[實用新型]一種用于復合管塌陷試驗的工裝

有效

• 申請號: 201420448517.2
• 申請日: 2014-08-10
• 公開（公告）號: CN204064981U
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發明（設計）人: 黃鵬;楊曉慧;劉兵;田振宇
• 申請（專利權）人: 中國航天科技集團公司第四研究院四0一所
• 主分類號: G01N25/00
• 分類號: G01N25/00
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 陳星

技術領域

本實用新型涉及復合管塌陷試驗技術領域，具體為一種用于復合管塌陷試驗的工裝。

背景技術

復合管塌陷試驗是要求復合管壁溫度在一定時間內均勻升至指定值并保溫，觀察管道內襯是否發生失穩，從而確定在外防腐及正常使用狀態時管道會不會因內襯變形而發生失效的試驗。

由于該試驗本身是一項新設試驗，尚無對應工裝，而且試件及試驗本身也存在以下技術問題：

1、試件較長(約10米～12米)且吸熱量較大，需要考慮試驗場地有限的電功率能否滿足加熱需求的問題；

2、保溫過程要求管壁溫度誤差在±％2范圍內，所以對溫控方式要求較為嚴格；

3、由于輻射傳熱過程中帶有空氣對流傳熱，怎樣保證管壁溫度均勻性也是難點之一；

4、試驗過程中需要動態采集溫度數據，操作人員用上位機進行遠程控制也是需求之一。

發明內容

為解決現有技術存在的問題，本實用新型提出了一種用于復合管塌陷試驗的工裝，在管道外壁均勻的覆蓋一層石英棒進行輻射加熱，在供電回路中串入固態繼電器，通過歐姆龍溫控儀表調節占空比的方式，控制管壁升溫并使溫度最終穩定在設定值。

本實用新型的技術方案為：

所述一種用于復合管塌陷試驗的工裝，其特征在于：所述工裝為可沿軸向剖展開的筒段結構，筒段內徑大于復合管直徑；筒段內壁鋪有石棉層，在筒段內壁上還固定有若干沿筒段軸向的石英棒，石英棒沿筒段周向均勻分布；且沿筒段周向，石英棒均勻分為4個組，每組對應一個溫度控制儀獨立控制；所述溫度控制儀包括溫度采集點和固態繼電器，溫度采集點貼在每組石英棒對應復合管位置的中部，根據溫度采集點采集的溫度反饋控制固態繼電器的通斷；溫度采集點采集的溫度同時同步傳輸給遠程存儲顯示裝置。

有益效果

1、在以往的類似試驗中都需要在工裝內部通循環水降溫的方式來防止試驗現場溫度過高，但本試驗中試驗件較長且吸熱量大，在通循環水散熱的情況下無法將管壁加熱至指定溫度。針對該問題，在工裝內壁鋪上石棉層并進行密封，阻止了熱量散失，增強了保溫效果，有效利用了電功率，而且防止了石棉在加熱過程中的冒煙現象。

2、以往加熱試驗保溫過程較短，通常采用溫度到達立即斷電，然后進行加載的方式。本次試驗保溫時間較長(15分鐘以上)且精度要求較高(±％2)，因此加入了溫度控制儀表，在供電回路中接入固態繼電器，根據熱電偶采集實時溫度進行反饋，控制固態繼電器通斷占空比，使誤差穩定在了±％1的范圍，較好的滿足了精度要求。

3、試驗在密閉空間中進行，除了石英棒輻射傳熱外空氣的對流傳熱是導致管壁溫度不均勻的主要原因。為此，采用了分區控溫的辦法，將石英棒劃分為組，每組由一塊溫控表獨立控制，控溫點貼在每組石英棒的正下方，有效的解決了管壁溫度不均勻的問題；

4、試驗過程中需要動態采集溫度數據，由于溫控儀表沒有數據緩存區，所以采用西門子PLC通過MODBUS協議方式與儀表通訊，并建立上位機組態畫面，實現了儀表的遠程控制及溫度數據的實時采集。

附圖說明

圖1：本實用新型的示意圖；

圖2：本實用新型的剖視圖；

其中：1、石英棒；2、石棉層。

具體實施方式

下面結合具體實施例描述本實用新型：

參照附圖1和附圖2，本實用新型中的用于復合管塌陷試驗的工裝為可沿軸向剖展開的筒段結構，試驗時將復合管同軸包覆在工裝內。

筒段內壁鋪有石棉層并進行密封，阻止了熱量散失，增強了保溫效果，有效利用了電功率，而且防止了石棉在加熱過程中的冒煙現象

在筒段內壁上還固定有若干沿筒段軸向的石英棒，石英棒沿筒段周向均勻分布；且沿筒段周向，石英棒均勻分為4個組，每組對應一個溫度控制儀獨立控制，克服了密閉空間內加熱，空氣的對流傳熱是導致管壁溫度不均勻的問題。

溫度控制儀包括溫度采集點和固態繼電器，溫度采集點采用熱電偶，貼在每組石英棒對應復合管位置的中部，由于本試驗保溫時間較長(15分鐘以上)且精度要求較高(±％2)，所以根據溫度采集點采集的溫度反饋控制固態繼電器的通斷，使誤差穩定在了±％1的范圍，較好的滿足了精度要求。

由于試驗過程中需要動態采集溫度數據，而溫控儀表沒有數據緩存區，所以采用西門子PLC通過MODBUS協議方式與儀表通訊，并建立上位機組態畫面，實現了儀表的遠程控制及溫度數據的實時存儲顯示。