溶氧量动态智能控制的超长寿命环境疲劳试验系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种溶液氧量动态智能控制的超长寿命环境疲劳试验系统，其包括：具有储液箱、氮气钢瓶、真空泵、压力表、回流槽、溶氧量检测单元、电磁阀和计算机控制平台的溶氧量动态智能控制装置，具有高频疲劳试验机、试验机控制柜和环境箱的疲劳试验测试装置，以及用于供给环境介质的供给路径和用于回收环境介质的回收路径，供给路径中设有离心泵和加热器，回收路径中设有冷凝器，环境箱的进口与储液箱的供液端口连接，出口与回流槽连接，溶氧量动态智能控制装置通过计算机控制平台动态监测和控制储液箱中环境介质的溶氧量，当环境介质溶氧量达到预定值时，启动离心泵将该环境介质输送至环境箱内，然后通过冷凝器将环境介质冷却后回收至回流槽。

【技术实现步骤摘要】
溶氧量动态智能控制的超长寿命环境疲劳试验系统及方法
本专利技术涉及极端环境下的材料腐蚀疲劳试验测试领域，更具体而言，涉及一种溶氧量动态智能控制的超长寿命环境疲劳试验系统、以及使用该一种溶氧量动态智能控制的超长寿命环境疲劳试验系统进行疲劳试验的方法。
技术介绍
在石油化工、电力领域服役的工程材料与结构不仅承受着交变载荷，同时也受服役环境的腐蚀作用，常常会发生腐蚀疲劳破坏。为保证其结构完整性，需要测试其环境疲劳性能。例如，随着电力需求日趋紧张，汽轮机转速不断提高，造成汽轮机末级长叶片在极端环境下承受着交变载荷次数增加，叶片发生腐蚀疲劳破环的风险显著提高。为了设计和制造安全可靠的叶片，评估其腐蚀疲劳寿命，亟需在实验室中模拟叶片服役工况来获得材料和结构的环境疲劳数据，开展此项研究有必要开发一套能开展低氧饱和湿蒸汽环境以及盐水环境条件下的疲劳试验系统。值得注意的是，随着测试时间的延长，试验系统中的溶氧量会发生变化，如果环境介质中溶氧量过高，会加速材料的氧化腐蚀失效，无法准确获取材料实际服役环境下的性能。不可靠的测试数据会给工程结构设计造成误判，导致设计结构过于庞大，造成不必要的浪费。因此，试验系统中对溶氧量的实时监测和在线智能控制非常重要，需要确保材料时刻都是在设定溶氧量值以下的环境中测试，才能精准获取材料实际服役工况数据，为企业设计部门提供指导。现有技术中，专利文献1公开了一种全自动锅炉给水加氧装置，专利文献2公开了核电厂疲劳监测和寿命评估系统的疲劳评价方法，两者虽然都提供了可以调节水中溶氧量的装置，但不能满足降低溶氧量的要求，无法实现动态监测与调整。专利文献3公开了高温蒸汽环境下的高频疲劳寿命试验系统及试验方法，但是不能动态监测和调整溶液中的含氧量，因此不能进行超长寿命环境疲劳试验；若进行长时间的测试，由于溶氧量无法实时监测和自动调整，测试结果和真实值会有较大偏差，数据无法直接应用。为了解决工业需求，亟需设计一套溶氧量动态智能控制的超长寿命环境疲劳试验系统。现有技术文献专利文献专利文献1：中国专利公开CN108693819A专利文献2：中国专利公开CN111312414A专利文献3：中国专利公开CN103954514A
技术实现思路
本专利技术是鉴于现有技术中存在的技术问题而完成的专利技术，其目的是提供一种溶液氧量动态智能控制的超长寿命环境疲劳试验系统，该试验系统可实现超长时间的溶氧量动态监测及在线闭环智能控制、且监测和控制精度高，保证疲劳试验所需环境介质的溶氧量达到试验要求。本专利技术的另一个目的是提供一种溶液氧量动态智能控制的超长寿命环境疲劳试验方法，通过该试验方法可以实现超长时间的溶氧量动态监测及在线闭环智能控制、且监测和控制精度高，保证疲劳试验所需环境介质的溶氧量达到试验要求。为了达到上述目的，本专利技术提供以下技术方案。〔1〕一种溶氧量动态智能控制的超长寿命环境疲劳试验系统，其包括：溶氧量动态智能控制装置、疲劳试验测试装置、以及用于向上述疲劳试验测试装置供给环境介质的供给路径和用于回收环境介质的回收路径，上述溶氧量动态智能控制装置包括储液箱、氮气钢瓶、真空泵、压力表、回流槽、溶氧量检测单元、电磁阀和计算机控制平台，上述疲劳试验测试装置包括高频疲劳试验机、试验机控制柜和环境箱，上述环境箱的进口通过上述供给路径与上述储液箱的供液端口连接，出口通过上述回收路径与上述回流槽连接，在上述供给路径中设有离心泵和加热器，在上述回收路径中设有冷凝器，上述溶氧量动态智能控制装置通过计算机控制平台动态监测和控制储液箱中的环境介质的溶氧量，当上述环境介质的溶氧量达到预定值时，启动上述离心泵将该环境介质输送至上述疲劳试验测试装置的上述环境箱内，然后通过上述冷凝器将上述环境介质冷却后，回收至上述回流槽。〔2〕如〔1〕所述的溶氧量动态智能控制的超长寿命环境疲劳试验系统，其中，在上述储液箱的箱盖上设有进气端口、出气端口、抽真空端口及上述压力表，在上述储液箱的上侧部设有进液端口，在上述储液箱的底部设有向上述溶氧量检测单元供给环境介质的排出端口和向上述环境箱供给环境介质的供液端口，在各端口处设有用于控制流体流动的电磁阀，在上述冷凝器和上述回流槽之间设有用于控制流体流动的电磁阀。〔3〕如〔2〕所述的一种溶氧量动态智能控制的超长寿命环境疲劳试验系统，其中，上述进气端口通过进气电磁阀连接至上述氮气钢瓶，由上述氮气钢瓶向上述储液箱底部通入氮气，上述出气端口通过放空电磁阀连接至大气，上述放空电磁阀为单向阀、且用于从储液箱向外部排气，上述抽真空端口通过抽真空电磁阀连接至上述真空泵，利用上述真空泵将储液箱抽至负压，排出残留空气。上述进液端口连接环境介质供给源和上述溶氧量检测单元。〔4〕如〔1〕或〔2〕所述的一种溶氧量动态智能控制的超长寿命环境疲劳试验系统，其中，上述溶氧量检测单元包括液体收集器、溶氧量检测容器和溶氧仪，上述液体收集器的一侧连接至上述储液箱的一个排出端口，另一侧连接至上述溶氧量检测容器，在上述液体收集器上还设有气球，用于初次测量前排出该溶液收集器内残留的气体，在上述溶氧量检测容器内安装上述溶氧仪，由上述溶氧仪对上述溶氧量检测容器内的收集液进行溶氧量的测量，溶氧仪信号输出端连接至上述计算机控制平台，将测得的溶氧量数值发送至上述计算机控制平台，实现溶氧量的动态智能控制。〔5〕如〔4〕所述的一种溶氧量动态智能控制的超长寿命环境疲劳试验系统，其中，上述溶氧仪通过螺纹连接方式安装在上述溶氧量检测容器内，在上述溶氧仪和上述溶氧量检测容器之间通过橡胶垫片密封；在检测溶氧量时，使上述溶氧量检测容器内充满液体，并确保上述溶氧仪的探头完全浸没在液体中。〔6〕如〔4〕所述的一种溶氧量动态智能控制的超长寿命环境疲劳试验系统，其中，上述超长寿命环境疲劳试验系统中的连接处均用橡胶密封垫密封连接，在疲劳试验开始后，整个系统处于完全与大气隔离的密封状态。〔7〕如〔1〕所述的一种溶氧量动态智能控制的超长寿命环境疲劳试验系统，其中，上述高频疲劳试验机包括：底座、垂直地设置固定在上述底座上的多根立柱、安装在上述立柱的上部的横梁、安装在上述横梁上的激振装置、连接在上述激振装置下方的载荷传递装置、以及安装在上述载荷传递装置下端的上夹头和安装在上述底座上的下夹头，上述环境箱位于上述上夹头和上述下夹头之间、且固定在上述立柱上，在上述环境箱的上下端面设有供试样穿过的试样安装孔，上述试样的上下两端分别与上述上夹头和上述下夹头连接，并且上述试样及上述试样安装孔之间通过橡胶垫圈密封连接。〔8〕一种溶氧量动态智能控制的超长寿命环境疲劳试验方法，其为使用上述〔1〕～〔7〕中任一项上述的溶氧量动态智能控制的超长寿命环境疲劳试验系统进行疲劳试验的方法，包括如下步骤：第一步：打开相应电磁阀，使得由储液箱、离心泵、加热器、环境箱、冷凝器和回流槽构成的第一回路及由储液箱、氮气钢瓶、真空泵、溶氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种溶氧量动态智能控制的超长寿命环境疲劳试验系统，其包括：溶氧量动态智能控制装置、疲劳试验测试装置、以及用于向所述疲劳试验测试装置供给环境介质的供给路径和用于回收环境介质的回收路径，/n所述溶氧量动态智能控制装置包括储液箱、氮气钢瓶、真空泵、压力表、回流槽、溶氧量检测单元、电磁阀和计算机控制平台，/n所述疲劳试验测试装置包括高频疲劳试验机、试验机控制柜和环境箱，/n所述环境箱的进口通过所述供给路径与所述储液箱的供液端口连接，出口通过所述回收路径与所述回流槽连接，/n在所述供给路径中设有离心泵和加热器，在所述回收路径中设有冷凝器，/n所述溶氧量动态智能控制装置通过计算机控制平台动态监测和控制储液箱中的环境介质的溶氧量，当所述环境介质的溶氧量达到预定值时，启动所述离心泵将该环境介质输送至所述疲劳试验测试装置的所述环境箱内，然后通过所述冷凝器将所述环境介质冷却后，回收至所述回流槽中。/n

【技术特征摘要】
1.一种溶氧量动态智能控制的超长寿命环境疲劳试验系统，其包括：溶氧量动态智能控制装置、疲劳试验测试装置、以及用于向所述疲劳试验测试装置供给环境介质的供给路径和用于回收环境介质的回收路径，
所述溶氧量动态智能控制装置包括储液箱、氮气钢瓶、真空泵、压力表、回流槽、溶氧量检测单元、电磁阀和计算机控制平台，
所述疲劳试验测试装置包括高频疲劳试验机、试验机控制柜和环境箱，
所述环境箱的进口通过所述供给路径与所述储液箱的供液端口连接，出口通过所述回收路径与所述回流槽连接，
在所述供给路径中设有离心泵和加热器，在所述回收路径中设有冷凝器，
所述溶氧量动态智能控制装置通过计算机控制平台动态监测和控制储液箱中的环境介质的溶氧量，当所述环境介质的溶氧量达到预定值时，启动所述离心泵将该环境介质输送至所述疲劳试验测试装置的所述环境箱内，然后通过所述冷凝器将所述环境介质冷却后，回收至所述回流槽中。


2.如权利要求1所述的溶氧量动态智能控制的超长寿命环境疲劳试验系统，其特征在于，
在所述储液箱的箱盖上设有进气端口、出气端口、抽真空端口及所述压力表，在所述储液箱的上侧部设有进液端口，在所述储液箱的底部设有向所述溶氧量检测单元供给环境介质的排出端口和向所述环境箱供给环境介质的排出端口，在各端口处设有用于控制流体流动的电磁阀，
在所述冷凝器和所述回流槽之间设有用于控制流体流动的电磁阀。


3.如权利要求2所述的溶氧量动态智能控制的超长寿命环境疲劳试验系统，其特征在于，
所述进气端口通过进气电磁阀连接至所述氮气钢瓶，由所述氮气钢瓶向所述储液箱底部通入氮气，
所述出气端口通过放空电磁阀连接至大气，所述放空电磁阀为单向阀、且用于从储液箱向外部排气，
所述抽真空端口通过抽真空电磁阀连接至所述真空泵，利用所述真空泵将储液箱抽至负压，排出残留空气。
所述进液端口连接环境介质供给源和所述溶氧量检测单元。


4.如权利要求1或2所述的溶氧量动态智能控制的超长寿命环境疲劳试验系统，其特征在于，
所述溶氧量检测单元包括液体收集器、溶氧量检测容器和溶氧仪，
所述液体收集器的一侧连接至所述储液箱的一个排出端口，另一侧连接至所述溶氧量检测容器，在所述液体收集器上还设有气球，用于初次测量前排出该溶液收集器内残留的气体，
在所述溶氧量检测容器内安装所述溶氧仪，由所述溶氧仪对所述溶氧量检测容器内的收集液进行溶氧量的测量，
溶氧仪信号输出端连接至所述计算机控制平台，将测得的溶氧量数值发送至所述计算机控制平台，实现溶氧量的动态监测和智能控制。


5.如权利要求4所述的溶氧量动态智能控制的超长寿命环境疲劳试验系统，其特征在于，
所述溶氧仪通过螺纹连接方式安装在所述溶氧量检测容器内，在所述溶氧仪和所述溶氧量检测容器之间通过橡胶垫片密封；
在检测溶氧量时，使所述溶氧量检测容器内充满液体，并确保所述溶氧仪的探头完全浸没在液体中。


6.如权利要求4所述的溶氧量动态智能控制的超长寿命环境疲劳试验系统，其特征在于，
所述超长寿命环境疲劳试验系统中的连接处均用橡胶密封垫密封连接，在疲劳试验开始后，整个系统处于完全与大气隔离的密封状态。

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【专利技术属性】
技术研发人员：朱明亮，轩福贞，李煜佳，朱刚，刘世栋，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31