СТЕНД ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ
STAND FOR HYDRAULIC TESTS

Изобретение относится к устройствам для испытаний и может быть использовано при проведении гидравлических испытаний на прочность и герметичность укрупненных заготовок (сборок) с кранами шаровыми, соединительными деталями трубопроводов и другой трубопроводной арматурой на открытой площадке.
Известно, что в соответствии с «Инструкцией по проведению гидравлических испытаний трубопроводов повышенным давлением» ВН 39-1.9-004-98 сущность испытаний повышенным давлением заключается в нагружении участка трубопровода до заданного уровня давления или достижения металлом труб фактического предела текучести и последующей проверке на герметичность (п. 1.2). В результате проведения испытаний достигается:
выявление дефектов, критических при испытательном давлении;
выявление утечек;
снижение овальности труб;
снижение локальных напряжений, возникающих при производстве труб и строительстве трубопровода;
стабилизация докритических дефектов (п. 1.3).
Известно также, что трубы, запорная арматура и соединительные детали, монтируемые на трубопроводе, должны соответствовать требованиям, предъявляемым при испытании газопроводов повышенным давлением, в связи с чем, рекомендуется проводить предварительное испытание крановых узлов запорной арматуры.
Известен стенд для многоцелевых гидравлических испытаний (авторское свидетельство СССР №317939), стенд для испытаний трубопроводной арматуры (авторское свидетельство СССР №777529), стенд для гидравлических испытаний изделий (авторское свидетельство СССР №954828). Данные изобретения позволили повысить мощности и расширить технологические возможности стендов при проведении как ресурсных испытаний, так и испытаний на герметичность.
Общим недостатком изученных конструкций стендов для гидравлических испытаний, является то, что они не отвечают в полной мере требованиям «Правил и норм безопасности при проведении гидравлических испытаний на прочность и герметичность» РД 24.200.11-90, а именно имеют одноцелевое назначение и не приспособлены для проведения полного комплекса гидравлических испытаний на герметичность и прочность. Кроме того, они не имеют автоматического управления технологическим процессом гидравлических испытаний и специализированной системы контроля.
Известен стенд СИ-С-АТ-М-70/2,0-10/10,5-СТ-СУЭ для испытаний трубопроводов и трубопроводной арматуры (http://enerprom.com/catalog/test-benches/pipe-fittings/pipe-fitting/), выбранный в качестве прототипа, состоящий из корпуса, насоса высокого давления с электроприводом, системы трубопроводов с запорной арматурой, емкости для воды и системы ручного управления процессом.
Основными недостатками стенда являются - отсутствие автоматического управления технологическим процессом и специализированной системы контроля и безопасности процесса испытаний.
Технический результат, достигаемый изобретением - разработка стенда для гидравлических испытаний заготовок с автоматическим управлением технологического процесса и дистанционной системой контроля с целью исключения рисков травмирования и нанесения вреда здоровью персоналу.
Поставленная задача решается тем, что стенд для гидравлических испытаний содержит корпус, в котором жестко закреплены насос высокого давления, насос низкого давления и манометр, соединенные посредством трубопроводов и шаровых кранов с емкостью для воды и испытываемой заготовкой, причем он дополнительно снабжен мобильным пунктом контроля, двумя датчиками давления, датчиком температуры, электромагнитным клапаном сброса давления, сбросным предохранительным клапаном и комплексом средств контроля и управления, содержащим модуль центрального процессора, модуль сети Enternet, модуль преобразования аналогового сигнала в цифровой код, блок коммутаторов и платформу, с установленными на ней аналоговыми преобразователями; при этом комплекс средств контроля и управления соединен линиями связи с насосом высокого давления, насосом низкого давления, датчиком температуры, двумя датчиками давления, электромагнитным клапаном сброса давления и мобильным пунктом контроля; датчик температуры и комплекс средств контроля и управления жестко закреплены в корпусе, а электромагнитный клапан сброса давления, два датчика давления и сбросной предохранительный клапан подключены к испытываемой заготовке.
Компоновка стенда приведена на фиг. 1.
Стенд для гидравлических испытаний состоит из насоса низкого давления 1; насоса высокого давления 2; шаровых кранов Ду50 3-10; обратных клапанов высокого давления 11-12; шаровых кранов Ду15 13-17; манометра 18; датчиков давления 19 и 20; датчика температуры 21; мобильного пункта контроля 22; емкости для воды 23; корпуса 24, электромагнитного клапана сброса давления 25; сбросного предохранительного клапана 26; комплекса средства контроля и управления 27.
В корпусе 24 установлены насос низкого давления 1 и насос высокого давления 2. Насос низкого давления 1 соединен трубопроводом через шаровые краны 3 и 4 с емкостью для воды 23, а также трубопроводом с шаровыми кранами 7, 8 и 10 с испытываемой заготовкой. Насос высокого давления 2 соединен трубопроводом через шаровые краны 3, 4, 9 с емкостью для воды 23, а также трубопроводом с установленным на нем манометром 18, через обратные клапаны 11 и 12 с испытываемой заготовкой.
Давление воды в испытываемой заготовке контролируют устанавливаемыми на ней датчиками давления 19 и 20, значения от которых по линиям связи поступают в комплекс средств контроля и управления 27, расположенный в корпусе 24.
При превышении заданного испытательного давления в испытываемой заготовке происходит срабатывание устанавливаемого на ней предохранительного клапана 26, тем самым обеспечивают сброс избыточного давления и исключают разрушение испытываемой заготовки.
В зависимости от температуры наружного воздуха, контролируемой датчиком температуры 21, установленным на корпусе 24, комплекс средств контроля и управления 27 поддерживает давление Рисп, Рраб в пределах (-0,2 МПа, +0,1 Мпа) в испытываемой заготовке путем автоматического управления по линиям связи работой электромагнитного клапана сброса давления 25 и работой насоса высокого давления 2, где:
Рисп - максимальное давление испытания на прочность, МПа;
Рраб - максимальное рабочее давление в трубопроводе, устанавливаемое проектом, МПа.
Значение параметров гидравлических испытаний заготовоки на прочность и герметичность определяются согласно СТО Газпром 2-3.5-354-2009 ПРАВИЛА УСТРОЙСТВА И БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ТРУБОПРОВОДОВ.
Регистрация параметров испытания, контроль и управление автоматического процесса испытания осуществляется посредством мобильного пункта контроля 22, который через кабели связи взаимодействует с комплексом средств контроля и управления 27.
Основным элементом комплекса средств контроля и управления 27 является модуль центрального процессора, который осуществляющий прием входящей информации через блок коммутаторов от платформы с установленными на ней аналоговыми преобразователям и от модуля преобразования аналогового сигнала в цифровой код, а также производит обработку входящей информации в соответствии заданной программой и алгоритмом управления; формирует массивы выходной информации, обеспечивает их пересылку через модуль сети Enternet в мобильный пульт контроля 22 и производит выдачу команд управления насосу высокого давления 2, насосу низкого давления 1 и электромагнитному клапану сброса давления 25.
Стенд для гидравлических испытаний работает следующим образом. Из емкости для воды 23 вода через шаровые краны 3 и 4 поступает на вход насоса низкого давления 1, который заполняет через шаровые краны 7, 8 и 10 испытываемую заготовку водой до атмосферного давления; через шаровой кран 15 происходит стравливание воздуха из испытываемой заготовки. Комплекс средств контроля и управления 27 анализирует наличие электропитания в системе, рабочей среды в испытываемой заготовке, отсутствие обрывов датчиковой аппаратуры и выводит на мобильный пункт контроля 22 сообщение - «Готовность к испытанию». Оператор с мобильного пункта контроля 22 подает команду - «Пуск», после чего включается насос высокого давления (далее - НВД) 2, из емкости 23 вода через краны 3, 4 и 9 поступает на вход НВД 2, который нагнетает по трубопроводу через обратные клапаны 11 и 12 в испытываемую заготовку давление до P=2,0 МПа, определяемое датчиками давления 19 и 20. Комплекс средств контроля и управления 27 отключает НВД 2, включает таймер на 10 мин. При отсутствии снижения давления в течение 10 мин происходит автоматическое включение НВД 2, подъем давления в испытываемой заготовки до давления P=4,0 МПа, определяемое датчиками давления 19 и 20; отключение НВД 2, включение таймера на 10 мин. При отсутствии снижения давления в течение 10 мин, включение НВД подъем давления в испытуемом изделии до P=6,0 МПа, определяемое датчиками давления 19 и 20; отключение НВД, включение таймера на 10 мин. При отсутствии снижения давления в течение 10 мин происходит включение НВД, подъем давления в испытываемом изделии до значения Рисп. Отключение НВД, включение таймера на 24 часа с контролем давления по датчикам давления 19 и 20. Выключение таймера через 24 часа, включение электромагнитного клапана сброса давления 25, снижение давления до Рраб, включение таймера на 12 часов с контролем давления. Через 12 часов включение электромагнитного клапана сброса давления 25, снижение давления воды Рраб до 0 МПа, отключение электромагнитного клапана сброса давления 25, формирование сообщения «испытание завершено».
В период испытания комплекс средств контроля и управления 27 в зависимости от температуры наружного воздуха, поддерживает давление воды Рисп, Рраб в пределах (- 0,2 МПа, +0,1 МПа) путем управления работой электромагнитного клапана сброса давления 25 и НВД 2.
В случае снижения давления на каком-либо из этапов испытания по показаниям датчиков давления 19 и 20 более чем 0,1 МПа в течение 10 мин при отсутствии изменения температуры наружного воздуха по датчику температуры 21 более чем на 1°, формируется предупреждающее сообщение - «Разгерметизация», при этом комплекс средств контроля и управления 27 включает электромагнитный клапан сброса давления 25, происходит снижение давления до 0,5 МПа, отключение электромагнитного клапана сброса давления 25 и формируется сообщение «Изделие к осмотру готово». При выявлении наличия утечки воды при выполнении осмотра по команде оператора «Сброс давления» комплекс средств контроля и управления 27 стенда снижает давление в системе до 0 МПа.
По завершении гидравлических испытаний из испытываемой заготовки насосом низкого давления 1 по трубопроводу через шаровые краны 10, 6, 7, 5, 3 происходит обратная перекачка воды в емкость для воды 23.
Разработанная конструкция стенда для гидравлических испытаний позволяет:
проводить испытания по заданной технологии и алгоритму, согласно требованиям конечных пользователей и нормативных документов;
проводить процесс испытания с минимальным участием «человеческого фактора»;
обеспечить хранение информации о проводимых испытаниях автоматически в памяти компьютера мобильного пункта контроля;
обеспечить печать протокола испытаний утвержденной формы;
обеспечить процесс испытания со световым и звуковым сопровождением с целью исключения нахождения людей в опасной зоне.
Экспериментальные работы показали, что заявленное изобретение обеспечивает качественное и безопасное проведение гидравлических испытаний на прочность и герметичность укрупненных заготовок с кранами шаровыми и соединительными деталями трубопроводов на открытой площадке.