機(jī)械管道強(qiáng)度檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)方案

冷俊楊

(中北大學(xué)，山西 太原 030000)

管道的用途很廣泛，主要用在長距離輸送石油和天然氣、給水、排水、供熱、供煤氣、等各種工業(yè)裝置中[1]。管道材料根據(jù)溫度、壓力以及輸送介質(zhì)的不同往往分為以下幾類：一是碳鋼類；二是普通低合金鋼類；三是合金鋼類；四是不銹鋼類；五是有色金屬鋼類；六是非金屬類；七是襯里鋼管類[2]。化工類管道的類別多，因此對(duì)于管道的選取十分重要。

管道的特點(diǎn)是：相互之間有聯(lián)系，且相互影響，長細(xì)之間的比例較大，很容易失衡，受力情況復(fù)雜；組分很多，各自有不同的特點(diǎn)和技術(shù)要求[3]。所以生產(chǎn)出的石油化工機(jī)械管道其強(qiáng)度都各有不同。

在企業(yè)面臨選擇不同廠家的石油化工機(jī)械管道時(shí)，需要進(jìn)行強(qiáng)度檢測(cè)以及試壓，試壓是檢驗(yàn)管道工程質(zhì)量和保證管道安全運(yùn)行的重要手段，也是提高管道輸送量的依據(jù)[4]，現(xiàn)有技術(shù)中大多簡單的采用壓板來夾緊管道，測(cè)試管道強(qiáng)度，但此類方法存在檢測(cè)精度不高、數(shù)值受人力使用因素的影響較大、固定不足等缺點(diǎn)。該裝置提供了一種新的方法來解決上述背景中出現(xiàn)的技術(shù)問題。

1 裝置結(jié)構(gòu)

包括檢測(cè)裝置外殼，檢測(cè)裝置外殼一側(cè)設(shè)有啟動(dòng)開關(guān)，檢測(cè)裝置外殼內(nèi)部設(shè)有檢測(cè)機(jī)構(gòu)，檢測(cè)機(jī)構(gòu)包括液壓室，液壓室內(nèi)部設(shè)有液壓管，液壓管貫穿液壓室，液壓管上設(shè)有液壓泵，液壓管位于液壓泵的輸入端，液壓泵通過啟動(dòng)開關(guān)與外部電源電性連接，液壓泵兩側(cè)對(duì)稱設(shè)有壓力管，壓力管位于液壓泵的輸出端，壓力管上設(shè)有液壓缸，液壓缸與壓力管相連通，液壓缸內(nèi)部設(shè)有壓力表，壓力表上設(shè)有限位塊，限位塊與液壓缸內(nèi)壁相連接，限位塊上設(shè)有液壓活塞，液壓活塞貼合與液壓缸內(nèi)壁，液壓活塞上設(shè)有壓力桿，壓力桿貫穿液壓活塞，壓力桿上設(shè)有壓力墊片，壓力墊片上設(shè)有管道樣品，管道樣品下對(duì)稱設(shè)有彎曲傳感器，彎曲傳感器與啟動(dòng)開關(guān)電性連接，管道樣品兩側(cè)對(duì)稱設(shè)有固定桿，固定桿與檢測(cè)裝置外殼內(nèi)壁相連接。液壓缸外圍設(shè)有固定架，固定架內(nèi)部設(shè)有固定孔，液壓缸通過固定孔與固定架相連接。檢測(cè)裝置外殼上設(shè)有水平尺，水平尺上設(shè)有壓力彈簧。固定桿外圍對(duì)稱設(shè)有固定支架。檢測(cè)裝置外殼內(nèi)部另設(shè)有監(jiān)控?cái)z像頭，監(jiān)控?cái)z像頭與外部顯示屏幕電性連接。檢測(cè)裝置外殼下設(shè)有底座。

圖1 主結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 The main structure of the device

圖2 A處的局部放大圖Fig.2 Partial enlargement at A

圖3 固定桿的立體圖Fig.3 Stereogram of fixed Rod

圖4 液壓缸的剖視圖Fig.4 Cutaway view of hydraulic cylinder

附圖標(biāo)記：

1、檢測(cè)裝置外殼；2、啟動(dòng)開關(guān)；3、液壓室；4、液壓管；5、液壓泵；6、壓力管；7、液壓缸；8、壓力表；9、限位塊；10、液壓活塞；11、壓力桿；12、壓力墊片；13、管道樣品；14、彎曲傳感器；15、固定桿；16、固定架；17、固定孔；18、水平尺；19、固定支架；20、監(jiān)控?cái)z像頭；21、底座；22、壓力彈簧。

2 實(shí)施方案

結(jié)合附圖以及具體實(shí)施方式，對(duì)裝置做出進(jìn)一步的描述。

2.1 實(shí)施方案例一

請(qǐng)參閱圖1～圖4，該裝置包括檢測(cè)裝置外殼，檢測(cè)裝置外殼一側(cè)設(shè)有啟動(dòng)開關(guān)，檢測(cè)裝置外殼內(nèi)部設(shè)有檢測(cè)機(jī)構(gòu)，檢測(cè)機(jī)構(gòu)包括液壓室，液壓室內(nèi)部設(shè)有液壓管，液壓管貫穿液壓室，液壓管上設(shè)有液壓泵，液壓管位于液壓泵的輸入端，液壓泵通過啟動(dòng)開關(guān)與外部電源電性連接，液壓泵兩側(cè)對(duì)稱設(shè)有壓力管，壓力管位于液壓泵的輸出端，壓力管上設(shè)有液壓缸，液壓缸與壓力管相連通，液壓缸內(nèi)部設(shè)有壓力表，壓力表上設(shè)有限位塊，限位塊與液壓缸內(nèi)壁相連接，限位塊上設(shè)有液壓活塞，液壓活塞貼合與液壓缸內(nèi)壁，液壓活塞上設(shè)有壓力桿，壓力桿貫穿液壓活塞，壓力桿上設(shè)有壓力墊片，壓力墊片上設(shè)有管道樣品，管道樣品下對(duì)稱設(shè)有彎曲傳感器，彎曲傳感器與啟動(dòng)開關(guān)電性連接，管道樣品兩側(cè)對(duì)稱設(shè)有固定桿，固定桿與檢測(cè)裝置外殼內(nèi)壁相連接。

通過上述方案，設(shè)置啟動(dòng)開關(guān)，按下啟動(dòng)開關(guān)后液壓泵得電，液壓泵得電后通過液壓管將液壓室內(nèi)的液壓油進(jìn)行吸入，再通過壓力管進(jìn)入液壓缸內(nèi)，液壓缸內(nèi)的液壓活塞在液壓油的作用下進(jìn)行移動(dòng)，液壓活塞帶動(dòng)壓力桿進(jìn)行移動(dòng)時(shí)，會(huì)對(duì)管道樣品通過一個(gè)壓力令固定桿達(dá)到固定管道樣品的目的，隨著壓力管承受的壓力不斷增加，管道樣品會(huì)到達(dá)其所能夠達(dá)到的抗彎極限，進(jìn)而管道樣品發(fā)生彎曲，這時(shí)彎曲傳感器感應(yīng)到管道樣品彎曲后會(huì)通過啟動(dòng)開關(guān)令液壓泵進(jìn)行斷電，液壓泵停止，這時(shí)只需要觀察壓力表顯示的壓力即可得出管道的強(qiáng)度(美國標(biāo)準(zhǔn)ASME 31.8規(guī)定允許的管道變形(含彈性變形)為2%；加拿大標(biāo)準(zhǔn)CSA Z662規(guī)定允許的管道塑形變形是2.5%[5]，可利用該標(biāo)準(zhǔn)的壓力值以核算測(cè)得壓力是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn))。

2.2 實(shí)施方案例二

請(qǐng)參閱圖1～圖4，液壓缸外圍設(shè)有固定架，固定架內(nèi)部設(shè)有固定孔，液壓缸通過固定孔與固定架相連接，檢測(cè)裝置外殼上設(shè)有水平尺，水平尺上設(shè)有壓力彈簧，固定桿外圍對(duì)稱設(shè)有固定支架，檢測(cè)裝置外殼內(nèi)部設(shè)有監(jiān)控?cái)z像頭，監(jiān)控?cái)z像頭與外部顯示屏幕電性連接，檢測(cè)裝置外殼下設(shè)有底座。

通過設(shè)置固定架，通過固定孔得以固定液壓缸的目的，通過設(shè)置水平尺，可以清楚的看到管道樣品是否彎曲，令壓力彈簧達(dá)到緩沖水平尺的目的，通過設(shè)置固定支架，固定支架得以固定固定桿的目的，通過設(shè)置監(jiān)控?cái)z像頭，可以通過監(jiān)控?cái)z像頭在外部顯示屏幕上觀察管道樣品的情況，通過設(shè)置底座，達(dá)到便于放置裝置的目的。

2.3 實(shí)施方案總結(jié)

在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，設(shè)置啟動(dòng)開關(guān)，按下啟動(dòng)開關(guān)后液壓泵得電，液壓泵得電后液壓管將液壓室內(nèi)的液壓油進(jìn)行吸入，在壓力管進(jìn)入液壓缸內(nèi)，液壓缸內(nèi)的液壓活塞在液壓油的作用下進(jìn)行移動(dòng)，液壓活塞帶動(dòng)壓力桿進(jìn)行移動(dòng)時(shí)，會(huì)對(duì)管道樣品通過一個(gè)壓力，令固定桿達(dá)到固定管道樣品的目的，隨著壓力管承受的壓力不斷增加，管道樣品會(huì)到達(dá)其所能夠達(dá)到的抗彎極限，進(jìn)而管道樣品發(fā)生彎曲，這時(shí)彎曲傳感器感應(yīng)到管道樣品彎曲后會(huì)啟動(dòng)開關(guān)令液壓泵進(jìn)行斷電，液壓泵停止，這時(shí)只需要觀察壓力表顯示的壓力即可得出管道的強(qiáng)度，通過設(shè)置固定架，通過固定孔得以固定液壓缸的目的，通過設(shè)置水平尺，可以清楚的看到管道樣品是否彎曲，令壓力彈簧達(dá)到緩沖水平尺的目的，通過設(shè)置固定支架，固定支架得以固定固定桿的目的，通過設(shè)置監(jiān)控?cái)z像頭，可以通過監(jiān)控?cái)z像頭在外部顯示屏幕上觀察管道樣品的情況，通過設(shè)置底座，達(dá)到便于放置裝置的目的。

3 結(jié) 語

該裝置適用于化工生產(chǎn)的各種管道設(shè)備，使管道的壓力測(cè)試的方式更為自動(dòng)化、現(xiàn)代化，減少由人工操作帶來的誤差。而且作為自動(dòng)化儀器，相對(duì)于人的手工操作可能帶來安全事故的缺點(diǎn)，該裝置具有防止由于人口操作失誤帶來的安全隱患的優(yōu)點(diǎn)。在該裝置投入生產(chǎn)使用后，將會(huì)降低經(jīng)濟(jì)投入成本、提高安全系數(shù)以及節(jié)約時(shí)間成本。另外該裝置不局限于選取管道，也可適用于管道強(qiáng)度壓力的質(zhì)量檢測(cè)。