CN105486348A

CN105486348A - 新型测试元件

Info

Publication number: CN105486348A
Application number: CN201511004176.5A
Authority: CN
Inventors: 宋志刚; 郭亮; 金春南; 刘明珠; 许恒; 朱胜国
Original assignee: 703th Research Institute of CSIC
Current assignee: 703th Research Institute of CSIC
Priority date: 2015-12-29
Filing date: 2015-12-29
Publication date: 2016-04-13

Abstract

本发明属于测试设备技术领域，具体涉及一种新型测试元件，包括前端连杆及尾部连杆，前端连杆的左端通过螺纹与端部封头连接，其右端与第一传感器连接管焊接，第一传感器连接管与第一温度压力复合传感器焊接，第一温度压力复合传感器、第二传感器连接管、第二温度压力复合传感器、第三传感器连接管、第三温度压力复合传感器及第四传感器连接管依次焊接，第四传感器连接管与尾部连杆的左端焊接，尾部连杆的右端通过螺纹与接线端子连接，接线端子左端与第一传输电缆及第二传输电缆连接，尾部连杆外部设有标识图。本发明的结构简单，设计合理，测试精准，安全可靠，成本低廉，经济适用，可以大规模地推广和使用。

Description

新型测试元件

技术领域：

本发明属于测试设备技术领域，具体涉及一种新型测试元件。

背景技术：

在换热器、锅炉、冷凝器等压力容器设备的设计、试验或使用过程中，要达到较高的效率，改善设备的热经济性，其关键技术在于优化设计管束以及布置各种导流元件以获得合理的各相工质流场和热负荷分布，而在试验过程中，通过试验测量获得能够准确反映该布置结构特性的热工水利参数，从而根据测量结果制定优化方案，又是其中的重要部分之一。对于普通小流通截面管路的热工参数测量，可以采取常规的测量元件，将探针通过钻孔等方式接入壳体内进行数据采集即可，而对于较大空间范围内进行管壳侧流场及热负荷分布场等数据进行测量时，以往的测量元件由于布置方式的制约，往往仅能在近壁某一空间截面布置少数若干测点进行测量，这种方式无法获得整个空间流场的准确分布情况，必然存在测量的死角区域，同时，若要对有限空间内同时布置有密集换热管束的壳体进行流场和热负荷分布的测量，现有测量元件的体积相对庞大，安装难度大且无法准确描述同一空间位置点的温度、压力参数，同时，势必会对原有流场的分布情况造成影响，更加难以满足测量过程中对流场分布测量精度的要求。

发明内容：

本发明弥补和改善了上述现有技术的不足之处，提供了一种结构简单，设计合理，测试精准，安全可靠，成本低廉，经济适用的新型测试元件，可以大规模地推广和使用。

本发明采用的技术方案为：一种新型测试元件，包括前端连杆及尾部连杆，前端连杆的左端通过螺纹与端部封头连接，其右端与第一传感器连接管焊接，第一传感器连接管与第一温度压力复合传感器焊接，第一温度压力复合传感器、第二传感器连接管、第二温度压力复合传感器、第三传感器连接管、第三温度压力复合传感器及第四传感器连接管依次焊接，第四传感器连接管与尾部连杆的左端焊接，尾部连杆的右端通过螺纹与接线端子连接，接线端子左端与第一传输电缆及第二传输电缆连接，尾部连杆外部设有标识图。

所述的端部封头、第一传感器连接管、第一温度压力复合传感器、第二传感器连接管、第二温度压力复合传感器、第三传感器连接管、第三温度压力复合传感器、第四传感器连接管、尾部连杆及接线端子的最大外径为16毫米。

所述的前端连杆与端部封头及尾部连杆与接线端子的螺纹连接处设有O型密封圈。

所述的第一温度压力复合传感器、第二温度压力复合传感器及第三温度压力复合传感器内的温度和压力敏感探头的方向保持一致。

所述的前端连杆、第一传感器连接管、第一温度压力复合传感器、第二传感器连接管、第二温度压力复合传感器、第三传感器连接管、第三温度压力复合传感器、第四传感器连接管及尾部连杆之间采用氩弧焊的焊接方式，其熔深为0.5毫米。

所述的第二传感器连接管的右端可直接与尾部连杆的左端焊接，且其他结构不变，可组成单枚传感器测试元件。

测试元件成组布置于设备的壳体内，形成三个测试截面，分别为第一测试截面、第二测试截面及第三测试截面，其中第二测试截面上均布有60个温度测点和60个压力测点，第一测试截面和第三测试截面上各均布有25个温度测点和25个压力测点；测试截面的数量可设计为4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个至N个。

本发明的有益效果：结构简单，设计合理，测试精准，安全可靠，成本低廉，经济适用，可以大规模地推广和使用。其主要优点如下：

1）、新型测试元件采用温度压力复合传感器与连接管集成布置方式，传感器连接管的规格尺寸可按需要进行调整，其中的稳定压力复合传感器为特别制造的小型传感器，可布置于直径为16毫米的管内，测试元件整体呈管状，整个测试元件以其管状结构为支撑主体进行空间布置，可以根据精度要求在流场空间内布置足够数量的测试元件，既可在壳体内沿测试杆管程轴向界面上布置足够数量的测点，又可在同一测试杆上布置满足需要的测点，测点布置位置可自由选择，采集后的数据通过连接管内部的传输电缆输送至外部系统，设计合理，测试精准，安全可靠，成本低廉。

2）、新型测试元件使用了管径小于16毫米的传感器连接管，两端连杆通过易拆换的螺纹连接，并使用O型密封圈进行密封，可密封安装于管壳式设备的管板中间区域，而且能够随意拆换调整测点的角度和位置，结构简单，设计合理，测试精准，操作简便，经济适用。

3）、新型测试元件对空间流场的影响较小，测试元件的角度可以旋转调节，避免产生测试死角，保证了温度场、压力场及热负荷分布等测试数据的准确性，设计合理，测试精准，经济适用。

附图说明：

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明中单枚传感器测试元件的结构示意图。

图3是本发明测点截面布置示意图。

具体实施方式：

参照各图，一种新型测试元件，包括前端连杆2及尾部连杆12，前端连杆2的左端通过螺纹与端部封头1连接，其右端与第一传感器连接管3焊接，第一传感器连接管3与第一温度压力复合传感器4焊接，第一温度压力复合传感器4、第二传感器连接管5、第二温度压力复合传感器6、第三传感器连接管7、第三温度压力复合传感器8及第四传感器连接管9依次焊接，第四传感器连接管9与尾部连杆12的左端焊接，尾部连杆12的右端通过螺纹与接线端子14连接，接线端子14左端与第一传输电缆10及第二传输电缆11连接，尾部连杆12外部设有标识图13；所述的端部封头1、第一传感器连接管3、第一温度压力复合传感器4、第二传感器连接管5、第二温度压力复合传感器6、第三传感器连接管7、第三温度压力复合传感器8、第四传感器连接管9、尾部连杆12及接线端子14的最大外径为16毫米；所述的前端连杆2与端部封头1及尾部连杆12与接线端子14的螺纹连接处设有O型密封圈；所述的第一温度压力复合传感器4、第二温度压力复合传感器6及第三温度压力复合传感器8内的温度和压力敏感探头的方向保持一致；所述的前端连杆2、第一传感器连接管3、第一温度压力复合传感器4、第二传感器连接管5、第二温度压力复合传感器6、第三传感器连接管7、第三温度压力复合传感器8、第四传感器连接管9及尾部连杆12之间采用氩弧焊的焊接方式，其熔深为0.5毫米；所述的第二传感器连接管5的右端可直接与尾部连杆12的左端焊接，且其他结构不变，可组成单枚传感器测试元件；新型测试元件成组布置于设备的壳体内，形成三个测试截面，分别为第一测试截面16、第二测试截面17及第三测试截面18，其中第二测试截面17上均布有60个温度测点和60个压力测点，第一测试截面16和第三测试截面18上各均布有25个温度测点和25个压力测点；所述的测试截面的数量可设计为4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个至N个。

新型测试元件采用温度压力复合传感器与连接管集成布置方式，传感器连接管的规格尺寸可按需要进行调整，其中的稳定压力复合传感器为特别制造的小型传感器，可布置于直径为16毫米的管内，测试元件整体呈管状，整个测试元件以其管状结构为支撑主体进行空间布置，可以根据精度要求在流场空间内布置足够数量的测试元件，既可在壳体内沿测试杆管程轴向界面上布置足够数量的测点，又可在同一测试杆上布置满足需要的测点，测点布置位置可自由选择，采集后的数据通过连接管内部的传输电缆输送至外部系统；新型测试元件使用了管径小于16毫米的传感器连接管，两端连杆通过易拆换的螺纹连接，并使用O型密封圈进行密封，可密封安装于管壳式设备的管板中间区域，而且能够随意拆换调整测点的角度和位置；新型测试元件对空间流场的影响较小，测试元件的角度可以旋转调节，避免产生测试死角，保证了温度场、压力场及热负荷分布等测试数据的准确性。本发明的结构简单，设计合理，测试精准，安全可靠，成本低廉，经济适用，可以大规模地推广和使用。

实施例一

参照图1，新型测试元件根据实际需要可设计为三枚温度压力复合传感器，其中最优化的设计方案为第一传感器连接管3、第二传感器连接管5、第三传感器连接管7及第四传感器连接管9的设计长度分别为671.5毫米、427毫米、727毫米及513.5毫米。若干组新型测试元件配合使用，可对覆盖区域周围的温度、压力场以及热负荷分布情况进行测量，端部封头1、接线端子14分别位于测试元件首尾两端，能够在与管板相接处配合可拆卸密封结构进行密封固定，并通过前端连杆2、尾部连杆12和测试元件中段相连。端部封头1采取类似引管器的结构，实际安装时，先由端部封头1穿入换热器一侧管板及各级中间隔板，直至从另一侧管板处露出并进行固定。温度压力复合传感器为特制测试元件的核心部件，将小型温度传感器、压力传感器进行集成，特制成为直径不大于16毫米，长度不高于75毫米的柱状结构，同一温度压力复合传感器内压力和温度敏感探头保持方向一致，各高温导线连接处的焊点、接线端子14与高温导线焊点用高温热缩管保护。传感器接管为中空结构不锈钢管，外部结构上起到连接温度压力复合传感器及两端连杆的作用，连接处采用氩弧焊密封焊接，熔深0.5毫米，避免使用过程中管外介质进入内部腔体造成腐蚀，内部中空结构，用于容纳传输线缆，自传感器朝接线端子方向沿各段接管引出；根据设计要求，优化设计为壳体内的温度测点选取为110个，压力测点为110个，将其分布于壳体的三个测试截面上，中间截面2均匀布有60个温度测点和60个压力测点；两端的截面1和截面3均布有25个温度测点和25个压力测点，可满足对管束排列整体空间流场分布情况的测量要求，也可根据实际需要形成若干测试截面，实现对壳侧空间温度场、压力场及热负荷分布的测量，根据测量结果比较或判断设备内原有部件布置的特点。操作过程中，将锅炉的高压高温过热蒸汽减温减压至符合冷凝器进气参数的低压饱和蒸汽，试验系统运行稳定后，对试验体内部的壳侧压力、温度等数据进行采集，对试验数据进行整理及后处理，得出空间的压力场分布、温度场分布、热负荷场分布等反映管束排列特点的性能参数，按照测量要求进行测试元件的选型制作和测点布置，记录的热态模拟试验结果，能够准确反映整个流场的温度、压力与热负荷分布情况，对管壳式设备壳侧空间热工参数测量准确程度高、通用性强，尤其对涉及管壳式设备的内部空间优化布置具有重要意义。

实施例二

参照图2，新型测试元件根据实际需要可设计为单枚温度压力复合传感器，其中最优化的设计方案为第一传感器连接管3及第二传感器连接管5的设计长度分别为1171.5毫米和1313.5毫米。其他技术方案参照实施例一。

实施例三

新型测试元件可根据实际需要将实施例一中的三枚温度压力复合传感器和实施例二中的单枚温度压力复合传感器组合使用。其他技术方案参照实施例一和实施例二。

Claims

1.一种新型测试元件，包括前端连杆（2）及尾部连杆（12），其特征在于：前端连杆（2）的左端通过螺纹与端部封头（1）连接，其右端与第一传感器连接管（3）焊接，第一传感器连接管（3）与第一温度压力复合传感器（4）焊接，第一温度压力复合传感器（4）、第二传感器连接管（5）、第二温度压力复合传感器（6）、第三传感器连接管（7）、第三温度压力复合传感器（8）及第四传感器连接管（9）依次焊接，第四传感器连接管（9）与尾部连杆（12）的左端焊接，尾部连杆（12）的右端通过螺纹与接线端子（14）连接，接线端子（14）左端与第一传输电缆（10）及第二传输电缆（11）连接，尾部连杆（12）外部设有标识图（13）。

2.根据权利要求1所述的一种新型测试元件，其特征在于：所述的端部封头（1）、第一传感器连接管（3）、第一温度压力复合传感器（4）、第二传感器连接管（5）、第二温度压力复合传感器（6）、第三传感器连接管（7）、第三温度压力复合传感器（8）、第四传感器连接管（9）、尾部连杆（12）及接线端子（14）的最大外径为16毫米。

3.根据权利要求1所述的一种新型测试元件，其特征在于：所述的前端连杆（2）与端部封头（1）及尾部连杆（12）与接线端子（14）的螺纹连接处设有O型密封圈。

4.根据权利要求1所述的一种新型测试元件，其特征在于：所述的第一温度压力复合传感器（4）、第二温度压力复合传感器（6）及第三温度压力复合传感器（8）内的温度和压力敏感探头的方向保持一致。

5.根据权利要求1所述的一种新型测试元件，其特征在于：所述的前端连杆（2）、第一传感器连接管（3）、第一温度压力复合传感器（4）、第二传感器连接管（5）、第二温度压力复合传感器（6）、第三传感器连接管（7）、第三温度压力复合传感器（8）、第四传感器连接管（9）及尾部连杆（12）之间采用氩弧焊的焊接方式，其熔深为0.5毫米。

6.根据权利要求1所述的一种新型测试元件，其特征在于：所述的第二传感器连接管（5）的右端可直接与尾部连杆（12）的左端焊接，且其他结构不变，可组成单枚传感器测试元件。

7.根据权利要求1所述的一种新型测试元件的测试方法，其特征在于：测试元件成组布置于设备的壳体内，形成三个测试截面，分别为第一测试截面（16）、第二测试截面（17）及第三测试截面（18），其中第二测试截面（17）上均布有60个温度测点和60个压力测点，第一测试截面（16）和第三测试截面（18）上各均布有25个温度测点和25个压力测点；测试截面的数量可设计为4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个至N个。