СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ НА ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ

Полезная модель относится к оборудованию для испытаний защитных покрытий теплоизолированных труб, используемых в нефтегазовой, химической, строительной и других отраслях промышленности.
Известно реализующее способ устройство для испытания материалов на теплопроводность, содержащее вакуумные присоски, предназначенные для фиксации на испытываемом изделии теплоизолированной емкости, в которой расположены термометр, клапан сброса давления и пороховой заряд со средством воспламенения - электрической батареей, расположенной вне емкости.
При воспламенении порохового заряда в теплоизолированной емкости происходит повышение температуры и давления газа, заключенного внутри емкости. Избыток давления стравливается через клапан. Через определенный промежуток времени температура газа начинает падать за счет утечки тепла через стенку испытываемого изделия. При этом скорость падения температуры по времени будет тем выше, чем более теплопроводным окажется материал испытываемого изделия. Емкость заранее тарируется по температуре в стендовых условиях в зависимости от веса порохового заряда. По термометру определяется падение температуры газа в емкости в течение заданного времени и по номограмме определяется теплопроводность материала испытываемого изделия.
(см. патент РФ на изобретение №2018828, кл. G01N 33/38, 1994 г.).
В результате анализа выполнения данного устройства необходимо отметить, что оно предназначено для испытаний изделий, имеющих плоские поверхности и не может быть использовано для работы с изделиями, имеющими, например, трубчатую форму. Использование в качестве источника тепла порохового заряда требует повышенных мер безопасности при проведении испытаний.
Известен стенд для теплотехнических испытаний теплоизолированных труб, включающий соединенные гибкими теплоизолированными трубами посредством муфт в единый газопроводный тракт испытываемую теплоизолированную трубу и вторую теплоизолированную трубу с теплоизолирующим слоем. Стенд также содержит вмонтированные в газопроводный тракт расходомер воздуха, последовательно установленные блок вентиляторов и блок нагревания воздуха, блок измерения температур, который состоит из канальных датчиков температуры воздушного потока, установленных на входе и выходе испытываемой трубы, а также датчиков температуры наружной и внутренней поверхностей трубы и датчика температуры окружающего воздуха. Кроме того, в состав стенда входит автоматический блок управления и регистрации.
Блок вентиляторов содержит, по меньшей мере, один канальный вентилятор. Управляющее воздействие на блок вентиляторов подается с выхода автоматического блока управления и регистрации.
Автоматический блок управления и регистрации может быть выполнен на базе компьютера, выходы которого соединены с управляющими входами стенда, а входы связаны через аналого-цифровые преобразователи с блоком измерения температуры.
Для проведения испытаний испытываемая теплоизолированная труба нефтяного сортамента или сборка из двух таких скрепленных муфтой труб герметично скрепляется с помощью технологических муфт, содержащих канальные датчики температуры воздушного потока. Одна из технологических муфт связана одним концом с блоком нагревания, а другим - с гибкой теплоизолированной трубой.
Включение блока вентиляторов и блока нагревания, выполненного на канальном нагревателе, осуществляется последовательно. Под действием канального вентилятора в трубах начинает циркулировать поток воздуха, расход которого может быть измерен, расходомером воздуха.
Автоматический блок управления и регистрации непрерывно контролирует температуру воздушного потока на основании показаний, полученных от всех датчиков температуры и осуществляет управление напряжением, подаваемым на блок нагревания. Датчики температуры перемещают по наружной поверхности испытываемой теплоизолированной трубы, при этом в заданных точках осуществляются измерения температуры на ее поверхности. Эти показания фиксируются в автоматическом блоке управления и регистрации.
(см патент РФ на полезную модель №101828, кл. G01M 3/28, 2011 г.) - наиболее близкий аналог.
В результате анализа выполнения известного стенда необходимо отметить, что он довольно сложен конструктивно, так как для создания тракта для прокачки воздуха необходимо наличие герметично соединенных четырех труб, причем в образованный газовый тракт необходимо встроить блок вентиляторов, расходомер, блок нагрева, что весьма сложно, неудобно и занимает довольно много времени на проведение подготовительных работ для проведения испытаний и демонтажных работ после их окончания. Необходимость постоянного перемещения датчика температуры вдоль трубы приводит к снижению точности измерений.
Техническим результатом настоящей полезной модели является разработка стенда для испытания теплоизоляции на теплопроводность, простого и удобного в эксплуатации, занимающего минимальное время на подготовительные работы и обеспечивающего измерение заданных параметров с высокой точностью.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в стенде для испытания теплоизоляции на теплопроводность, содержащем тепловентилятор, связанный с полостью изделия, на поверхность которого нанесена теплоизоляция, блок измерения температуры воздуха и теплоизоляции, блок управления, связанный с тепловентилятором и с блоком измерения температуры воздуха и теплоизоляции, новым является, что стенд оснащен элементами для установки изделия с теплоизоляцией, блоком измерения температуры воздуха на входе в полость изделия, связанным с блоком управления, и пультом управления, связанным с блоком управления, блоком измерения температуры воздуха и теплоизоляции, а также с блоком измерения температуры воздуха на входе в полость изделия, при этом, блок измерения температуры воздуха и теплоизоляции оснащен датчиками измерения температуры воздуха и теплоизоляции в центральной части изделия и в его периферийных частях, а также датчиком измерения температуры воздуха на выходе из полости изделия, при этом, агрегаты стенда смонтированы на общей раме.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых представлена схема стенда для испытания теплоизоляции на теплопроводность.
Стенд конструктивно представляет собой сборно - сварную раму 1, на которой смонтированы элементы 2 и 3 для установки подлежащего испытанию теплоизолированного изделия 4 (трубы с нанесенной теплоизоляцией). Элементы 2 и 3 имеют центральные отверстия (не показаны).
Элементы 2 и 3 выполнены известным образом, например, в виде упоров с герметизирующими прокладками. Один из упоров имеет возможность перемещения. На раме 1 смонтирован тепловентилятор 5, воздушный выход которого пристыкован к отверстию одного из элементов для установки изделия 4 (например, 2). В качестве тепловентилятора может быть использован серийно выпускаемый тепловентилятор «ВУЛКАН - Е).
Управление нагревом воздуха, проходящего через тепловентилятор, осуществляется блоком управления 6 (в стенде в качестве блока управления используется серийно выпускаемый контроллер).
В конструкцию стенда входят два блока 7 и 8 измерения температуры. Блок 7 оснащен датчиком 9 для измерения температуры входного потока воздуха (на входе в полость изделия). В качестве блока 7 может быть использован стандартный одноканальный измеритель ТРМ-101.
Блок 8 предназначен для измерения температуры воздуха и теплоизоляции в периферийных областях изделия 4 и в центральной его части. Измерение температуры воздуха блоком 8 осуществляется посредством датчиков 10, 11, 12. Датчики 10 и 12 расположены на периферийных частях изделия, а датчик 11 - на его центральной части. Измерение температуры теплоизоляции осуществляется посредством датчиков 13, 14, 15. Датчики 13 и 15 расположены на периферийных частях изделия, а датчик 14 - на его центральной части. Температура выходного потока воздуха измеряется датчиком 16. В качестве блока 8 может быть использован стандартный многоканальный измеритель ТРМ - 138.
Блоки 7 и 8 связаны с контроллером 6 и с пультом управления 17, с которым также связан блок управления 6.
Все агрегаты стенда смонтированы на раме 1.
Стенд для испытания теплоизоляции на теплопроводность работает следующим образом.
Работу стенда рассмотрим на примере испытания на теплопроводность теплоизоляции трубы нефтепромыслового паропровода.
Подлежащую испытанию трубу устанавливают на элементы 2 и 3 стенда, фиксируют в данных элементах, соединяют выход тепловентилятора 5 с полостью трубы 4.
С пульта управления 17 задают режим нагрева пропускаемого через полость трубы воздуха.
Включают нагрев воздуха в тепловентиляторе и подачу его через трубу 4.
Нагретый в тепловентиляторе до заданной температуры воздух (максимальная температура нагрева составляет 650°C) пропускается через полость изделия 4. Датчики 9 и 16 измеряют температуру воздуха на периферии (входе и выходе) изделия 4. Датчики 10, 11, 12 измеряют температуру воздуха в трех сечениях трубы 4. Датчики 13, 14, 15 измеряют температуру теплоизоляции в трех сечениях трубы 4. Дополнительно измеряется температура основного материала трубы 4 (средства для данного измерения не показаны). Данные с блоков 7 и 8 поступают в контроллер 6, который осуществляет их обработку и выдачу результатов испытаний.
Результаты испытаний могут выдаваться на дисплей (не показан) или на печатающее устройство (не показано), соединенные с блоком управления 6 или на пульт управления 17.
Расчет по полученным в результате испытаний параметрам теплопроводности теплоизоляции осуществляется по известным для специалистов методикам.
Стенд является высокоавтоматизированным, универсальным комплексом с программным управлением технологического процесса проверки теплоизоляции. Стенд позволяет вводить, редактировать и хранить в памяти широкий спектр параметров теплоизоляции.