[发明专利]一种压力容器的热气循环试验系统及方法

权利要求书

1.一种压力容器的热气循环试验系统，其特征在于：包括管道加热器(1)、风机(2)和两个设置在压力容器(4)内部的加补热两用阀组，所述管道加热器(1)的出风口通过外部热气管道(7)与一个加补热两用阀组连接，所述管道加热器(1)的进风口连接在风机(2)的出风口上，所述风机(2)的进风口通过外部热气管道(7)与另一个加补热两用阀组连接，两个所述加补热两用阀组之间通过两个柔性补热管道(5)连接，每个所述加补热两用阀组上均连接有一个阀杆推动器(3)，所述压力容器(4)上连接有与其内腔相互连通的加压管路(6)，所述加压管路(6)上安装有用于测量压力容器(4)内腔温度的温度传感器(14)和用于测量压力容器(4)内腔压力的压力传感器(15)，所述管道加热器(1)、风机(2)、阀杆推动器(3)、温度传感器(14)和压力传感器(15)均与控制器(16)连接。

2.按照权利要求1所述的一种压力容器的热气循环试验系统，其特征在于：所述加补热两用阀组包括与外部热气管道(7)连接的阀组热气管道(8)，所述阀组热气管道(8)的一端伸出至压力容器(4)后与外部热气管道(7)连接，所述阀组热气管道(8)的另一端设置有相互配合的阀体(9)和锥形阀芯(10)。

3.按照权利要求2所述的一种压力容器的热气循环试验系统，其特征在于：所述阀体(9)为连接在阀组热气管道(8)端部的锥形管道，所述阀组热气管道(8)的直径由靠近阀组热气管道(8)的一端向远离阀组热气管道(8)的一端逐渐向内收缩。

4.按照权利要求2所述的一种压力容器的热气循环试验系统，其特征在于：所述阀杆推动器(3)布设在压力容器(4)的外侧且其与锥形阀芯(10)之间通过阀杆(11)连接，所述阀杆(11)的一端固定在锥形阀芯(10)上，所述阀杆(11)的另一端穿过整个阀组热气管道(8)后与阀杆推动器(3)相互连接。

5.按照权利要求4所述的一种压力容器的热气循环试验系统，其特征在于：所述阀组热气管道(8)上对称连接有两个供柔性补热管道(5)连接的管道接头(13)，所述管道接头(13)布设在压力容器(4)内，所述阀组热气管道(8)上的两个管道接头(13)分别通过一个柔性补热管道(5)与另一个阀组热气管道(8)上的两个管道接头(13)相互连通，两个所述柔性补热管道(5)相对布设。

6.按照权利要求5所述的一种压力容器的热气循环试验系统，其特征在于：所述管道接头(13)为弯管接头，所述管道接头(13)的一端通过法兰安装在阀组热气管道(8)上，所述管道接头(13)的另一端连接在柔性补热管道(5)的端部。

7.按照权利要求5所述的一种压力容器的热气循环试验系统，其特征在于：所述阀杆(11)上安装有用于启闭管道接头(13)的环形换向体(12)，所述环形换向体(12)位于阀组热气管道(8)内。

8.按照权利要求1所述的一种压力容器的热气循环试验系统，其特征在于：所述阀杆推动器(3)为气缸，所述阀杆(11)伸出至压力容器(4)外的一端连接在阀杆推动器(3)的活塞上。

9.一种利用如权利要求1所述系统进行压力容器的热气循环试验的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、试验准备，过程如下：

步骤101、测量压力容器(4)的内腔尺寸，根据压力容器(4)内腔长度，确定柔性补热管道(5)的长度，使柔性补热管道(5)能够平滑的安装在压力容器(4)内且其具有足够的长度；

步骤102、在压力容器(4)内安装两个加补热两用阀组，通过两个柔性补热管道(5)将两个加补热两用阀组连接，连接管道加热器(1)和风机(2)，通过外部热气管道(7)将管道加热器(1)和一个加补热两用阀组连接，通过外部热气管道(7)将风机(2)和另一个加补热两用阀组连接；

所述加补热两用阀组包括与外部热气管道(7)连接的阀组热气管道(8)，所述阀组热气管道(8)的一端伸出至压力容器(4)后与外部热气管道(7)连接，所述阀组热气管道(8)的另一端设置有相互配合的阀体(9)和锥形阀芯(10)，所述阀杆推动器(3)布设在压力容器(4)的外侧且其与锥形阀芯(10)之间通过阀杆(11)连接，所述阀杆(11)的一端固定在锥形阀芯(10)上，所述阀组热气管道(8)上对称连接有两个供柔性补热管道(5)连接在管道接头(13)；

步骤103、对压力容器(4)内用干燥的氮气或纯净的空气进行吹扫并进行密封；

步骤二、参数设定和数据采集：利用键盘设定管道加热器(1)的加热温度和风机(2)的初始转速，通过键盘设定压力容器(4)所需要的预设温度和预设压力，通过温度传感器(14)采集压力容器(4)内腔温度，通过压力传感器(15)采集压力容器(4)内腔压力，温度传感器(14)和压力传感器(15)将输出的数据实时上传至控制器(16)；

步骤三、压力容器内腔循环加热，过程如下：

步骤301、加热压力容器内腔的空气：关闭加压管路(6)，通过控制器(16)启动阀杆推动器(3)，使阀杆推动器(3)推动阀杆(11)，阀组热气管道(8)与压力容器(4)的内腔连通，通过控制器(16)控制风机(2)启动，压力容器(4)内腔的空气在风机(2)的作用下经一个阀组热气管道(8)进入管道加热器(1)加热后，通过另一个阀组热气管道(8)进入压力容器(4)内，使压力容器(4)内部温度升高；

步骤302、判断压力容器内腔的温度是否达到预设温度：当温度传感器(14)采集的温度数值达到预设温度时，执行步骤303；否则，执行步骤301；

步骤303、压力容器的保温：通过控制器(16)启动阀杆推动器(3)，使阀杆推动器(3)拉动阀杆(11)，两个阀组热气管道(8)均通过管道接头(13)与柔性补热管道(5)相互连通，两个柔性补热管道(5)内的空气在风机(2)的作用下经一个阀组热气管道(8)进入管道加热器(1)加热后，通过另一个阀组热气管道(8)再次进入两个柔性补热管道(5)内，通过柔性补热管道(5)对压力容器(4)进行热辐射保温；

步骤四、压力容器内腔加压，过程如下：

步骤401、打开加压管路进行加压：加压管路(6)上设置有与控制器(16)连接的压力阀(17)，通过控制器(16)打开压力阀(17)，通过加压管路(6)向压力容器(4)内充入氮气，随着氮气不断的向压力容器(4)内充入，压力容器(4)内的温度逐渐下降，当压力传感器(15)采集的压力数值达到预设压力时，关闭压力阀(17)，停止加压，此时压力容器(4)内的温度低于预设温度；

步骤402、通过控制器(16)提高风机(2)的转速，压力容器(4)内腔温度在柔性补热管道(5)的热辐射作用下逐渐升高，当温度传感器(14)采集的温度数值达到预设温度时，通过控制器(16)降低风机(2)的转速至初始转速；

步骤403、保持24小时观察试验过程中，压力容器(4)有无异响，内腔压力有无变化，当压力容器(4)无异响且内腔压力无变化时，说明压力容器(4)的板材质量合格，执行步骤五；当压力容器(4)有异响或内腔压力有变化时，说明压力容器(4)存在质量问题，停止试验，检验人员对压力容器(4)进行全面检查；

步骤五、试验结束，检查压力容器状况：通过控制器(16)关闭风机(2)，当压力容器(4)内的温度降低至室温时，检验人员检查压力容器(4)的焊缝是否存在裂缝，若压力容器(4)的焊缝存在裂缝，说明压力容器(4)焊接质量不合格，对裂缝位置进行补焊；若压力容器(4)的焊缝不存在裂缝，证明压力容器(4)整体质量和合格。