一种气体容器的压力循环测试系统及测试方法技术方案

本发明专利技术公开了一种气体容器的压力循环测试系统及测试方法，包括液压加载单元和介质加注单元；将气体容器即待测试容器放置在快开环境容器中；利用介质加注单元向待测试容器中注入气体介质，使得待测试容器的内压达到内压上限值P1且保持不变；利用液压加载单元向快开环境容器中注入循环介质，循环改变快开环境容器的内压，使得待测试容器的外压循环改变，且待测试容器的外压上限值为P2；通过待测试容器的内外压差的循环变化进行待测试容器的压力循环测试。本发明专利技术实现了对气体容器进行简单、快速、安全、多工况、贴合实际情况的循环寿命验证。

【技术实现步骤摘要】
一种气体容器的压力循环测试系统及测试方法
本专利技术涉及承压设备循环寿命测试的
，尤其是一种气体容器的压力循环测试系统及测试方法。
技术介绍
压力容器在石油化工、航天航空、电子工业以及新能源行业中被广泛应用，其中有很多是装载气体介质并有具有压力循环波动的工况。压力容器在循环载荷作用下，虽然整体应力水平远低于屈服强度，但随着循环载荷的作用，容器内壁可能产生裂纹，裂纹伴随压力循环逐渐扩展，容器韧性下降则可能发生失稳扩展，导致容器通常没有明显的塑性变形就忽然发生破坏，因此，该压力容器的破坏往往很难预防且后果严重。考虑气体介质的可压缩性强，在容器因循环载荷失效后能量释放过程比液体介质时间长，其失效带来的影响更加巨大。尤其对于内部空间狭小，常规检验手段难以覆盖的无大开孔容器，其内壁难免会存在一些缺陷，其中，裂纹类缺陷在循环载荷作用下更容易发生破坏。装载某些特殊气体容器的损伤模式复杂，存在多种损伤机理交互作用，在设计阶段难以通过纯理论分析进行有效评估，即使进行了评估也要通过疲劳试验即压力循环测试对评估结果进行验证。目前，针对特殊气体介质容器的主要试验方式以及所存在的问题包括：一、直接利用容器的所用材料和特殊气体介质进行相容性试验，但对于容器整体，由于容器的应力状态较为复杂，仅通过材料试验获得的数据难以直接外推用于指导容器整体设计。二、通过高压泵装置对放置于大气中的容器注入惰性液压介质产生压力循环波动，可实现纯应力变化条件下的疲劳试验，但无法模拟特殊气体介质与容器所用材料的交互作用，另外，这种试验方式仅适用于液体介质，当试验介质为气体时，会由于气体的可压缩性和难以回收造成试验系统的构造十分复杂，当容器压力较高、容积较大时，将造成整台试验装置的造价和功率消耗很大，同时，由于气体难以实现快速的升降压，使得试验周期十分漫长，不利于疲劳次数较多的模拟试验的开展。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种气体容器的压力循环测试系统及测试方法，实现了对气体介质容器进行简单、快速、安全、多工况、贴合实际情况的循环寿命验证。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案，包括：一种气体容器的压力循环测试系统，包括：液压加载单元、介质加注单元；液压加载单元包括：循环介质贮槽、快开环境容器、液体增压管路、压力控制旁路；所述循环介质贮槽用于储存循环介质；所述快开环境容器用于放置待进行压力循环测试的气体介质容器即待测试容器；所述液体增压管路用于连接循环介质贮槽和快开环境容器，循环介质贮槽中的循环介质沿液体增压管路流入快开环境容器中；液体增压管路上沿循环介质贮槽到快开环境容器的方向依次设有：高压泵机组、单向阀；即，高压泵机组的输入端连接循环介质贮槽，高压泵机组的输出端连接单向阀的输入端，单向阀的输出端连接快开环境容器；所述压力控制旁路的一端与液体增压管路相连接，且接入点位于单向阀的输出端后；所述压力控制旁路的另一端连接循环介质贮槽；所述压力控制旁路上设有调节阀；所述调节阀用于控制快开环境容器的内部压力；通过控制调节阀的开度，并利用调节阀的流阻变化，调节快开环境容器的内部压力，实现快开环境容器内部压力的多种变化曲线、以及实现快开环境容器内部压力的上下限保压，当需要对快开环境容器进行泄压时，则将调节阀的开度调大；当需要对快开环境容器进行加压时，则将调节阀的开度调小；介质加注单元包括：介质瓶组、气体增压管路、连接软管；所述介质瓶组用于存储气体介质；所述气体增压管路的一端与介质瓶组相连接，气体增压管路的另一端与连接软管的一端相连接；连接管路的另一端与放置于快开环境容器内的待测试容器相连接；介质瓶组中的气体介质沿气体增压管路和连接软管注入待测试容器中；所述气体增压管路上沿介质瓶组到连接软管的方向依次设有：第一电磁阀、气体增压机组、第二电磁阀、切断装置、密封接头；气体增压管路通过密封接头与连接软管相连接；所述第一电磁阀和所述第二电磁阀用于控制气体介质在气体增压管路中的流量；所述气体增压机组用于对气体介质进行增压；所述切断装置用于切断气体增压管路，即切断气体介质向待测试容器的注入。测试系统还包括介质回收单元；介质回收单元包括：气体回收管路；所述气体回收管路包括：第一气体回收管路、第二气体回收管路；所述第一气体回收管路的一端与气体增压管路相连接，且接入点位于第二电磁阀与切断装置之间；第一气体回收管路的另一端与介质瓶组相连接；第一气体回收管路上设有第三电磁阀；所述第三电磁阀用于控制气体介质在第一气体回收管路中的流量；所述第二气体回收管路的一端与气体增压管路相连接，且接入点位于第二电磁阀与切断装置之间；第二气体回收管路的另一端与介质瓶组相连接；且第二气体回收管路流经气体增压机组；第二气体回收管路上沿气体增压管路到介质瓶组的方向依次设有：第四电磁阀、第五电磁阀；第四电磁阀的输入端与气体增压管路相连接，且接入点位于第二电磁阀与切断装置之间，第四电磁阀的输出端与气体增压机组的输入端相连接，气体增压机组的输出端与第五电磁阀的输入端相连接，第五电磁阀的输出端与介质瓶组相连接；所述第四电磁阀和第五电磁阀用于控制气体介质在第二气体回收管路中的流量。所述液体增压管路上还设有换热器；所述换热器位于单向阀和快开环境容器之间；所述压力控制旁路上还设有冷却器；所述冷却器位于调节阀和循环介质贮槽之间。测试系统还包括循环水机组；所述换热器与所述冷却器均与循环水机组连接，所述循环水机组用于向换热器与冷却器提供热源和冷源。液压加载单元还包括：溢流回路；所述溢流回路的一端与液体增压管路相连接，且接入点位于单向阀的输出端后；所述溢流回路的另一端连接循环介质贮槽；所述溢流回路上设有溢流阀；所述溢流阀设定有压力阈值，当液体增压管路上的经高压泵机组增压后的循环介质的压力超过溢流阀设定的压力阈值，则溢流阀开启，循环介质从溢流回路流回一部分至循环介质贮槽中。测试系统还包括控制单元；所述控制单元包括：计算机，分别与计算机相连接的第一压力变送器、第二压力变送器、第三压力变送器、温度变送器、气体泄漏报警仪，分别与气体泄漏报警仪相连接第一气体泄漏探头、第二气体泄漏探头；所述第一压力变送器接在液体增压管路上，且接入点位于快开环境容器的输入端前，用于采集快开环境容器的输入压力，并将采集到快开环境容器的输入压力发送至计算机中；所述第二压力变送器接在液体增压管路I上，且接入点位于高压泵机组的输出端与单向阀的输入端之间，用于采集高压泵机组的输出压力，并将采集到高压泵机组的的输出压力发送至计算机中；所述第三压力变送器接在气体增压管路II上，且接入点位于切断装置的输出端后，用于采集待测试容器的输入压力，并将采集到待测试容器的输入压力发送至计算机中；所述温度变送器接在快开环境容器的外壁上，用于采集快开环境容器的温度，并将采集到的快开环境容器的温度发送至计算中所述第一气体泄漏探头本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气体容器的压力循环测试系统，其特征在于，包括：液压加载单元、介质加注单元；/n液压加载单元包括：循环介质贮槽(1)、快开环境容器(5)、液体增压管路(I)、压力控制旁路(V)；/n所述循环介质贮槽(1)用于储存循环介质；/n所述快开环境容器(5)用于放置待进行压力循环测试的气体容器即待测试容器(17)；/n所述液体增压管路(I)用于连接循环介质贮槽(1)和快开环境容器(5)，循环介质贮槽(1)中的循环介质沿液体增压管路(I)流入快开环境容器(5)中；/n液体增压管路(1)上沿循环介质贮槽(1)到快开环境容器(5)的方向依次设有：高压泵机组(2)、单向阀(3)；即，高压泵机组(2)的输入端连接循环介质贮槽(1)，高压泵机组(2)的输出端连接单向阀(3)的输入端，单向阀(3)的输出端连接快开环境容器(5)；/n所述压力控制旁路(V)的一端与液体增压管路(I)相连接，且接入点位于单向阀(3)的输出端后；所述压力控制旁路(V)的另一端连接循环介质贮槽(1)；所述压力控制旁路(V)上设有调节阀(8)；所述调节阀(8)用于控制快开环境容器(5)的内部压力；通过控制调节阀(8)的开度，并利用调节阀(8)的流阻变化，调节快开环境容器(5)的内部压力，实现快开环境容器(5)内部压力的多种变化曲线、以及实现快开环境容器5内部压力的上下限保压，当需要对快开环境容器(5)进行泄压时，则将调节阀(8)的开度调大；当需要对快开环境容器(5)进行加压时，则将调节阀(8)的开度调小；/n介质加注单元包括：介质瓶组(11)、气体增压管路(II)、连接软管(III)；/n所述介质瓶组(11)用于存储气体介质；/n所述气体增压管路(II)的一端与介质瓶组(11)相连接，气体增压管路(II)的另一端与连接软管(III)的一端相连接；连接管路(III)的另一端与放置于快开环境容器(5)内的待测试容器(17)相连接；介质瓶组(11)中的气体介质沿气体增压管路(II)和连接软管(III)注入待测试容器(17)中；/n所述气体增压管路(II)上沿介质瓶组(11)到连接软管(III)的方向依次设有：第一电磁阀(12)、气体增压机组(13)、第二电磁阀(14)、切断装置(15)、密封接头(16)；气体增压管路(II)通过密封接头(16)与连接软管(III)相连接；所述第一电磁阀(12)和所述第二电磁阀(14)用于控制致气体介质的在气体增压管路(II)中的流量；所述气体增压机组(13)用于对气体介质进行增压；所述切断装置(15)用于切断气体增压管路(II)，即切断气体介质向待测试容器(17)的注入。/n...

【技术特征摘要】
1.一种气体容器的压力循环测试系统，其特征在于，包括：液压加载单元、介质加注单元；
液压加载单元包括：循环介质贮槽(1)、快开环境容器(5)、液体增压管路(I)、压力控制旁路(V)；
所述循环介质贮槽(1)用于储存循环介质；
所述快开环境容器(5)用于放置待进行压力循环测试的气体容器即待测试容器(17)；
所述液体增压管路(I)用于连接循环介质贮槽(1)和快开环境容器(5)，循环介质贮槽(1)中的循环介质沿液体增压管路(I)流入快开环境容器(5)中；
液体增压管路(1)上沿循环介质贮槽(1)到快开环境容器(5)的方向依次设有：高压泵机组(2)、单向阀(3)；即，高压泵机组(2)的输入端连接循环介质贮槽(1)，高压泵机组(2)的输出端连接单向阀(3)的输入端，单向阀(3)的输出端连接快开环境容器(5)；
所述压力控制旁路(V)的一端与液体增压管路(I)相连接，且接入点位于单向阀(3)的输出端后；所述压力控制旁路(V)的另一端连接循环介质贮槽(1)；所述压力控制旁路(V)上设有调节阀(8)；所述调节阀(8)用于控制快开环境容器(5)的内部压力；通过控制调节阀(8)的开度，并利用调节阀(8)的流阻变化，调节快开环境容器(5)的内部压力，实现快开环境容器(5)内部压力的多种变化曲线、以及实现快开环境容器5内部压力的上下限保压，当需要对快开环境容器(5)进行泄压时，则将调节阀(8)的开度调大；当需要对快开环境容器(5)进行加压时，则将调节阀(8)的开度调小；
介质加注单元包括：介质瓶组(11)、气体增压管路(II)、连接软管(III)；
所述介质瓶组(11)用于存储气体介质；
所述气体增压管路(II)的一端与介质瓶组(11)相连接，气体增压管路(II)的另一端与连接软管(III)的一端相连接；连接管路(III)的另一端与放置于快开环境容器(5)内的待测试容器(17)相连接；介质瓶组(11)中的气体介质沿气体增压管路(II)和连接软管(III)注入待测试容器(17)中；
所述气体增压管路(II)上沿介质瓶组(11)到连接软管(III)的方向依次设有：第一电磁阀(12)、气体增压机组(13)、第二电磁阀(14)、切断装置(15)、密封接头(16)；气体增压管路(II)通过密封接头(16)与连接软管(III)相连接；所述第一电磁阀(12)和所述第二电磁阀(14)用于控制致气体介质的在气体增压管路(II)中的流量；所述气体增压机组(13)用于对气体介质进行增压；所述切断装置(15)用于切断气体增压管路(II)，即切断气体介质向待测试容器(17)的注入。


2.根据权利要求1所述的一种气体容器的压力循环测试系统，其特征在于，测试系统还包括介质回收单元；
介质回收单元包括：气体回收管路(IV)；所述气体回收管路(IV)包括：第一气体回收管路(IVa)、第二气体回收管路(IVb)；
所述第一气体回收管路(IVa)的一端与气体增压管路(II)相连接，且接入点位于第二电磁阀(14)与切断装置(15)之间；第一气体回收管路(IVa)的另一端与介质瓶组(11)相连接；第一气体回收管路(IVa)上设有第三电磁阀(18)；所述第三电磁阀(18)用于控制气体介质的在第一气体回收管路(IVa)中的流量；
所述第二气体回收管路(IVb)的一端与气体增压管路(II)相连接，且接入点位于第二电磁阀(14)与切断装置(15)之间；第二气体回收管路(IVb)的另一端与介质瓶组(11)相连接；且第二气体回收管路(IVb)流经气体增压机组(13)；
第二气体回收管路(IVb)上沿气体增压管路(II)到介质瓶组(11)的方向依次设有：第四电磁阀(19)、第五电磁阀(20)；第四电磁阀(19)的输入端与气体增压管路(II)相连接，且接入点位于第二电磁阀(14)与切断装置(15)之间，第四电磁阀(19)的输出端与气体增压机组(13)的输入端相连接，气体增压机组(13)的输出端与第五电磁阀(20)的输入端相连接，第五电磁阀(20)的输出端与介质瓶组(11)相连接；所述第四电磁阀(19)和第五电磁阀(20)用于控制气体介质的在第二气体回收管路(IVb)中的流量。


3.根据权利要求1所述的一种气体容器的压力循环测试系统，其特征在于，所述液体增压管路(I)上还设有换热器(4)；所述换热器(4)位于单向阀(3)和快开环境容器(5)之间；所述压力控制旁路(V)上还设有冷却器(9)；所述冷却器(9)位于调节阀(8)和循环介质贮槽(1)之间。


4.根据权利要求3所述的一种气体容器的压力循环测试系统，其特征在于，测试系统还包括循环水机组(21)；
所述换热器(4)与所述冷却器(9)均与循环水机组(21)连接，所述循环水机组(21)用于向换热器(4)与冷却器(9)提供热源和冷源。


5.根据权利要求1所述的一种气体容器的压力循环测试系统，其特征在于，液压加载单元还包括：溢流回路(VI)；
所述溢流回路(VI)...

【专利技术属性】
技术研发人员：范海俊，秦宗川，牛铮，危书涛，朱金花，戴兴旺，姚佐权，崔军，
申请(专利权)人：合肥通用机械研究院有限公司，合肥通用机械研究院特种设备检验站有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34