CN201852774U - 一种具有自动控制功能的高温高压水循环腐蚀实验系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及高温高压水循环腐蚀实验系统，具体为一种具有自动控制功能的高温高压水循环腐蚀实验系统，解决现有技术中模拟实验无法精确控制压力等问题。该系统设有：减压阀、排气装置、不锈钢储水罐、常规泵I、过滤棉芯、高压泵、缓冲罐、pH探头、溶解氧探头、电导率探头、常规泵II、热交换器、预热器、高压釜、冷凝器、背压阀，该系统能精确控制回路系统中的水化学参数，并能进行高温高压水循环条件下原位、在线电化学的测量和高温高压浸泡实验。本实用新型实现了手动和自动两种模式的控制，并可对系统参数进行实时精确测量、记录、显示和控制，具有自动化程度高、控制精度高、安全、高效的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及高温高压水循环腐蚀实验系统，具体为一种具有自动控制功能的高温高压水循环腐蚀实验系统。
背景技术
随着现代经济社会的高速发展，能源问题日益突出。核电作为一种清洁、高效的能源越来越被广泛利用。核电回路中的材料服役环境极为苛刻，对核电安全稳定运行具有重要作用。压水堆核电站蒸汽发生器运行经验表明：核电站因蒸汽发生器管破裂而导致停堆的事故占很高的比例。因此，需要在实验室中模拟高温高压水环境来评定核电关键材料的性能、预测关键部件寿命，并提出相应的改进措施。
目前，实验室的模拟实验主要分为两种：一种是在静态高压釜中完成，另一种是在高温高压水循环回路系统中完成。由于静态高压釜中的水化学参数不易控制，如只能精确控制温度，却无法精确控制压力，即压力随着温度的变化而变化，因此不能对温度和压力的影响进行独立控制。另外，静态高压釜经过长时间的实验后，水化学参数会发生一定的变化，不能保证整个实验过程中水化学参数的一致性，因此静态高压釜中实验结果的可靠性有待进一步探究。国外先进研究小组的许多实验均是在高温高压水循环回路系统中完成，且取得了一系列重要的研究结果。目前，国外生产这种高温高压水循环回路系统的只有少数几家公司，如日本东伸公司、芬兰的CORMET公司等，国内还没有相关的生产厂家。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种具有自动控制功能的高温高压水循环腐蚀实验系统，解决现有技术中模拟实验无法精确控制压力等问题。
本实用新型的技术方案如下：
一种具有自动控制功能的高温高压水循环腐蚀实验系统，该系统设有：减压阀、排气装置、不锈钢储水罐、常规泵I、过滤棉芯、高压泵、缓冲罐、pH探头、溶解氧探头、电导率探头、常规泵II、热交换器、预热器、高压釜、冷凝器、 背压阀，具体结构如下：
不锈钢储水罐上设有两个进气口，分别通入氧气和氮气；氮气进气口与储水罐连通的管路上装有氮气比例电磁阀和单向阀，氧气进气口与储水罐连通的管路上装有氧气比例电磁阀和单向阀；
不锈钢储水罐通过一管路与大气连通，在所述管路上设有压力表和低压安全阀，所述管路分出一路与排气装置连通，储水罐内的气体压力通过安装在储水罐上面的压力表读出；储水罐通过另一管路连接排气装置，在所述管路上设有手动调节阀V2和减压阀，利用减压阀对储水罐内的气体压力进行控制；
不锈钢储水罐上设有进水管路，在所述管路上设有手动调节阀V26；
该系统中设有常压回路，在所述回路上依次设置：不锈钢储水罐、手动调节阀V4、常规泵I、手动调节阀V7、手动调节阀V10、单向阀、手动调节阀V11、pH探头、溶解氧探头、电导率探头、单向阀；
手动调节阀V7并联有一管路，在所述管路上设有手动调节阀V5、过滤棉芯5、手动调节阀V6；
手动调节阀V7和过滤棉芯的出水口还通过管路连接热交换器的冷水进口，在所述管路上依次设置：高压泵、单向阀、压力表、高压安全阀；
热交换器的热水出口通过管路连接高压釜，在所述管路上设有预热器；高压釜的出水口通过管路连接热交换器的热水进口，热交换器的冷水出口通过管路连接冷凝器；
冷凝器的出水口通过管路连接除气罐，在所述管路上设有压力表、背压阀、流量计，流量计的出水口另分一路，其上设有手动调节阀V17；冷凝器出水口处装有温度传感器；
除气罐上设有两个出水口，一个出水口通过管路连接储水罐，在所述管路上设有手动调节阀V9、单向阀，另一个出水口通过管路连接手动调节阀V11进水口，在所述管路上设有手动调节阀V13、常规泵II、手动调节阀V12、单向阀；
在手动调节阀V9的进水口与手动调节阀V10的进水口之间另设连接管路，在所述管路上设有手动调节阀V8。
所述的具有自动控制功能的高温高压水循环腐蚀实验系统，该系统采用手动或自动两种模式进行控制。
所述的具有自动控制功能的高温高压水循环腐蚀实验系统，预热器通过热电 偶将温度信号传至可编程温度控制器和计算机，可编程温度控制器的输出端控制加热功率大小，计算机控制系统的输出端对预热器进行加热电源的开关控制；高压釜通过热电偶将温度信号传至可编程温度控制器和计算机，可编程温度控制器的输出端控制加热功率大小，计算机控制系统的输出端对预热器进行加热电源的开关控制。
所述的具有自动控制功能的高温高压水循环腐蚀实验系统，该系统还设有超温报警器、超压或低压报警器，超温报警器同时与预热器、高压釜的可编程温度控制器相连，超压或低压报警器与计算机控制系统相连接。
所述的具有自动控制功能的高温高压水循环腐蚀实验系统，该系统高压釜的釜体底部打有一个直径为1～3mm的小孔，釜体上焊接有厚度为2～4mm的纯镍内衬；高压釜上装有高温参比电极和高温工作/辅助电极，进行原位的电化学测量，同时在高压釜中进行样品的氧化及应力腐蚀浸泡实验。
所述的具有自动控制功能的高温高压水循环腐蚀实验系统，氮气比例电磁阀上还并联一个与储水罐连通的管路，在所述管路上设有手动调节的针阀V1和单向阀。
所述的具有自动控制功能的高温高压水循环腐蚀实验系统，高压泵出水口装有缓冲罐。
所述的具有自动控制功能的高温高压水循环腐蚀实验系统，系统中连接有两个高压釜：高压釜I、高压釜II，两个高压釜之间并联或串联；预热器的出水口分两路：一路上设有手动调节阀V19，另一路与手动调节阀V19并联，所述另一路上设有手动调节阀V18、高压釜I、手动调节阀V20，手动调节阀V20与手动调节阀V27并联；经过上述并联后的出水口再分两路：一路上设有手动调节阀V23，另一路与手动调节阀V23并联，所述另一路上设有手动调节阀V22、高压釜II、手动调节阀V24，经过此并联后的出水口通过管路连接热交换器的热水进口，热交换器的冷水出口通过管路连接冷凝器。
所述的具有自动控制功能的高温高压水循环腐蚀实验系统，高压釜I的出水口另分一路，其上设有手动调节阀V21；高压釜II的出水口另分一路，其上设有手动调节阀V25。
所述的具有自动控制功能的高温高压水循环腐蚀实验系统，冷凝器上还连有冷却水进水管和出水管，在进水管上设有手动调节阀V16。
本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型系统能精确控制回路系统中的水化学参数，并能进行高温高压水循环条件下原位、在线电化学的测量和高温高压浸泡实验。该系统工作时先将储水罐中的水溶液循环均匀，使其水化学参数达到实验要求。然后通过高压泵和背压阀之间的联动配合进行加压，通过热交换器、预热器和高压釜的加热使之达到实验温度并在高压釜中完成电化学和浸泡实验，高压釜中出来的高温高压水溶液先后经过热交换器和冷凝器，使之冷却到常温，可经过探头进行水化学参数的测量也可直接进入到储水罐中。本系统可独立改变的实验参数有温度、压力、流量和溶解氧等水化学参数。本系统实现了手动和自动两种模式的控制，并可对系统参数进行实时精确测量、记录、显示和控制，具有自动化程度高、控制精度高、安全、高效的特点。
2、本实用新型充分利用了自动控制和可编程控制器的优点，一方面使控制程序大为简化，另一方面也方便了回路中流量等实验参数发生变化时系统控制参数能自动快速地调整，实现了智能化的模糊控制。
3、本实用新型可进行长时间连续监测，设有超温报警，超压、低压报警等，并可根据报警方式不同自动选择报警处理方式，自动保护程度高。
4、本实用新型通过实时精确测量、记录和实现系统各参数，便于结果的分析和操作者和系统程序的实时控制。
5、本实用新型通过在一个回路系统中连接两个高压釜，并实现串联或并联的连接方式，提高了实验效率和设备的利用率。
6、本实用新型实现了高温电化学在高温高压水循环回路系统中原位、在线测量。
7、本实用新型的实验参数通过自动控制系统精确控制，所以实验结果比较真实地反映了实际工况中的材料腐蚀和应力腐蚀行为，为高温高压条件下材料的腐蚀和应力腐蚀行为提供可靠数据。
附图说明
图1为具有自动控制功能的高温高压水循环腐蚀实验系统结构图。
其中，1为减压阀；2为排气装置；3为储水罐；4为常规泵I；5为过滤棉芯；6为高压泵；7为缓冲罐；8为pH探头；9为溶解氧探头；10为电导率探头；11为常规泵II；12为热交换器；13为预热器；14为高压釜I；15为高压釜II； 16为冷凝器；17为背压阀；18为除气罐；EV1为氮气比例电磁阀；EV2为氧气比例电磁阀；SV1为低压安全阀；SV2为高压安全阀； 
为比例电磁阀； 
为手动调节阀； 
为单向阀； 
为压力表； 
为安全阀； 为流量计。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型高温高压水循环腐蚀实验系统主要包括：减压阀1、排气装置2、不锈钢储水罐3、常规泵I 4、过滤棉芯5、高压泵6、缓冲罐7、pH探头8、溶解氧探头9、电导率探头10、常规泵II 11、热交换器12、预热器13、高压釜I 14、高压釜II 15、冷凝器16、背压阀17等，具体结构如下：
不锈钢储水罐3上设有两个进气口，分别可通入氧气和氮气。氮气进气口与储水罐3连通的管路上装有氮气比例电磁阀EV1和单向阀，氧气进气口与储水罐3连通的管路上装有氧气比例电磁阀EV2和单向阀，可防止罐内气体倒流。其中，氮气比例电磁阀EV1上还并联了一个与储水罐3连通的管路，在所述管路上设有手动调节的针阀V1和单向阀。当实验要求完全除氧时，可通过手动打开该针阀V1通入高纯氮气将溶解氧除去，而无需长时间通过控制系统打开氧气比例电磁阀EV2来除氧。
不锈钢储水罐3通过一管路与大气连通，在所述管路上设有压力表和低压安全阀SV1，所述管路分出一路与排气装置2连通，储水罐3内的气体压力可通过安装在储水罐3上面的压力表读出；储水罐3通过另一管路连接排气装置2，在所述管路上设有手动调节阀V2和减压阀1，利用减压阀1对储水罐3内的气体压力进行控制。根据亨利定律，可由气体分压计算出溶液中氧含量数值，从而指导罐内压力的设定。
不锈钢储水罐3上设有进水管路，在所述管路上设有手动调节阀V26，用于向不锈钢储水罐3中通入蒸馏水。
该系统中设有常压回路，在所述回路上依次设置：不锈钢储水罐3、手动调节阀V4、常规泵I 4、手动调节阀V7、手动调节阀V10、单向阀、手动调节阀V11、pH探头8、溶解氧探头9、电导率探头10、单向阀。手动调节阀V7并联有一管路，在所述管路上设有手动调节阀V5、过滤棉芯5、手动调节阀V6，过滤棉芯5可滤去大颗粒杂质。当回路中溶液中没有大颗粒杂质时也可关闭安装在过滤棉芯5前后的手动调节阀V5、手动调节阀V6，打开手动调节阀V7。
手动调节阀V4与不锈钢储水罐3之间的管路分出一路，其上设有手动调节阀V3。
手动调节阀V7和过滤棉芯5的出水口还通过管路连接热交换器12的冷水进口，在所述管路上依次设置：高压泵6、缓冲罐7、单向阀、压力表、高压安全阀SV2，高压泵6出水口装有缓冲罐7，可以平稳管路高压部分的压力波动。
热交换器12的热水出口通过管路连接高压釜，在所述管路上设有预热器13。系统中连接有两个高压釜：高压釜I 14、高压釜II 15。两个高压釜之间既可进行并联也可进行串联。串联时，两个高压釜中的水溶液流速是一致的；并联时，两个高压釜互不干扰，并可单独进行实验。
本实施例中，预热器13的出水口分两路：一路上设有手动调节阀V19，另一路与手动调节阀V19并联，所述另一路上设有手动调节阀V18、高压釜I 14、手动调节阀V20，手动调节阀V20与手动调节阀V27并联；经过上述并联后的出水口再分两路：一路上设有手动调节阀V23，另一路与手动调节阀V23并联，所述另一路上设有手动调节阀V22、高压釜II 15、手动调节阀V24，经过此并联后的出水口通过管路连接热交换器12的热水进口，热交换器12的冷水出口通过管路连接冷凝器16。
两个高压釜(高压釜I 14、高压釜II 15)并联，是通过打开手动调节阀V18、V27、V19、V22和V24，同时关闭手动调节阀V20、V21、V23和V26实现；两个高压釜(高压釜I 14、高压釜II 15)串联时，是通过打开手动调节阀V18、V20、V22、V24，同时关闭手动调节阀V19、V21、V27、V23和V25实现。
高压釜I 14的出水口另分一路，其上设有手动调节阀V21；高压釜II 15的出水口另分一路，其上设有手动调节阀V25。
冷凝器16的出水口通过管路连接除气罐18，在所述管路上设有压力表、背压阀17、流量计，流量计的出水口另分一路，其上设有手动调节阀V17。冷凝器16出水口处装有温度传感器，防止回水温度过高时，流经探头时将探头损坏。另外，冷凝器16上还连有冷却水进水管和出水管，在进水管上设有手动调节阀V16。
除气罐18上设有两个出水口，一个出水口通过管路连接储水罐3，在所述管路上设有手动调节阀V9、单向阀，另一个出水口通过管路连接手动调节阀V11进水口，在所述管路上设有手动调节阀V13、常规泵II 11、手动调节阀V12、单向阀。
在手动调节阀V9的进水口与手动调节阀V10的进水口之间另设连接管路，在所述管路上设有手动调节阀V8。
该系统工作时，先将储水罐3中的水溶液循环均匀，使其水化学参数达到实验要求。然后通过高压泵6和背压阀17之间的联动配合进行加压，通过热交换器12、预热器13和高压釜(高压釜I 14、高压釜II 15)的加热使之达到实验温度并在高压釜中完成电化学和浸泡实验。高压釜中出来的高温高压水溶液先后经过热交换器12和冷凝器16，使之冷却到常温，可经过探头(pH探头8、溶解氧探头9、电导率探头10)进行水化学参数的测量也可直接进入到储水罐3中。该腐蚀实验系统中的温度、压力、流量和溶解氧等水化学参数是精确控制的。
系统中的温度、压力等参数通过自动控制系统精确控制，流量通过调节高压泵行程控制。溶剂部分通过不锈钢储水罐3的液位计可读出罐内蒸馏水的体积，溶质部分是通过电子天平精确称量，溶液中的溶解氧含量可在自动控制系统程序中进行精确设定，通过对比探头的测量值和设定值之间的差值进行负反馈控制比例电磁阀(EV1为氮气比例电磁阀；EV2为氧气比例电磁阀)的开关大小，从而使溶液中的溶解氧达到设定值。不锈钢储水罐3的液位计是利用石英玻璃制成，耐压1.6MPa。
本实用新型通过手动开关阀门，可进行回路切换，既可测量进入高温高压回路之前的pH、溶解氧和电导率等水化学参数，也可以测量经过高温高压实验后回水的水化学参数。
本实用新型中，系统可采用手动或自动两种模式进行控制。
本实用新型中，系统可装有带自整定功能的可编程温度控制器，三个可编程温度控制器的输出端分别与预热器13、高压釜I 14、高压釜II 15相连，可编程温度控制器输出的模拟信号对加热功率进行控制。当采用手动模式时，预热器13、高压釜I 14、高压釜II 15的加热电源开关由手动按钮控制；当采用自动模式时，预热器13、高压釜I 14、高压釜II 15的加热电源开关由计算机自动控制系统控制。当采用自动模式时，可采用控制程序来控制开关量，由可编程温度控制器输出模拟量来根据当前系统负载特性调节加热功率的大小。
本实用新型中，系统可独立改变的实验参数有温度、压力、流量和溶解氧等水化学参数。
本实用新型中，计算机控制系统分别与如下部分连接：
(1)常规泵I 4，计算机控制系统控制常规泵I 4的开启与关闭；
(2)高压泵6，计算机控制系统控制高压泵6的开启与关闭；
(3)pH探头8、溶解氧探头9、电导率探头10，将电流信号分别传至计算机控制系统的输入端，并通过程序转换成实际测量的参数值进行显示和记录；
(4)常规泵II 11，计算机控制系统控制高压泵6的开启与关闭；
(5)预热器13的加热控制和热电偶，预热器13的热电偶将温度信号传至可编程温度控制器，可编程温度控制器的输出端控制加热功率大小，计算机控制系统的输出端对预热器13进行加热电源的开关控制；
(6)高压釜I 14的加热控制和热电偶，高压釜I 14的热电偶将温度信号传至可编程温度控制器，可编程温度控制器的输出端控制加热功率大小，计算机控制系统的输出端对高压釜I 14进行加热电源的开关控制；
(7)高压釜II 15的加热控制和热电偶，高压釜II 15的热电偶将温度信号传至可编程温度控制器，可编程温度控制器的输出端控制加热功率大小，计算机控制系统的输出端对高压釜II 15进行加热电源的开关控制；
(8)冷凝器16的出水口热电偶，将温度信号传至计算机控制系统，计算机控制系统根据冷凝器16的温度判断是否需要停止系统运行；
(9)氮气比例电磁阀EV1、氧气比例电磁阀EV2，溶解氧探头9将电流信号传至计算机控制系统的输入端，计算机程序根据实测溶解氧含量和系统中预先设定的溶解氧含量之差来控制氮气比例电磁阀EV1或氧气比例电磁阀EV2的开关大小；
(10)压力变送器，压力变送器设置于高压泵和热交换器之间，将电流信号传至计算机控制系统的输入端。通过高压泵和背压阀的联动调节控制压力，计算机程序中设定当压力高于设定值2MPa或者低于设定值2MPa时，计算机控制系统则自动关闭高压泵开关。
本实用新型中，系统还可设有超温报警器、超(低)压报警器，并可通过计算机控制系统根据报警的信号类型进行一系列动作。一个超温报警器同时与预热器13、高压釜I 14、高压釜II 15的三个可编程温度控制器相连，一个超(低)压报警器与计算机控制系统相连接。当预热器和高压釜超温时，系统自动对两者进行断电，并发出报警声音；当冷凝器和探头发生超温或者系统发生超压、低压危险时，系统自动停止预热器、高压釜和高压泵的工作，并发出报警声音，从而保护探头等系统部件免受超温损伤。在系统管路方面，管路中无论常压部分还是 高压部分均装有安全阀。当自动控制发生故障时，还可通过这些安全阀将超压的气体或者液体排出，从而保护系统。手动控制柜和自动控制界面上均设有紧急停止开关，紧急情况下可手动或由程序控制自动切断电源。
本实用新型中，系统高压釜的釜体底部打有一个直径为2mm的小孔，釜体上焊接有厚度为3mm的纯镍内衬。高压釜上装有高温参比电极和高温工作/辅助电极，可进行原位的电化学测量，同时可以在高压釜中进行样品的氧化及应力腐蚀浸泡实验。
本实用新型中，通过自动控制系统可精确设定工作时间，当工作时间到达设定时间后可自动断开预热器和高压釜电源开关，并根据系统冷却情况依次关闭高压泵、常规泵等其它部件。
本实用新型中，系统可自动精确地实时精确测量、记录运行过程中的各个参数值，根据实测值和设定值之差进行相应的实时控制，并通过控制界面实时显示。
本实用新型具有自动控制功能的高温高压水循环腐蚀实验系统操作步骤主要分为两部分，第一部分是系统参数的设定和调整部分，第二部分是实验操作部分。分别如下：
第一部分：系统参数的设定和调整部分(默认系统中各个阀门起始均为关闭状态)
1、打开手动调节阀V26往不锈钢储水罐3中通入蒸馏水，体积在不锈钢储水罐容积的1/2到2/3之间；
2、关闭手动调节阀V26，打开手动调节阀V1、V2，通入高纯氮气，根据不锈钢储水罐3上安装的压力表读数调节减压阀1和安全阀SV1的大小，然后关闭手动调节阀V1；
3、给缓冲罐7的气囊中充入8MPa的高纯氮气(纯度在99.995wt％以上)；
4、依次打开手动调节阀V4、V7、V8、V9、V10、V11、V18和V21；
5、打开系统总电源，给控制系统各个部件通电；
6、打开常规泵I 4和高压泵6，待手动调节阀V21连续出水后关闭手动调节阀V21，然后打开手动调节阀V20、V22和V25，待手动调节阀V25连续出水后关闭手动调节阀V25，打开手动调节阀V24；
7、通过联动调节背压阀17，根据压力表的读数设定安全阀SV2的系统最高安全压力；
8、将系统压力为0MPa时的压力变送器输出电流设为4mA；将系统达到安全阀SV2设定的系统最高安全压力时的压力变送器输出电流设为20mA；
9、在预设系统水化学参数条件下pH探头8、溶解氧探头9和电导率探头10输出范围最小值设置为输出电流4mA，输出范围的最大值设定为输出电流20mA；
10、将上述电流信号通过计算机控制系统进行实时采集，并转换成实际测量的参数值进行显示和记录；
11、根据K型热电偶的温度和热电势关系拟合两者之间的关系式，利用该关系式将采集到的电压信号转换成实际温度进行显示和记录；
12、将控制氮气比例电磁阀EV1和氧气比例电磁阀EV2的电流信号输出范围设置为4mA到20mA之间，根据溶解氧探头9的实测溶解氧含量与实验设定溶解氧含量进行对比，利用差值的大小控制氮气比例电磁阀EV1和氧气比例电磁阀EV2的开关大小；
13、调节背压阀17使系统压力达到正常工作压力状态；
14、打开冷凝器16的进水手动调节阀V16；
15、设定控制预热器13和高压釜14加热的可编程控制器各个参数。通过运行系统程序打开预热器13和高压釜14的电源控制开关，采用自整定模式对系统的加热特性进行整定，从而得出合理的运行参数；
16、参数整定完毕后，依次关闭预热器13和高压釜14加热开关，待冷却到室温后，调解背压阀17，使高温段压力降低为常压，然后关闭高压泵和常规泵；
17、通过编制控制程序设置超温报警、超温断电、超压报警和低压报警及各种报警的自动处理方式；
18、通过编制控制程序设定系统运行时间，待运行时间到达预设时间后自动停止加热，然后等温度降到常温后自动停止高压泵和常规泵工作，并随之停止程序运行。
第二部分：实验操作部分(默认系统中各个阀门起始均为关闭状态)
1、打开手动调节阀V26，往不锈钢储水罐3中注入溶液，注入的溶液体积在不锈钢容积的1/2到2/3之间；
2、将样品准备好放入高压釜中，上紧高压釜螺栓；
3、若溶液中有大颗粒杂质则选择打开手动调节阀V5和V6，关闭手动调节 阀V7；若溶液中没有大颗粒杂质则选择关闭手动调节阀V5和V6，打开手动调节阀V7；若要测量进水的水化学参数，则打开手动调节阀V10，关闭手动调节阀V12和V13；若要测量回水的水化学参数，则关闭手动调节阀V10，打开手动调节阀V12和V13，同时打开常规泵II 11；
4、依次打开手动调节阀V4、V8、V9、V11、V19和V23；
5、打开系统总电源，给控制系统各个部件通电，并运行自动控制程序，在程序界面上设定预热器温度、高压釜温度、实验压力和系统运行时间等参数；
6、打开常规泵4和高压泵6运行系统一段时间；
7、待系统中的水化学参数达到预设值并稳定后，选择高压釜I 14和高压釜II 15之间的连接方式。采用串联方式时，关闭手动调节阀V19、V23，打开手动调节阀V18和V21，待手动调节阀V21连续出水后关闭手动调节阀V21，然后打开手动调节阀V20、V22和V25，待手动调节阀V25连续出水后关闭手动调节阀V25，打开手动调节阀V24；采用并联方式时，关闭手动调节阀V19、V23，打开手动调节阀V18和V21，待手动调节阀V21连续出水后关闭手动调节阀V21，然后打开手动调节阀V19、V27、V22和V25，待手动调节阀V25连续出水后关闭手动调节阀V25，打开手动调节阀V24；
8、通过高压泵6和背压阀17的联动调节使系统高压部分的压力达到预设值；
9、通过手动操作程序打开预热器13和高压釜加热控制开关；
10、待实验时间到达设定的系统运行时间后，系统自动将预热器13和高压釜加热开关切断，等冷却到室温后自动停止高压泵6和常规泵的工作；
11、缓慢将背压阀17调到最小值，关闭手动调节阀V4、V18、V20、V22和V24后，通过打开手动调节阀V21和V25分别排出高压釜I 14和高压釜II 15中的溶液；
12、打开高压釜取出样品进行实验分析。
本实用新型中，热交换器采用多层套管式热交换器，请参见中国发明专利申请(申请号：201010172213.4，申请日：2010年5月14日)。
本实用新型中，预热器采用立式盘管加热装置，请参见中国发明专利申请(申请号：201010183216.8，申请日：2010年5月26日)。
Claims (10)
1.一种具有自动控制功能的高温高压水循环腐蚀实验系统，其特征在于，该系统设有：减压阀、排气装置、不锈钢储水罐、常规泵I、过滤棉芯、高压泵、缓冲罐、pH探头、溶解氧探头、电导率探头、常规泵II、热交换器、预热器、高压釜、冷凝器、背压阀，具体结构如下：
不锈钢储水罐上设有两个进气口，分别通入氧气和氮气；氮气进气口与储水罐连通的管路上装有氮气比例电磁阀和单向阀，氧气进气口与储水罐连通的管路上装有氧气比例电磁阀和单向阀；
不锈钢储水罐通过一管路与大气连通，在所述管路上设有压力表和低压安全阀，所述管路分出一路与排气装置连通，储水罐内的气体压力通过安装在储水罐上面的压力表读出；储水罐通过另一管路连接排气装置，在所述管路上设有手动调节阀V2和减压阀，利用减压阀对储水罐内的气体压力进行控制；
不锈钢储水罐上设有进水管路，在所述管路上设有手动调节阀V26；
该系统中设有常压回路，在所述回路上依次设置：不锈钢储水罐、手动调节阀V4、常规泵I、手动调节阀V7、手动调节阀V10、单向阀、手动调节阀V11、pH探头、溶解氧探头、电导率探头、单向阀；
手动调节阀V7并联有一管路，在所述管路上设有手动调节阀V5、过滤棉芯5、手动调节阀V6；
手动调节阀V7和过滤棉芯的出水口还通过管路连接热交换器的冷水进口，在所述管路上依次设置：高压泵、单向阀、压力表、高压安全阀；
热交换器的热水出口通过管路连接高压釜，在所述管路上设有预热器；高压釜的出水口通过管路连接热交换器的热水进口，热交换器的冷水出口通过管路连接冷凝器；
冷凝器的出水口通过管路连接除气罐，在所述管路上设有压力表、背压阀、流量计，流量计的出水口另分一路，其上设有手动调节阀V17；冷凝器出水口处装有温度传感器；
除气罐上设有两个出水口，一个出水口通过管路连接储水罐，在所述管路上设有手动调节阀V9、单向阀，另一个出水口通过管路连接手动调节阀V11进水口，在所述管路上设有手动调节阀V13、常规泵II、手动调节阀V12、单向阀；
在手动调节阀V9的进水口与手动调节阀V10的进水口之间另设连接管路，在所述管路上设有手动调节阀V8。
2.按照权利要求1所述的具有自动控制功能的高温高压水循环腐蚀实验系统，其特征在于，该系统采用手动或自动两种模式进行控制。
3.按照权利要求1所述的具有自动控制功能的高温高压水循环腐蚀实验系统，其特征在于，预热器通过热电偶将温度信号传至可编程温度控制器和计算机，可编程温度控制器的输出端控制加热功率大小，计算机控制系统的输出端对预热器进行加热电源的开关控制；高压釜通过热电偶将温度信号传至可编程温度控制器和计算机，可编程温度控制器的输出端控制加热功率大小，计算机控制系统的输出端对预热器进行加热电源的开关控制。
4.按照权利要求1所述的具有自动控制功能的高温高压水循环腐蚀实验系统，其特征在于，该系统还设有超温报警器、超压或低压报警器，超温报警器同时与预热器、高压釜的可编程温度控制器相连，超压或低压报警器与计算机控制系统相连接。
5.按照权利要求1所述的具有自动控制功能的高温高压水循环腐蚀实验系统，其特征在于，该系统高压釜的釜体底部打有一个直径为1～3mm的小孔，釜体上焊接有厚度为2～4mm的纯镍内衬；高压釜上装有高温参比电极和高温工作/辅助电极，进行原位的电化学测量，同时在高压釜中进行样品的氧化及应力腐蚀浸泡实验。
6.按照权利要求1所述的具有自动控制功能的高温高压水循环腐蚀实验系统，其特征在于，氮气比例电磁阀上还并联一个与储水罐连通的管路，在所述管路上设有手动调节的针阀V1和单向阀。
7.按照权利要求1所述的具有自动控制功能的高温高压水循环腐蚀实验系统，其特征在于，高压泵出水口装有缓冲罐。
8.按照权利要求1所述的具有自动控制功能的高温高压水循环腐蚀实验系统，其特征在于，系统中连接有两个高压釜：高压釜I、高压釜II，两个高压釜之间并联或串联；预热器的出水口分两路：一路上设有手动调节阀V19，另一路与手动调节阀V19并联，所述另一路上设有手动调节阀V18、高压釜I、手动调节阀V20，手动调节阀V20与手动调节阀V27并联；经过上述并联后的出水口再分两路：一路上设有手动调节阀V23，另一路与手动调节阀V23并联，所述另一路上设有手动调节阀V22、高压釜II、手动调节阀V24，经过此并联后的出水口通过管路连接热交换器的热水进口，热交换器的冷水出口通过管路连接冷凝器。
9.按照权利要求8所述的具有自动控制功能的高温高压水循环腐蚀实验系统，其特征在于，高压釜I的出水口另分一路，其上设有手动调节阀V21；高压釜II的出水口另分一路，其上设有手动调节阀V25。
10.按照权利要求1所述的具有自动控制功能的高温高压水循环腐蚀实验系统，其特征在于，冷凝器上还连有冷却水进水管和出水管，在进水管上设有手动调节阀V16。
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