CN104575639A - 一种核电容器的全自动水压试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核电容器的全自动水压试验装置，包括供水系统，高压打压系统和电气仪控系统。其中，供水系统向高压打压系统提供稳定的供水压力。高压打压系统包括打压泵，连接打压泵与被测容器的主管线，设置在主管线上的卸荷旁路管线，以及比例调压阀。发明采用三台打压泵并联的方式布置，试验时根据被测容器的试验参数启动相匹配的打压泵，并联布置的两台比例调压阀与上述打压泵串联，试验时根据试验容器参数及工作的打压泵参数启用相应的比例调压阀，通过对比例调压阀的开合度进行PID调节，精确控制容器的升降压速度，进而满足不同容积、不同试验压力的核电容器的水压试验需求，并且控制精度高，安全保护措施齐全。

Description

一种核电容器的全自动水压试验装置

技术领域

本发明属于产品的水压试验技术领域，尤其是涉及一种核电站用压力容器的全自动水压试验装置。

背景技术

核电站用压力容器是由特种钢板堆焊加工达到设计的强度，因此，焊接工艺及在长达数十天的焊接过程中严格保持工艺所要求的关键焊接参数的一致性和稳定性，是保证焊接质量的关键所在。为了保证加工产品的绝对可靠和使用安全，水压试验是一种必须采用的综合质量检验手段。水压试验的目的是：一是检查受压部件的严密性，即检查焊口、胀口、铆钉、铆缝及金属表面有无渗漏；二是检查受压部件在试验压力下是否产生肉眼可见的塑性变形。水压试验时一般有两个保压平台，一个平台是设计压力，另一个平台是试验压力。

目前国内在进行水压试验时，无论是加压、保压、泄压过程基本都是采取手动控制，其缺点在于安全系数低，稳定性差，升降压速度难以控制，试压容器及现场操作人员的风险较高。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于克服现有手动水压试验装置的不足，并提供了一种核电容器的全自动水压试验装置，其能满足不同容积、不同试验压力的需求，并且装置控制精度高，安全保护措施齐全。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种核电容器的全自动水压试验装置，其包括供水系统，高压打压系统和电气仪控系统。

其中，上述供水系统包括顺次连接的水箱、供水阀、第一金属软管和增压泵，该供水系统用于向高压打压系统提供稳定的供水压力。所述供水阀优选为球阀。进一步的，供水系统还包括设置在增压泵与水箱之间的回流管线，该回流管线上串联有背压阀和第二金属软管，在第一金属软管和增压泵之间还装设有过滤器。上述增压泵为高压打压系统的入口提供0.4～0.6MPa稳定的供水压力，背压阀起到为增压泵稳压的作用，当压力超过0.6MPa时，背压阀打开，多余的水经回流管线流回水箱。优选的，第一金属软管和第二金属软管为两端带快换接头的奥氏体不锈钢金属软管，水箱出水口及回水口安装快换接头，试验时通过快换接头的插拔实现快速连接、拆卸。

上述高压打压系统包括能够向被测容器内打压的打压泵，用于连接打压泵与被测容器的主管线，设置在主管线上的卸荷旁路管线，以及装设在主管线和卸荷旁路管线之间的比例调压阀。

具体的，所述打压泵包括并联布置的第一打压泵、第二打压泵和第三打压泵，并且第一打压泵、第二打压泵和第三打压泵的额定流量、工作压力均不相同。在第一打压泵的入口处设有第四截止阀，第二打压泵的入口处设有第五截止阀，第三打压泵的入口处设有第六截止阀，试验时可根据对应打压泵的启动情况进行开关。

作为精确调节被测容器升降压速度的关键设备，比例调压阀包括设置在并联后第一打压泵和第二打压泵出口的第一比例调压阀，以及设置在第三打压泵出口的第二比例调压阀。上述第一比例调压阀和第二比例调压阀的另一端连接至卸荷旁路管线。为了监测各个打压泵的出口压力，在第一打压泵的出口处设有第二压力表，第二打压泵的出口处设有第三压力表，在并联后第一打压泵和第二打压泵出口串联有第四压力表和第一压力变送器，位于第三打压泵的出口处串接有第五压力表和第二压力变送器。上述比例调压阀内设有PID控制器，PID控制器通过容器介质进口处的第一压力变送器、第二压力变送器采集主管线的压力，通过对主管线压力变化速度的精确控制调节比例调压阀的开合度，从而精确控制被测容器的升降压速度。

上述卸荷旁路管线包括设置在第一打压泵与第一比例调压阀之间的第一卸荷旁路管线，设置在第二打压泵与第一比例调压阀之间的第二卸荷旁路管线，以及设置在第三打压泵与第二比例调压阀之间的第三卸荷旁路管线。为防止系统出现故障导致打压泵出口压力突增而损坏打压泵，在第一卸荷旁路管线上设有第一卸荷阀，第二卸荷旁路管线上装设有第二卸荷阀，第三卸荷旁路管线上设有第三卸荷阀。

第一卸荷旁路管线、第二卸荷旁路管线和第三卸荷旁路管线的出口均连接至第四卸荷旁路管线，为防止试验过程中现场停电，容器内密闭的试验介质无法通过水压装置排放，在第四卸荷旁路管线上还设有第一手动截止阀。在第四卸荷旁路管线的端部装设有不同起跳压力的容器侧安全阀，为了方便更换和拆卸，容器侧安全阀的前端还串联有第二手动截止阀。

为了防止打压泵出口压力倒灌损伤打压泵，在第一打压泵和第一比例调压阀之间设有第一止回阀，第二打压泵和第一比例调压阀之间设有第二止回阀，第三打压泵和第二比例调压阀之间设有第三止回阀。因各打压泵工作压力不同，当其中一台打压泵工作时，为保护相对低压的打压泵免受系统高压损坏，在第一止回阀的出口端配置有第一截止阀，第二止回阀的出口端设有第二截止阀，第三止回阀的出口端设有第三截止阀。如在试验前，若第一打压泵运行，则关断第二截止阀、第三截止阀，进而隔离不运行的第二打压泵、第三打压泵。

为防止系统超压给各设备造成伤害，第一比例调压阀的出口连接有一防止装置超压的安全阀。

为了实现被测容器与水压装置的隔离，在主管线上被测容器的前端还串联有气动截止阀和第三手动截止阀，此处气动截止阀除起到保压阶段时容器与系统管线自动隔离外，还起到超压、超速、停电保护作用。而第三手动截止阀可实现保压时的手动操作，同时也起到备用的作用，一旦气动截止阀出现故障，通过手动关断第三手动截止阀同样可以实现被测容器的保压。优选的，气动截止阀的出口处还设有第三金属软管。

电气仪控系统包括电气柜、工业计算机、控制柜、操作台、视频监视系统和热工仪表，该电气仪控系统用于提供装置运行所需的动力，并且在试验时对被测容器进行远程监测。

本发明的有益效果：本发明采用三台打压泵并联的方式布置，试验时根据被测容器的试验参数启动相匹配的打压泵，并联布置的两台比例调压阀与打压泵串联，试验时根据试验容器参数及工作的打压泵参数启用相应的比例调压阀，通过对比例调压阀的开合度进行PID调节，精确控制容器的升降压速度，进而满足不同容积、不同试验压力的核电容器的水压试验需求，并且控制精度高，安全保护措施齐全。此外，主管线保压用截止阀采用气动截止阀和第三手动截止阀串联方式连接，使得水压装置具备手动、自动切换功能，气动截止阀同时起到超压、超速、断电保护功能。卸荷旁路管线的设置使得容器保压后，一旦现场出现较长时间断电的情况，可以及时的将容器内的压力卸掉，避免了长时间承受高压对容器造成的损坏，第一手动截止阀起到紧急卸荷功能，进一步提高装置的安全系数。电气仪控系统的设置实现了自动远程控制或手动控制对不同容积、不同压力级别的容器进行水压试验，系统流程和参数设置后，点击运行按钮，系统将自动进入控制流程，独创的交互式应用界面具有防误操作和误输入功能。控制系统同时实现实时监测保护，使得试验操作人员与高压试验区域(危险区域)隔离，实现远程监控和监视。

以下将结合附图和实施例，对本发明进行较为详细的说明。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中，1、水箱；2、供水阀；3、第一金属软管；4、增压泵；5、回流管线；6、背压阀；7、第二金属软管；8、过滤器；91、第一打压泵；92、第二打压泵；93、第三打压泵；10、第一比例调压阀；11、第二比例调压阀；12、第一手动截止阀；13、安全阀；14、容器侧安全阀；15、第二手动截止阀；16、气动截止阀；17、第三手动截止阀；18、第三金属软管；21、第一卸荷旁路管线；22、第二卸荷旁路管线；23、第三卸荷旁路管线；24、第四卸荷旁路管线；31、第一卸荷阀；32、第二卸荷阀；33、第三卸荷阀；41、第一止回阀；42、第二止回阀；43、第三止回阀；51、第一截止阀；52、第二截止阀；53、第三截止阀；54、第四截止阀；55、第五截止阀；56、第六截止阀；61、第一压力表；62、第二压力表；63、第三压力表；64、第四压力表；65、第五压力表；71、第一压力变送器；72、第二压力变送器。

具体实施方式

实施例，

请参阅图1，一种核电容器的全自动水压试验装置，其包括供水系统，高压打压系统和电气仪控系统。上述供水系统用于向高压打压系统提供稳定的供水压力，高压打压系统用于实现全自动或部分手动升压、保压、泄压功能，电气仪控系统用于提供装置运行所需的动力，并且在试验时对被测容器进行远程监测。

具体的，供水系统包括顺次连接的水箱1、供水阀2、第一金属软管3、过滤器8和增压泵4，还包括设置在增压泵4与水箱1之间的回流管线5，该回流管线5上串联有背压阀6和第二金属软管7。增压泵4为高压打压系统的入口提供0.4～0.6MPa稳定的供水压力，背压阀6起到为增压泵4稳压的作用。当压力超过0.6MPa时，背压阀6打开，多余的水经回流管线5流回水箱。所述供水阀为球阀，第一金属软管3和第二金属软管7为两端带快换接头的奥氏体不锈钢金属软管。

在增压泵4和高压打压系统之间装设有用于监测增压泵出口压力的第一压力表61。

高压打压系统包括能够向被测容器内打压且并联布置的第一打压泵91、第二打压泵92和第三打压泵93，用于连接各个打压泵与被测容器的主管线，以及比例调压阀。上述第一打压泵91、第二打压泵92和第三打压泵93的额定流量、工作压力均不相同。比例调压阀内设有PID控制器，PID控制器通过调节比例调压阀的开合度，从而精确控制被测容器的升降压速度。

在第一打压泵91的入口处设有第四截止阀54，第二打压泵92的入口处设有第五截止阀55，第三打压泵93的入口处设有第六截止阀56，试验时可根据对应打压泵的启动情况进行开关。

为了防止打压泵出口压力倒灌损伤打压泵，在第一打压泵91的出口处设有第一止回阀41，第一打压泵91和第一止回阀41之间设有第一卸荷旁路管线21，该第一卸荷旁路管线21上设有第一卸荷阀31。第二打压泵92的出口设有第二止回阀42，第二打压泵92和第二止回阀42之间设有第二卸荷旁路管线22，该第二卸荷旁路管线22上设有第二卸荷阀32。第三打压泵93的出口设有第三止回阀43，在第三打压泵93和第三止回阀43之间设有第三卸荷旁路管线23，第三卸荷旁路管线23上设有第三卸荷阀33。上述第一卸荷旁路管线21、第二卸荷旁路管线22和第三卸荷旁路管线23的出口均连接至第四卸荷旁路管线24，为防止试验过程中现场停电，容器内密闭的试验介质无法通过水压装置排放，在第四卸荷旁路管线24上还设有第一手动截止阀12。在第四卸荷旁路管线24的端部装设有不同起跳压力的容器侧安全阀14，为了方便更换和拆卸，容器侧安全阀14的前端还串联有第二手动截止阀15。

因各打压泵工作压力不同，当其中一台打压泵工作时，为保护相对低压的打压泵免受系统高压损坏，在第一止回阀41的出口端配置有第一截止阀51，第二止回阀42的出口端设有第二截止阀52，第三止回阀43的出口端设有第三截止阀53。如在试验前，若第一打压泵运行，则关断第二截止阀、第三截止阀，进而隔离不运行的第二打压泵、第三打压泵。

在第一打压泵91和第一止回阀41之间装设有用于监测第一打压泵出口压力的第二压力表62，同理在第二打压泵92和第二止回阀42之间设有第三压力表63，在并联后第一打压泵91和第二打压泵92出口串联有第四压力表64和第一压力变送器71，位于第三打压泵93的出口处串接有第五压力表65和第二压力变送器72。

作为精确调节被测容器升降压速度的关键设备，比例调压阀包括第一比例调压阀10和第二比例调压阀11，所述第一比例调压阀10的一端连接至并联后第一打压泵91和第二打压泵92的出口处，另一端连接至卸荷旁路管线。第二比例调压阀11的一端连接在第三止回阀43与第五压力表65之间的位置，另一端连接至卸荷旁路管线。为防止系统超压给各设备造成伤害，第一比例调压阀10的出口连接有一防止装置超压的安全阀13。

为了实现被测容器与水压装置的隔离，在主管线上被测容器的前端还串联有气动截止阀16和第三手动截止阀17，此处气动截止阀16除起到保压阶段时容器与系统管线隔离外，还起到超压、超速、停电保护作用。而第三手动截止阀17可实现保压时的手动操作，同时也起到备用的作用，一旦气动截止阀16出现故障，通过手动关断第三手动截止阀17同样可以实现被测容器的保压。优选的，气动截止阀16的出口处还设有第三金属软管18，该第三金属软管18是一端带高压快换接头，另一端带M20外螺纹接头的高压金属软管，水压试验时一端通过快换接头与水压试验装置连接，另一端通过外螺纹与被测容器的试压接口连接。

电气仪控系统包括电气柜、工业计算机、控制柜、操作台、视频监视系统和热工仪表，该电气仪控系统用于提供装置运行所需的动力，并且在试验时对被测容器进行远程监测，此系统为公知技术，在此不再赘述。

系统流程和参数设置后，点击运行按钮，系统将自动进入控制流程，而且保压时间、升压速率、试验压力在量程内可任意设置，并可根据预先设定压力级别进行保压，达到保压时间并合格后自动进行升压直至最高试验压力。泄压过程可根据客户要求降压速度进行分级泄压或连续泄压，独创的交互式应用界面具有防误操作和误输入功能。控制系统同时实现实时监测保护，试验操作人员与高压试验区域(危险区域)隔离，实现远程监控和监视。

以上所述仅是对本发明的较佳实施例，并非对本发明的范围进行限定，故在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明所述的构造、特征及原理所做的等效变化或装饰，均应落入本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种核电容器的全自动水压试验装置，其特征在于：其包括供水系统，高压打压系统和电气仪控系统；

所述供水系统包括顺次连接的水箱、供水阀、第一金属软管和增压泵，该供水系统用于向高压打压系统提供稳定的供水压力；

所述高压打压系统包括能够向被测容器内打压的打压泵，用于连接打压泵与被测容器的主管线，设置在主管线上的卸荷旁路管线，以及装设在主管线和卸荷旁路管线之间的比例调压阀；所述比例调压阀内设有PID控制器，该PID控制器通过调节比例调压阀的开合度从而精确控制被测容器的升降压速度；

所述电气仪控系统包括电气柜、工业计算机、控制柜、操作台、视频监视系统和热工仪表，该电气仪控系统用于提供装置运行所需的动力，并且在试验时对被测容器进行远程监测。

2.如权利要求1所述的核电容器的全自动水压试验装置，其特征在于：所述供水系统还包括设置在增压泵与水箱之间的回流管线，该回流管线上设有背压阀和第二金属软管；所述第一金属软管和增压泵之间还设有过滤器。

3.如权利要求1或2所述的核电容器的全自动水压试验装置，其特征在于：所述打压泵包括流量各不相同且并联布置的第一打压泵、第二打压泵和第三打压泵；所述比例调压阀包括设置在并联后第一打压泵和第二打压泵出口的第一比例调压阀，以及设置在第三打压泵出口的第二比例调压阀，所述第一比例调压阀和第二比例调压阀的另一端连接至卸荷旁路管线。

4.如权利要求3所述的核电容器的全自动水压试验装置，其特征在于：所述卸荷旁路管线包括设置在第一打压泵与第一比例调压阀之间的第一卸荷旁路管线，设置在第二打压泵与第一比例调压阀之间的第二卸荷旁路管线，以及设置在第三打压泵与第二比例调压阀之间的第三卸荷旁路管线；所述第一卸荷旁路管线上设有第一卸荷阀，第二卸荷旁路管线上设有第二卸荷阀，第三卸荷旁路管线上设有第三卸荷阀；所述第一卸荷旁路管线、第二卸荷旁路管线和第三卸荷旁路管线的出口均连接至第四卸荷旁路管线，在第四卸荷旁路管线上还设有第一手动截止阀。

5.如权利要求3所述的核电容器的全自动水压试验装置，其特征在于：所述第一打压泵和第一比例调压阀之间设有第一止回阀，第二打压泵和第一比例调压阀之间设有第二止回阀，第三打压泵和第二比例调压阀之间设有第三止回阀。

6.如权利要求5所述的核电容器的全自动水压试验装置，其特征在于：所述第一止回阀的出口端设有第一截止阀，第二止回阀的出口端设有第二截止阀，第三止回阀的出口端设有第三截止阀。

7.如权利要求3所述的核电容器的全自动水压试验装置，其特征在于：所述第一比例调压阀的出口连接有一防止装置超压的安全阀。

8.如权利要求4所述的核电容器的全自动水压试验装置，其特征在于：所述第四卸荷旁路管线串联有一第二手动截止阀和容器侧安全阀。

9.如权利要求3所述的核电容器的全自动水压试验装置，其特征在于：所述被测容器的前端还串联有气动截止阀和第三手动截止阀。