СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСЕВЫХ НАГРУЗОК НА ТРУБОПРОВОДНУЮ АРМАТУРУ ПРИ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЯХ НА ПРОЧНОСТЬ, ПЛОТНОСТЬ МАТЕРИАЛА И ГЕРМЕТИЧНОСТЬ ЗАТВОРА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF DETERMINING AXIAL LOADS ON PIPELINE FITTINGS DURING HYDRAULIC TESTS FOR STRENGTH, DENSITY OF MATERIAL AND TIGHTNESS OF THE GATE AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к испытательной технике для трубопроводной арматуры (ТПА).
Известна задача минимизации осевых нагрузок на испытуемую трубопроводную арматуру при испытаниях согласно ГОСТ 5762-2002, ИСО 5208, API 598 и EN 12266-1.2003 с целью уменьшения влияния на результаты испытаний.
Известен способ управления усилием зажима при испытании трубопроводной арматуры (ПАТЕНТ RU 2393447, кл. МПК G01M 3/08, опубл. 27.06.2010 г.) согласно которому давление зажима трубопроводной арматуры поддерживают автоматически путем расчета требуемого значения давления зажима при изменении испытательного давления в полости испытуемой трубопроводной арматуры.
Известен также стенд для испытаний трубопроводной арматуры, ее элементов и фитингов на прочность, плотность и герметичность затвора (ПАТЕНТ RU 2670675, кл. МПК G01M 3/08, опубл. 24.10.2018 г.), наиболее близкий по технической сущности и выполняемой функции, решающий задачу снижения усилия зажима на трубопроводную арматуру при испытаниях, путем непрерывной фиксации значений давления масла в силовом гидроцилиндре и воды в полости испытуемой трубопроводной арматуры и расчета текущих значений осевых сжимающих усилий.
Главный недостаток известных изобретений - определение усилий зажима только путем математического пересчета осевого сжимающего усилия от давления гидрожидкости в силовом гидроцилиндре и осевого распорного усилия от давления испытательной среды во внутренней полости арматуры и отсутствие измерений действительных осевых нагрузок на трубопроводную арматуру при испытаниях.
Техническим результатом заявленной группы изобретений является повышение достоверности определения действительных осевых нагрузок на трубопроводную арматуру при гидравлических испытаниях на прочность, плотность и герметичность затвора.
Сущность заявленного способа заключается в том, что осуществляют подачу давления гидрожидкости для зажима трубопроводной арматуры и давления испытательной среды, одновременно подают давление гидрожидкости и испытательной среды и для целей измерения, а измерение усилий проводят удаленно с помощью тензометрирования. Поток гидрожидкости для зажима трубопроводной арматуры разделяют на два равномерных направления одинакового давления для непосредственного зажима и для целей измерения, а поток испытательной среды также разделяют на два равномерных направления одинакового давления для подачи в испытуемую трубопроводную арматуру и для целей измерения, при этом обеспечивают требуемый уровень усилий зажима для проведения гидравлических испытаний, создают усилия от давления испытательной среды, а определение осевых усилий осуществляют путем удаленного измерения уменьшенными нагрузками в соотношении 1/k, где k - коэффициент редуцирования. При этом коэффициенты редуцирования выбирают исходя из технологических и экономических соображений, преимущественно из диапазона k=5…150.
Предлагаемый способ реализуется с помощью устройства для определения осевых нагрузок на трубопроводную арматуру при гидравлических испытаниях, содержащее силовой гидроцилиндр, испытуемую трубопроводную арматуру и магистрали подачи гидрожидкости и испытательной среды отличающееся тем, что содержит гидроцилиндр для измерений, соединенный с магистралями подачи гидрожидкости и испытательной среды и тензодатчик. Гидроцилиндр для измерений, который является многополостным и содержит как минимум две полости, соединен с магистралями подачи гидрожидкости и испытательной среды и тензодатчиком с соотношением площадей гидроцилиндров для измерений и силового и проходного сечения DN трубопроводной арматуры 1/k.
Как показано на фиг. устройство для реализации способа определения осевых нагрузок на трубопроводную арматуру при гидравлических испытаниях на прочность, плотность и герметичность затвора в соответствии с настоящим изобретением представляет собой соединенные между собой посредством магистралей 1 и 6 силового гидроцилиндра 2, кинематически связанного с испытуемой трубопроводной арматурой 3, гидроцилиндра для измерений 4, кинематически связанного с тензодатчиком 5, при этом, соотношение площадей полости гидрожидкости А гидроцилиндра для измерений 4 и силового гидроцилиндра 2, а также полостей испытательной среды Б гидроцилиндра для измерений 4 и испытуемой трубопроводной арматуры 3 составляет 1/k, при этом используемая полость Б гидроцилиндра для измерений 4 выбирается с учетом проходного сечения DN трубопроводной арматуры.
Определение осевых нагрузок проводится путем удаленного действительного измерения тензодатчиком 5 усилия, развиваемого гидроцилиндром для измерений 4 под действием давления гидрожидкости, равного давлению гидрожидкости в силовом гидроцилиндре 2 и противодавлению от действия давления испытательной среды, равному давлению в испытуемой трубопроводной арматуре 3 с учетом соотношений площадей гидроцилиндров и проходного сечения DN трубопроводной арматуры 1/k.
Устройство работает следующим образом.
В силовой гидроцилиндр 2 через магистраль подачи гидрожидкости 1 нагнетается давление, необходимое для обеспечения герметизации магистральных фланцев трубопроводной арматуры при гидравлических испытаниях на прочность, плотность и герметичность затвора, при этом происходит зажим и нагнетается давление в полость А гидроцилиндра для измерений 4, что позволяет удаленно измерить с помощью тензодатчика 5 осевое сжатие испытуемой трубопроводной арматуры. При подаче потока испытательной среды под давлением в испытуемую трубопроводную арматуру одновременно нагнетается соответствующее давление через магистраль 6 в полость Б гидроцилиндра для измерений 4, при этом обеспечивается измерение осевой нагрузки с помощью тензодатчика 5 в соотношении 1/k к испытуемой трубопроводной арматуре.
Таким образом, заявленный способ и устройство содержат новую совокупность существенных признаков и позволяют повысить достоверность определения действительных осевых нагрузок на трубопроводную арматуру при гидравлических испытаниях на прочность, плотность и герметичность затвора путем удаленного измерения.