管道法兰测试系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种管道法兰测试系统，属于工件测试领域。该系统包括第一管道、第二管道、以及将第一管道和第二管道连接成第三管道的待测法兰，第三管道两端分别密封设置有第一盲板和第二盲板，系统还包括：用于向第三管道内输送介质的加压装置、用于为第三管道加热的加热装置、设于第一管道和第二管道连接处的密封的测漏空腔、设于测漏空腔内的第一温度传感器和第一压力传感器以及处理模块，待测法兰位于测漏空腔内；处理模块分别与第一温度传感器和第一压力传感器电连接；处理模块，用于根据第一温度传感器和第一压力传感器测得的数据，分析待测法兰是否泄漏，并在待测法兰泄漏时计算泄漏率。
【专利说明】管道法兰测试系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及工件测试领域，特别涉及一种管道法兰测试系统。
【背景技术】
[0002] 法兰连接是石油化工设备中常用的连接方式，因其具有易于拆卸安装的优点，广 泛应用于石化、核电、冶金、制药等行业的压力容器及管道中。随着经济发展与能源供应的 矛盾日益突出，炼油及化工技术迅速发展，各种炼化装置中普遍存在高温高压工况。在高温 高压操作条件下，法兰可能发生偏转、翘曲、蠕变等变化，从而造成法兰泄漏；同时，法兰泄 漏是石油化工等企业发生重大事故的主要原因之一。但是目前，并没有合适的测试系统来 对法兰是否泄漏及其泄漏率进行检测。
【发明内容】
[0003] 为了解决现有技术中没有合适的测试系统来对法兰是否泄漏及其泄漏率进行检 测的问题，本发明实施例提供了一种管道法兰测试系统。所述技术方案如下：
[0004] 本发明实施例提供了一种管道法兰测试系统，包括第一管道、第二管道、以及将所 述第一管道和所述第二管道连接成第三管道的待测法兰，所述第三管道两端分别密封设置 有第一盲板和第二盲板，所述系统还包括：
[0005] 用于向所述第三管道内输送介质的加压装置、用于为所述第三管道加热的加热装 置、设于所述第一管道和所述第二管道连接处的密封的测漏空腔、设于所述测漏空腔内的 第一温度传感器和第一压力传感器、以及处理模块，所述待测法兰位于所述测漏空腔内；
[0006] 所述处理模块分别与所述第一温度传感器和第一压力传感器电连接；
[0007] 所述处理模块，用于根据所述第一温度传感器和第一压力传感器测得的数据，分 析所述待测法兰是否泄漏，并在所述待测法兰泄漏时计算泄漏率。
[0008] 在本发明实施例的一种实现方式中，所述加压装置包括：
[0009] 用于向所述第三管道内输送介质的泵或者空气压缩机，以及用于测量所述第三管 道内压力的第二压力传感器，所述第二压力传感器设于所述第三管道内，所述处理模块与 所述第二压力传感器电连接。
[0010] 在本发明实施例的另一种实现方式中，所述第一盲板焊接在所述第三管道一端， 且所述第一盲板上设有传输孔，所述加压装置的输出端通过管道与所述传输孔连接。
[0011] 在本发明实施例的另一种实现方式中，所述管道上设有用于开启和停止传输介质 的开关阀。
[0012] 在本发明实施例的另一种实现方式中，所述加热装置包括：设于所述第三管道内 的加热器、设于所述第三管道外的控制所述加热器的电柜以及用于测量所述第三管道内温 度的第二温度传感器，所述第二温度传感器设于所述第三管道内，所述加热器与所述电柜 电连接，所述处理模块与所述第二温度传感器电连接。
[0013] 在本发明实施例的另一种实现方式中，所述第二盲板可拆卸安装在所述第三管道 另一端，所述第二盲板上设有通孔，所述加热器与所述电柜通过连接线连接，所述连接线穿 过所述通孔。
[0014] 在本发明实施例的另一种实现方式中，所述测漏空腔上设有用于充入所述介质的 输入阀、用于在充入介质时排出气体的排气阀以及用于排出所述介质的泄压阀，所述输入 阀和所述排气阀设于所述测漏空腔的顶部，所述泄压阀设于所述测漏空腔的底部。
[0015] 在本发明实施例的另一种实现方式中，所述系统还包括：设置在所述待测法兰外 表面和所述第三管道表面的多个应变片、以及与所述多个应变片连接的应变仪，所述应变 仪与所述处理模块电连接；
[0016] 所述处理模块，还用于根据所述应变仪测得的数据，分析所述待测法兰的应力。
[0017] 在本发明实施例的另一种实现方式中，所述多个应变片分别设置在所述待测法兰 的法兰盘外壁和颈椎段，以及所述第三管道与所述待测法兰连接处所述第三管道的圆筒段 上。
[0018] 在本发明实施例的另一种实现方式中，所述第三管道上还设有用于在所述第三管 道内压力超过待测压力时，进行泄压的管道泄压阀，所述管道泄压阀设于所述第三管道底 部。
[0019] 本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
[0020] 通过待测法兰将第一管道和第二管道连接成为第三管道，并在第三管道两端设置 第一盲板和第二盲板，在第一管道和第二管道连接处的设置测漏空腔，通过加压装置为第 三管道提供压力，通过加热装置为第三管道提供温度，使第三管道内的温度和压力达到预 设测试环境，在该环境下，通过第一温度传感器和第一压力传感器测量测漏空腔中的温度 和压力，处理模块根据第一温度传感器和第一压力传感器测得的数据，分析待测法兰是否 泄漏，并在待测法兰泄漏时计算泄漏率，从而实现了对法兰的泄漏检测。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使 用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于 本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他 的附图。
[0022] 图1是本发明实施例提供的管道法兰测试系统结构示意图；
[0023] 图2是本发明实施例提供的图1中A处的局部放大示意图。
【具体实施方式】
[0024] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方 式作进一步地详细描述。
[0025] 实施例
[0026] 本发明实施例提供了一种管道法兰测试系统，参见图1和图2,该系统包括第一管 道11a、第二管道lib、以及将第一管道11a和第二管道lib连接成第三管道11的待测法兰 12,第三管道11两端分别密封设置有第一盲板11c和第二盲板lld，该系统还包括：
[0027] 用于向第三管道11内输送介质的加压装置13、用于为第三管道11加热的加热装 置14、设于第一管道11a和第二管道lib连接处的密封的测漏空腔15、设于测漏空腔15内 的第一温度传感器16c和第一压力传感器16d、以及处理模块17,待测法兰12位于测漏空 腔15内。
[0028] 处理模块17分别与第一温度传感器16c和第一压力传感器16d电连接。
[0029] 处理模块17,用于根据第一温度传感器16c和第一压力传感器16d测得的数据，分 析待测法兰12是否泄漏，并在待测法兰12泄漏时计算泄漏率。
[0030] 该管道法兰测试系统，利用加压装置为管道法兰连接系统提供高压环境，利用电 加热装置为管道法兰提供高温环境，可以做多组温度和压力情况下的测试；这套装置不仅 能检查出是否发生泄漏，还可以测量待测法兰连接在高温高压条件下的泄漏率；此测试系 统适用于液体介质和气体介质。
[0031] 具体地，这里连接第一管道11a和第二管道lib的待测法兰12包括第一待测法兰 12a和第二待测法兰12b，第一待测法兰12a和第二待测法兰12b采用固定螺栓12c连接， 且在两待测法兰间设有垫片12d,从而保证密封性能。而第一待测法兰12a与第一管道11a 之间焊接，第二待测法兰12b与第二管道lib之间焊接。
[0032] 具体地，测漏空腔15可以是一个密封箱体，在密封箱体上开设相对的两通孔，用 于供第三管道11穿过该测漏空腔15,测漏空腔15设置在第一管道11a和第二管道lib连 接处，从而对待测法兰12的性能进行测试。为了保证密封性能，在测漏空腔15的通孔与第 三管道11间可设置用于密封的材料或零件。
[0033] 在本发明实施例中，加压装置13包括：用于向第三管道11内输送介质的泵或者 空气压缩机13c，以及用于测量第三管道11内压力的第二压力传感器16a，第二压力传感器 16a设于第三管道11内，处理模块17与第二压力传感器16a电连接。
[0034] 在加压过程中，根据第二压力传感器16a测得的数据，通过控制泵或者空气压缩 机13c工作，可以将第三管道11内压力控制在待测压力。
[0035] 在本发明实施例的一种实现方式中，第一盲板11c焊接在第三管道11 一端，且第 一盲板11c上设有传输孔111，加压装置13的输出端通过管道13a与传输孔111连接，具体 地是泵或者空气压缩机13c的输出端通过管道13a与传输孔111连接。为了保证密封性能 在管道13a与传输孔111间设有用于密封的材料或零件。
[0036] 这种焊接方式，可以提高第三管道11的密封性。当然，除了这种焊接方式外，还可 以采用可拆卸的连接方式实现，例如螺栓连接等。
[0037] 进一步地，管道13a上还可以设置用于开启和停止传输介质的开关阀13b。
[0038] 在本发明实施例中，加热装置14包括：设于第三管道11内的加热器14a、设于第 三管道11外的控制加热器14a的电柜14b以及用于测量第三管道11内温度的第二温度传 感器16b，第二温度传感器16b设于第三管道11内，加热器14a与电柜14b电连接，处理模 块17与第二温度传感器16b电连接。
[0039] 在加热过程中，根据第二温度传感器16b测得的数据，通过电柜14b控制加热器 14a工作，可以将第三管道11内温度控制在待测温度。
[0040] 在本发明实施例的一种实现方式中，第二盲板lid可拆卸安装在第三管道11另一 端，例如采用图中螺栓112实现可拆卸连接，并在第二盲板lid和第三管道11间设置垫片， 第二盲板lid上设有通孔（图未示出），加热器14a与电柜14b通过连接线141连接，连接 线141穿过通孔。为了保证密封性能在连接线141与通孔间设有用于密封的材料或零件。
[0041] 第二盲板lid可拆卸在第三管道11上，方便安装和拆除，从而方便将加热器14a 放入第三管道11中，或从第三管道11中拆除。当然，除了这种可拆卸连接方式外，还可以 采用焊接方式实现，从而提高密封性能。
[0042] 在本发明实施例中，测漏空腔15上设有用于充入介质的输入阀15a、用于在充入 介质时排出气体的排气阀15b以及用于排出介质的泄压阀15c，输入阀15a和排气阀15b设 于测漏空腔15的顶部，泄压阀15c设于测漏空腔15的底部。
[0043] 在本发明实施例中，第三管道11上设有用于在充入介质时排气的阀门lie。
[0044] 在本发明实施例中，第三管道11上还设有用于在第三管道11内压力超过待测压 力时，进行泄压的管道泄压阀Ilf，管道泄压阀Ilf设于第三管道11底部。
[0045] 在本发明实施例的一种实现方式中，该系统还包括：设置在待测法兰12外表面和 第三管道11表面的多个应变片18、以及与多个应变片18连接的应变仪19,应变仪19与处 理模块17电连接；
[0046] 处理模块17,还用于根据应变仪19测得的数据，分析待测法兰12的应力。从而获 得应力随时间的变化规律。
[0047] 具体地，应变片18和应变仪19之间、应变仪19和处理模块17之间均采用排线连 接。
[0048] 具体地，多个应变片18分别设置在待测法兰12的法兰盘外壁121和颈椎段122， 以及第三管道11与待测法兰12连接处第三管道11的圆筒段上。每个部分的应变片反映 的是该部分的实测应力，用于对该部分进行强度分析、密封分析、安全评定。
[0049] 其中，处理模块17可以是个人计算机或者移动终端。处理模块17的显示功能可 以提供第二温度传感器16a、第二压力传感器16b、第一温度传感器16c和第一压力传感器 16d，以及应变仪19测得的数据。
[0050] 进一步地，该系统还包括支架llg，第三管道11设于支架llg上，用于对整个系统 起支撑作用。
[0051] 下面对该测试系统的原理做详细说明：
[0052] 管道法兰测试系统工作前，处理模块（计算机）和应变仪开机预热。
[0053] 管道法兰测试系统工作时，泵或空气压缩机将介质充入第三管道内，并观察第二 压力传感器测得的压力值，当压力值调节到待测压力时，停止充入介质。
[0054] 若第三管道内介质为液体，则测漏空腔中初始状态下充入相同的液体，并记录初 始的工作温度及压力；若第三管道内介质为气体，则测漏空腔中初始状态下充入相同的气 体，并记录初始的工作温度及压力。
[0055] 开启加热装置，凭借第二温度传感器将介质温度调节到待测温度。如若压力在升 温后变大，超过测试压力，可通过管道泄压阀调节。
[0056] 当第三管道及测漏空腔内充入介质后对第三管道内介质进行加热，由于热传递及 对流的作用测漏空腔中的介质的温度会上升，到达近乎与第三管道内介质相等的温度，在 这段过程中第三管道及测漏空腔内介质的温度、压力传感器检测到的数据都呈上升趋势， 此数据由处理模块直接实时显示。
[0057] 在高温工况（待测温度和压力）下，保压足够长的时间，测漏空腔的第一温度传感 器和第一压力传感器测得的数据如不满足气态方程或液体的温度体积变化规律，即在此过 程中若第三管道内压力示数变小，测漏空腔压力示数变大，则可判断发生泄漏。判断待测法 兰泄漏时，按下述方法进行计算泄漏率。另外，通过应变仪和处理模块共同监测待测法兰上 的应力变化。
[0058] 具体地，泄漏率可以通过下述公式计算：
[0059] 当泄漏介质为气体时，测漏空腔中的气体质量为：
【权利要求】
1. 一种管道法兰测试系统，包括第一管道、第二管道、以及将所述第一管道和所述第 二管道连接成第三管道的待测法兰，所述第三管道两端分别密封设置有第一盲板和第二盲 板，其特征在于，所述系统还包括： 用于向所述第三管道内输送介质的加压装置、用于为所述第三管道加热的加热装置、 设于所述第一管道和所述第二管道连接处的密封的测漏空腔、设于所述测漏空腔内的第一 温度传感器和第一压力传感器、以及处理模块，所述待测法兰位于所述测漏空腔内； 所述处理模块分别与所述第一温度传感器和第一压力传感器电连接； 所述处理模块，用于根据所述第一温度传感器和第一压力传感器测得的数据，分析所 述待测法兰是否泄漏，并在所述待测法兰泄漏时计算泄漏率。
2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述加压装置包括： 用于向所述第三管道内输送介质的泵或者空气压缩机，以及用于测量所述第三管道内 压力的第二压力传感器，所述第二压力传感器设于所述第三管道内，所述处理模块与所述 第二压力传感器电连接。
3. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一盲板焊接在所述第三管道一端， 且所述第一盲板上设有传输孔，所述加压装置的输出端通过管道与所述传输孔连接。
4. 根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述管道上设有用于开启和停止传输介 质的开关阀。
5. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述加热装置包括：设于所述第三管道内 的加热器、设于所述第三管道外的控制所述加热器的电柜以及用于测量所述第三管道内温 度的第二温度传感器，所述第二温度传感器设于所述第三管道内，所述加热器与所述电柜 电连接，所述处理模块与所述第二温度传感器电连接。
6. 根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第二盲板可拆卸安装在所述第三管 道另一端，所述第二盲板上设有通孔，所述加热器与所述电柜通过连接线连接，所述连接线 穿过所述通孔。
7. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述测漏空腔上设有用于充入所述介质 的输入阀、用于在充入介质时排出气体的排气阀以及用于排出所述介质的泄压阀，所述输 入阀和所述排气阀设于所述测漏空腔的顶部，所述泄压阀设于所述测漏空腔的底部。
8. 根据权利要求1-7任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：设置在所述待 测法兰外表面和所述第三管道表面的多个应变片、以及与所述多个应变片连接的应变仪， 所述应变仪与所述处理模块电连接； 所述处理模块，还用于根据所述应变仪测得的数据，分析所述待测法兰的应力。
9. 根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述多个应变片分别设置在所述待测法 兰的法兰盘外壁和颈椎段，以及所述第三管道与所述待测法兰连接处所述第三管道的圆筒 段上。
10. 根据权利要求1-7任一项所述的系统，其特征在于，所述第三管道上还设有用于在 所述第三管道内压力超过待测压力时，进行泄压的管道泄压阀，所述管道泄压阀设于所述 第三管道底部。
【文档编号】G01M3/28GK104101470SQ201410290939
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年6月25日 优先权日:2014年6月25日
【发明者】郑小涛, 王明伍, 喻九阳, 程诗, 龚程, 郑鹏, 叶萌, 陈瑶 申请人:武汉工程大学