[發(fā)明專利]模擬耦合工況下法蘭墊片密封性能的試驗裝置

有效

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• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN111141459B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭巖寶;張政;王德國
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)(北京)
• 主分類號: G01M3/22
• 分類號: G01M3/22;G01M13/00;G01M7/02
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 陳燁;張印鐸

本發(fā)明公開了一種模擬耦合工況下法蘭墊片密封性能的試驗裝置，該裝置包括：試樣安裝系統(tǒng)、底盤、振動臺、固定臺架、交變載荷施加系統(tǒng)、泄漏檢測系統(tǒng)、控制與傳感系統(tǒng)，試樣安裝系統(tǒng)包括：上法蘭管道、下法蘭管道、上法蘭、下法蘭和連接件，交變載荷施加系統(tǒng)包括：用于向試樣安裝系統(tǒng)施加垂直交變載荷的軸向執(zhí)行機構(gòu)，用于向試樣安裝系統(tǒng)施加水平交變載荷的徑向執(zhí)行機構(gòu)；泄漏檢測系統(tǒng)包括：密封罩設(shè)在試樣安裝系統(tǒng)外圍的泄漏檢測腔，試驗氣源、通過氣體輸送管道與試驗氣源相連通的氣體泄漏檢測器，控制與傳感系統(tǒng)包括：位移傳感器、壓力傳感器，力傳感器，溫度傳感器；處理器，主機。本發(fā)明能夠模擬耦合工況下法蘭墊片密封性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及密封性能試驗裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種模擬耦合工況下法蘭墊片密封性能的試驗裝置。

背景技術(shù)

本部分的描述僅提供與本發(fā)明公開相關(guān)的背景信息，而不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。

目前，整個能源運輸領(lǐng)域中，運輸過程安全高效并且達到資源的合理分配利用是現(xiàn)階段最大的挑戰(zhàn)。如今在各個能源工程領(lǐng)域里，站場和管道的運輸方式是能滿足這一嚴苛要求的最主要形式。

在天然氣集輸系統(tǒng)中，燃氣站場占有至關(guān)重要的比重，其可靠性在很大程度上會影響整個管輸系統(tǒng)的安全。在燃氣站場，法蘭泄漏成為站場最常見的泄漏形式。一旦發(fā)生燃氣泄漏，會造成經(jīng)濟財產(chǎn)損失和環(huán)境污染，甚至造成重大的人員傷亡事故。其中，在法蘭墊片連接系統(tǒng)中，墊片是整個系統(tǒng)中最重要的密封元件。整個系統(tǒng)的密封性能主要取決于該法蘭墊片。

具體的，操作工況時介質(zhì)內(nèi)壓引起的軸向力使法蘭壓緊面和墊片發(fā)生分離，此時，主要靠墊片的回彈量來補償，墊片的回彈性能決定了連接的緊密性。而墊片的蠕變和松弛是造成高溫密封連接泄漏率增大的重要原因。因此，墊片的密封性能表征了泄漏率與介質(zhì)壓力、墊片殘余壓緊應(yīng)力和溫度等的一系列關(guān)系，是法蘭連接系統(tǒng)密封能力的一項綜合性指標。

在實際運輸過程中，管道內(nèi)部介質(zhì)的湍流，管徑變化和彎頭的存在都會引發(fā)管道振動且無法避免和消除。這種振動極易引起法蘭墊片連接系統(tǒng)尤其是墊片的磨損行為。這種微動磨損會嚴重的影響和破壞整個連接系統(tǒng)與墊片的密封性能。因此，對于法蘭墊片連接系統(tǒng)，在交變載荷振動、溫度變化等耦合條件下，對其密封性性能的研究就顯得十分重要，這一點對提高燃氣站場法蘭墊片連接系統(tǒng)密封可靠性具有重大意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決上述單一或耦合工況下法蘭墊片密封性能檢測問題，提供了一種模擬耦合工況下法蘭墊片密封性能的試驗裝置，具體的，能夠模擬測定法蘭墊片連接系統(tǒng)在施加軸向力、徑向力、不同頻率振動以及環(huán)境溫度、內(nèi)壓變化影響下法蘭墊片密封性能。

本申請實施方式公開了一種模擬耦合工況下法蘭墊片密封性能的試驗裝置，該模擬耦合工況下法蘭墊片密封性能的試驗裝置包括：試樣安裝系統(tǒng)、底盤、振動臺、固定臺架、交變載荷施加系統(tǒng)、泄漏檢測系統(tǒng)、控制與傳感系統(tǒng)，所述試樣安裝系統(tǒng)包括：上法蘭管道、下法蘭管道、上法蘭、下法蘭和連接件，所述上法蘭管道具有第一開口端和第一封閉端，所述上法蘭設(shè)置在所述第一開口端處，所述下法蘭管道具有第二開口端和第二封閉端，所述下法蘭設(shè)置在所述第二開口端處，所述上法蘭和下法蘭通過所述連接件相配合后形成用于安裝墊片的環(huán)形空間，所述上法蘭管道和下法蘭管道之間形成密封腔；所述底盤與所述下法蘭管道的第二封閉端相固定，并安裝在所述振動臺上；所述振動臺用于提供震源；所述固定臺架用于將所述交變載荷施加系統(tǒng)安裝在試驗臺上；所述交變載荷施加系統(tǒng)包括：用于向所述試樣安裝系統(tǒng)施加垂直交變載荷的軸向執(zhí)行機構(gòu)，用于向所述試樣安裝系統(tǒng)施加水平交變載荷的徑向執(zhí)行機構(gòu)；所述泄漏檢測系統(tǒng)包括：密封罩設(shè)在所述試樣安裝系統(tǒng)外圍的泄漏檢測腔，試驗氣源、通過氣體輸送管道與所述試驗氣源相連通的氣體泄漏檢測器，所述氣體輸送管道的末端伸入所述密封腔中；所述控制與傳感系統(tǒng)包括：用于測量所述上法蘭管道位移量的位移傳感器、用于測量所述密封腔內(nèi)壓力的壓力傳感器，用于測量所述試樣安裝系統(tǒng)所受作用力的力傳感器，用于測量所述泄漏檢測腔的溫度的溫度傳感器；與所述位移傳感器、壓力傳感器、力傳感器、溫度傳感器連接的處理器，與所述處理器連接的主機。