CN114739803A - 一种管道运作中冰塞隔离试验装置 - Google Patents

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郑磊
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Abstract

本发明涉及一种管道运作中冰塞隔离试验装置,包括支架,固设于支架上的试验管道和水箱,试验管道与水箱之间通过水管连通,水管上靠近水箱的出口处安装有泵,所述试验管道表面均匀设有温度传感器、应变仪和位移传感器;温度传感器、应变仪和位移传感器与计算机电连接,用于实时监测试验管道在运作中的应力状态与位移变化;本发明装置可以得到在不同管径的工况下,冰塞隔离工艺可以实施的最大流量,同时,通过各种传感器实时监测的数据,可以得出管道系统在热流固三者耦合工况下的材料性能变化,所以,本发明装置可以为企业更好的实施冰塞工艺技术提供参考与指导。

Description

一种管道运作中冰塞隔离试验装置
技术领域
本发明属于机械装配技术领域,具体涉及一种管道运作中冰塞隔离试验装置。
背景技术
工业是立国之本,是国家稳定快速发展的重要支柱。而管道又是工业中必不可少的一部分,所以管道的维修情况影响着企业的发展。目前,核电、石油、化工企业等也都开始运用冰塞技术。所谓冰塞,就是利用制冷剂(液氮或干冰等)对需要隔离的系统管道进行局部冷却,使该管段内的液态介质凝固结冰,形成一段能承受高压力的冰塞,从而实现设备隔离的目的。冰塞形成后能承载相当高的压力,有的甚至能承受超过管道的破坏压力。但是目前的冰塞试验研究都是在管道上游阀门完全闭合的工况下即管道内部没有流量进行的,对于冰塞技术是否可以运用于流动中的管道,与不同管径下可以实施冰塞工艺的最大流量,还没有足够的认知;对于管道系统在温度、压力、流动三者耦合的情况下的材料性能研究也少之又少,缺少冰塞试验的数据与技术积累。
针对以上技术问题,故需要对其进行改进。
发明内容
本发明是为了克服上述现有技术中的缺陷,提供一种结构简单,设计巧妙,通过各种传感器实时监测的数据,可以分析出管道在热流固耦合的工况下的材料性能的管道运作中冰塞隔离试验装置。
为了达到以上目的,本发明所采用的技术方案是:一种管道运作中冰塞隔离试验装置,包括支架,固设于支架上的试验管道和水箱,试验管道与水箱之间通过水管连通,水管上靠近水箱的出口处安装有泵,所述试验管道表面均匀设有温度传感器、应变仪和位移传感器;温度传感器、应变仪和位移传感器与计算机电连接,用于实时监测试验管道在运作中的应力状态与位移变化。
作为本发明的一种优选方案,所述水管靠近试验管道的两侧分别安装有入口阀和出口阀。
作为本发明的一种优选方案,所述试验管道两端由透明法兰密封,通过光源照射,用高速摄像机记录下结冰过程。
作为本发明的一种优选方案,所述水管上安装有用于实时监测水管中的流速的流量计。
作为本发明的一种优选方案,所述水箱放置位置高于试验管道的放置位置。
作为本发明的一种优选方案,所述试验管道上安装有夹套,夹套通过螺栓紧固于试验管道上。
作为本发明的一种优选方案,所述夹套上连接有液氮罐,液氮罐与夹套之间安装有液氮进口阀。
作为本发明的一种优选方案,所述夹套上安装有氮气出口阀。
作为本发明的一种优选方案,所述试验管道底部靠近入口阀位置处安装有排水阀。
作为本发明的一种优选方案,所述试验管道顶部靠近出口阀位置处安装有排气阀。
本发明的有益效果是:
1.本发明提供一种简单的试验装置即可研究流速与管径对冰塞试验的影响。
2.本发明可以研究管道系统在热流固三者耦合作用下材料的性能变化。
3.本发明操作简单,数据可靠,完成试验后对实际运用冰塞工艺具有指导意义。
4.本发明装置可以得到在不同管径的工况下,冰塞隔离工艺可以实施的最大流量,同时,通过各种传感器实时监测的数据,可以得出管道系统在热流固三者耦合工况下的材料性能变化,所以,本发明装置可以为企业更好的实施冰塞工艺技术提供参考与指导。
附图说明
图1是本发明实施例的一种管道运作中冰塞隔离试验装置示意图。
图中附图标记:水箱1、泵2、水管3、流量计4、光源5、入口阀6、温度传感器7、计算机8、应变仪9、位移传感器10、排气阀11、出口阀12、高速摄像机13、液氮罐14、液氮进口阀15、夹套16、氮气出口阀17、试验管道18、支架19、排水阀20、透明法兰21。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例作详细说明。
实施例:
本发明提供一种管道运作中冰塞隔离试验装置,如图1所示,一种管道运作中冰塞隔离试验装置,包括支架19,固设于支架19上的试验管道18和水箱1,试验管道18与水箱1之间通过水管3连通,水管3上靠近水箱1的出口处安装有泵2,试验管道18左部分表面均匀设有开孔,用于安装温度传感器7、应变仪9和位移传感器10,温度传感器7、应变仪9和位移传感器10与计算机8电连接,用于实时监测试验管道18在运作中的应力状态与位移变化;
更为具体的是,温度传感器7、应变仪9和位移传感器10收集到的数据传输至所述计算机8,这样就可以实时监测试验管道18在运作中的应力状态与位移变化;试验管道18两端由透明法兰密封,通过光源5照射,可以用高速摄像机13记录下结冰过程,当试验管道18右侧看不见光时,即可认为试验完成。
水管3上安装有用于实时监测水管3中的流速的流量计4;水管3靠近试验管道18的两侧分别安装有入口阀6和出口阀12,通过改变入口阀6的开度来调节流量,即可实现不同流速下的冰塞隔离试验。
水箱1放置位置高于试验管道18的放置位置;这样可以避免水由于重力作用流入水箱,影响试验。
试验管道18上安装有夹套16,夹套16通过螺栓紧固于试验管道18上;并且左右两边设有所述液氮进口与氮气出口,且进口位置低于出口位置呈中心对称布置,这样就可以使得液氮在所述夹套16内充分换热,提高冷冻效率;夹套16上连接有液氮罐14,液氮罐14与夹套16之间安装有液氮进口阀15;夹套16上安装有氮气出口阀17;液氮罐14其本身自带一定压力,通过所述液氮进口阀15,将液氮稳定并持续不断地输入所述试验管道18中,液氮吸热气化后通过与所述氮气出口阀17连接的软管排至室外,保证试验环境的安全。
试验管道18底部靠近入口阀6位置处安装有排水阀20;试验管道18顶部靠近出口阀12位置处安装有排气阀11;试验管道18在试验开始前关闭出口阀12,打开入口阀6与排气阀11,通过泵2将水充满整个试验管道18,然后开始试验;试验停止后,关闭入口阀6,打开排气阀11以及排水阀20,将水排出。
具体的,在进行流速与管径对冰塞影响的试验之前,首先将温度传感器7、应变仪9和位移传感器10按照试验需求布置在试验管道18相应位置,然后用螺栓把透明法兰21固定,将试验管道18两端封堵密封,然后将试验管道18放置在支架19上,并安装好光源5和高速摄像机13,接着将夹套16安置在试验管道18指定位置,连接液氮罐,接下来关闭所述出口阀12,打开入口阀6与排气阀11,通过泵2,将水充满整个试验管道18,然后通过计算机8将传感器调零设置,消除其它影响,最后关闭所述排气阀11,打开所述出口阀12进行试验;
试验中可以通过调节所述入口阀16的开度来控制所述试验管道18中的流量,从而进行不同流速的冰塞试验,也可以更换所述试验管道18型号来进行不同管径的冰塞试验,试验停止后,关闭所述入口阀6,打开所述排气阀11以及所述排水阀12,将所述水箱1放置低于所述试验管道18位置,利用重力作用即可把水排出。试验完成后,可以将所述试验管道18进行切割,制样,送去扫描电镜与金相分析等操作,进一步得出管道系统在流速冰塞工艺下的材料性能变化。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现;因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
尽管本文较多地使用了图中附图标记:水箱1、泵2、水管3、流量计4、光源5、入口阀6、温度传感器7、计算机8、应变仪9、位移传感器10、排气阀11、出口阀12、高速摄像机13、液氮罐14、液氮进口阀15、夹套16、氮气出口阀17、试验管道18、支架19、排水阀20、透明法兰21等术语,但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质;把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种管道运作中冰塞隔离试验装置,其特征在于:包括支架(19),固设于支架(19)上的试验管道(18)和水箱(1),试验管道(18)与水箱(1)之间通过水管(3)连通,水管(3)上靠近水箱(1)的出口处安装有泵(2),所述试验管道(18)表面均匀设有温度传感器(7)、应变仪(9)和位移传感器(10);温度传感器(7)、应变仪(9)和位移传感器(10)与计算机(8)电连接,用于实时监测试验管道(18)在运作中的应力状态与位移变化。
2.根据权利要求1所述的一种管道运作中冰塞隔离试验装置,其特征在于:所述水管(3)靠近试验管道(18)的两侧分别安装有入口阀(6)和出口阀(12)。
3.根据权利要求2所述的一种管道运作中冰塞隔离试验装置,其特征在于:所述试验管道(18)两端由透明法兰(21)密封,通过光源(5)照射,用高速摄像机(13)记录下结冰过程。
4.根据权利要求3所述的一种管道运作中冰塞隔离试验装置,其特征在于:所述水管(3)上安装有用于实时监测水管(3)中的流速的流量计(4)。
5.根据权利要求1所述的一种管道运作中冰塞隔离试验装置,其特征在于:所述水箱(1)放置位置高于试验管道(18)的放置位置。
6.根据权利要求5所述的一种管道运作中冰塞隔离试验装置,其特征在于:所述试验管道(18)上安装有夹套(16),夹套(16)通过螺栓紧固于试验管道(18)上。
7.根据权利要求6所述的一种管道运作中冰塞隔离试验装置,其特征在于:所述夹套(16)上连接有液氮罐(14),液氮罐(14)与夹套(16)之间安装有液氮进口阀(15)。
8.根据权利要求7所述的一种管道运作中冰塞隔离试验装置,其特征在于:所述夹套(16)上安装有氮气出口阀(17)。
9.根据权利要求6所述的一种管道运作中冰塞隔离试验装置,其特征在于:所述试验管道(18)底部靠近入口阀(6)位置处安装有排水阀(20)。
10.根据权利要求9所述的一种管道运作中冰塞隔离试验装置,其特征在于:所述试验管道(18)顶部靠近出口阀(12)位置处安装有排气阀(11)。
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