МАЛОГАБАРИТНЫЙ МОБИЛЬНЫЙ СТЕНД ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ И ИЗУЧЕНИЯ ПРОЦЕССА ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ИСПЫТАНИЯ ТРУБОПРОВОДА

МАЛОГАБАРИТНЫЙ МОБИЛЬНЫЙ СТЕНД ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ И ИЗУЧЕНИЯ ПРОЦЕССА ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ИСПЫТАНИЯ ТРУБОПРОВОДА
Полезная модель относится к учебной демонстрационной технике и может быть использована для демонстрации, визуального изучения процесса гидравлического испытания трубопровода на прочность и герметичность, а также позволяет приобрести навыки работы с опрессовочным насосом и выработать алгоритм действий у обучающихся при ситуациях, которые могут возникнуть при гидравлическом испытании трубопроводов.
Известен ГОСТ 3845-75* «Трубы металлические. Метод испытания гидравлическим давлением», который предусматривает испытание труб внутренним гидравлическим давлением для проверки прочности и плотности основного металла труб и сворных швов. В качестве наполнителя, передающего давление на стенку трубы, применяется, как правило, вода. В качестве оборудования, создающего высокое давление - гидравлический пресс любой конструкции. В качестве аппаратуры контроля давления - манометры 1-го точности для контроля пробного давления при испытании особо тонкостенных труб или манометры не ниже класса точности 2,5 при испытании остальных труб. Труба считается выдержавшей испытание, если при испытаниях, с соблюдением требований ГОСТ 24054, ГОСТ 25136 и СП 73.13330.2012, полученные значения не вышли за предельные отклонения.
Известные установки для опрессовки гидравлических систем, как правило, являются громоздкими (патент №2150683 от 23.03.98), стационарные (патент №22711 от 27.11.01), имеют ограниченные возможности использования, и не могут быть использованы в образовательном процессе.
Известна установка для опрессовки гидравлических систем (патент №42600), которая смонтирована на раме, выполненной в виде двух вертикальных каркасов, соединенных платформой, с габаритами и на расстоянии друг от друга для обеспечения подъема и переноса установки, а также оснащена предохранительным клапаном.
Недостатками данной конструкции является то, что конструкция установки сложна (содержит гидромотор, гидропривод), громоздка, и не может быть использована как обучающий стенд процессу гидравлического испытания трубопроводов.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является установка для гидравлических испытаний напорных трубопроводов на прочность и герметичность (Монтаж систем внешнего водоснабжения и канализации / А.К. Перешивкин, А.А. Александров, Е.Д. Булыкин и др.; под ред. Перешивкина. М.: Стройиздат, 1988. - 653 с. (с. 584, рис. 70.1)), включающую испытуемый трубопровод, запорную арматуру (кранов), два манометра, насос, водомерный бачек.
Недостатками данной установки является отсутствие возможности моделирования утечек из трубопровода, а также то, что эти устройства неприемлемы для использования на обучающих занятиях, т.к. не позволяют выработать алгоритм действий у обучающихся при ситуациях, которые могут возникнуть при гидравлическом испытании трубопроводов, ознакомиться с опасными факторами при гидравлическом испытании. К недостаткам также можно отнести наличие двух запорных арматур (кранов) на каждой манометрической трубке.
Задачей предлагаемой полезной модели является расширение арсенала учебных стендов, создание возможности демонстрации и визуального изучения процесса гидравлического испытания трубопровода, создание возможности обучающимся приобрести навыки работы с опрессовочным насосом и выработать алгоритм действий у обучающихся при ситуациях, которые могут возникнуть при гидравлическом испытании трубопроводов с одновременным упрощением конструкции устройства.
Технический результат, заключающийся в моделировании гидравлических испытаний трубопровода, достигается за счет размещения и компоновки всех узлов устройства внутри единой открытой каркасной конструкции, с добавлением элементов, имитирующих утечки из трубопровода, и обеспечивающих безопасность проведения лабораторных работ в учебной аудитории.
Поставленная задача решается тем, что заявляемый малогабаритный мобильный стенд для демонстрации и изучения процесса гидравлического испытания трубопровода подсоединяется к водопроводу и содержит насос для опрессовки, с помощью которого через сеть обвязочных трубопроводов (с запорной арматурой) создается избыточное (повышенное) давление в испытуемом трубопроводе. Для выявления объема подкачиваемой воды опресовочным насосом стенд в своей конструкции содержит мерный бак с уровневым стеклом и шкалой. Испытуемый трубопровод заглушен с двух сторон заглушками. К испытуемому трубопроводу присоединяется пружинный манометр. Согласно полезной модели стенд дополнительно снабжен краном Маевского, который расположен на испытуемом трубопроводе и позволяет имитировать утечки из испытуемого трубопровода. Пружинный манометр к испытуемому трубопроводу присоединен через трехходовой кран, который позволяет так же выпускать воздух из испытуемого трубопровода в период его заполнения водой. Кроме этого испытуемый трубопровод, снабжен предохранительным клапаном, что позволяет безопасно проводить обучение, не позволяя обучающимся создать критически высокое давление, способное привести к физическому разрушению испытуемого трубопровода. Все элементы стенда размещаются на открытой каркасной конструкции, позволяющей визуально изучать процесс опрессовки трубопровода, и обучаться процессу опрессовки трубопровода.
Таким образом, стенд представляет собой открытую каркасную конструкцию, что создает возможность демонстрации и визуального изучения процесса испытания трубопровода на прочность и герметичность. Внутри каркасной конструкции располагается испытуемый участок трубы, закрытый с двух сторон заглушками, и, для большей наглядности, имеющий по своей длине несколько тупиковых ответвлений к запорной арматуре. Также трубопровод оснащен краном Маевского, предназначенным для имитации утечки из испытуемого трубопровода. Пружинный манометр с трехходовым краном, подсоединенный к испытуемому трубопроводу, предназначен для снятия показаний давлений, изменяющихся при проведении лабораторных испытаний трубопровода. К испытываемому трубопроводу через сеть обвязочных трубопроводов подсоединен опрессовочный насос, мерный бак и подведен напорный водопровод.
Схема заявляемого устройства представлена на Фиг. 1.
Малогабаритный мобильный стенд для демонстрации и изучения процесса гидравлического испытания трубопровода содержит испытываемый трубопровод 1, закрытый с двух сторон заглушками 4 и 16; манометр 2; трехходовой кран 3; запорную арматуру - краны (вентили) 5, 7, 8, 9, 12; патрубок 6, предназначенный для заполнения испытуемого трубопровода водой из напорного водопровода; опресовочный насос 10; трубопровод заполнения мерного бака 11; мерный бак с уровневым стеклом и шкалой 13; кран Маевского 14; мерный стакан 15; предохранительный клапаны 17.
Опрессовочный насос предназначен для создания давления в испытуемом трубопроводе, а пружинный манометр - для его измерения. Трехходовой кран 3 позволяет включить в работу пружинный манометр 2 и выпускать воздух из трубопровода в период его заполнения водой. Краном Маевского 14 имитируются неплотности стыковых соединений трубопровода. Предохранительный клапан 17 обеспечивает безопасность работ при проведении лабораторных испытаний. Мерный стакан 15 используется для уточнения объема воды, идущего на восстановление давления при подкачке.
Переключение потоков воды осуществляют запорной арматурой.
Заявляемое устройство при проведении работ по гидравлическому испытанию напорного трубопровода используется с соблюдением следующей последовательности действий:
и
г
р
Определить необходимое испытательное давление Р для проведении испытания трубопровода на прочность и испытательное давление Р для проведения испытания трубопровода на герметичность по заданному внутреннему расчетному давлению Р (задается преподавателем).
р.м
г·м
1. Вычислить значения показания манометра с учетом высоты его расположения над осью трубы Z для внутреннего расчетного давления Р, МПа, испытательного давления на герметичность Р., МПа, по формулам
р·м
p
и.м
и
г.м
р.м
Р=P-Z/10, P=P-Z/10, Р=Р+ΔР
2. Открыть запорную арматуру 5, 7 и трехходовой кран 3. Заполнить трубопровод водой из водопровода (истечение воды через трехходовой кран сигнализирует о заполнении испытуемого трубопровода водой).
3. Закрыть запорную арматуру 5, а трехходовой кран 3 установить в положение включения в работу манометра 2.
4. Открыть запорную арматуру 9 и заполнить мерный бак 13 водой по трубопроводу заполнения мерного бака 11. Закрыть запорную арматуру 9.
5. Открыть кран Маевского 14 до степени соответствующего капельному истечению воды.
и
6. Произвести испытание трубопровода на прочность. Установить в трубопроводе испытательное давление Р и путем подкачки воды опресовочным насосом 10 поддерживать его в течение 10…12 мин., не допуская снижения давления более чем на 0,1 МПа (подкачка осуществляется из бака 13 при открытой запорной арматуре 8, 5).
и
р
6.2. Снизить испытательное давление Р в трубопроводе до внутреннего расчетного давления Р и, поддерживая его путем подкачки воды, произвести осмотр трубопровода с целью выявления дефектов на нем. Для снижения давления открыть на время-запорную арматуру 9 и сбросить излишки воды и мерный бак с уровневым стеклом и шкалой 13.
7. Произвести испытание трубопровода на герметичность.
г
7.1. Повысить давление в трубопроводе до величины испытательного давления на герметичность Р.
н
н
7.2. Зафиксировать время начала испытания Т и измерить начальный уровень воды в мерном баке h.
8.3. Произвести наблюдение за падением давления в трубопроводе, при этом могут иметь место три варианта падения давления:
р
а) если в течение 10 мин. давление упадет не менее чем на два деления шкалы манометра, но не упадет ниже внутреннего расчетного давления Р, то на этом наблюдение за падением давления закончить;
р
р
б) если в течение 10 мин, давление упадет менее чем на два деления шкалы манометра, то наблюдение за снижением давления до внутреннего расчетного давления Р следует продолжить до тех пор, пока давление упадет не менее чем на два деления шкалы манометра; при этом продолжительность наблюдения не должна быть более 1 ч для стальных трубопроводов (в лабораторной работе принять это время, равное 10 мин). Если по истечении этого времени давление снизится до внутреннего расчетного давления Р, то следует произвести сброс воды из трубопровода в мерный бачок, открыв для этого на время запорную арматуру 5 и 9;
р
в) если в течение 10 мин, давление упадет ниже внутреннего расчетного давления Р, то дальнейшее испытание трубопровода прекратить (трубопровод не выдержал испытания).
г
к
к
8.4. После окончания наблюдения за падением давления по п. 8.3,а и завершения сброса воды по п. 8.3,б повысить давление в трубопроводе до величины испытательного давления на герметичность Р, подкачивая воду из мерного бачка, зафиксировать время окончания испытания на герметичность Т, измерить конечный уровень воды в мерном бачке h.
9. После обработки данных испытания трубопровода заполнить акт о проведенных испытаниях (приложение «Г» Свода правил СП 73.13330.2012).
Использование заявляемой полезной модели позволяет моделировать гидравлические испытания трубопровода, при этом визуально изучать процесс гидравлического испытания трубопровода, а так же позволяет приобрести навыки работы с опрессовочным насосом и выработать алгоритм действий при ситуациях, которые могут возникнуть при гидравлическом испытании трубопроводов.