮预压固定装置对应设置的活动支撑块；所述活动支撑块枢接于罐顶的上表面并向人孔方向翻转设置，活动支撑块前端沿径向伸设于人孔内并位于把手的凸轮下方。

10.如权利要求9所述的储罐声发射检测模拟实验装置，其特征在于：所述活动支撑块为一L形构件，其直角处枢接于罐顶的上表面。