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技术文摘

钢管水压试验机原理与技术特点

作者:管理员 发表时间:2018-06-25 10:02:24 阅读: 59

钢管水压试验机原理与技术特点

近年来,随着我国经济的持续发展,拉动了石油、天然气等能源工业的快速发展,同时也带动了管道运输业和钢管工业的蓬勃发展。为了提高钢管产品的质量和使用的安全可靠性,各钢管制造厂都在努力强化检验与试验手段。在所有的钢管无损检测与试验中,静水压试验由于试验准确率高而成为钢管制造工艺流程中必不可少的检验项目,也是比较重要的试验工序之一。本文以Φ720水压试验机作为研究对象,其用于对无缝管进行水压试验,检查钢管在规定压力下有无渗漏缺陷,并能消除钢管内部的焊接残余应力,从而保证钢管的使用性能。它可满足一定范围内不同管径、不同长度的无缝管静水压试验。Φ720水压试验机在设计时充分考虑旋扩管生产线在线设备的特点,具有结构简单、操作方便等优点。 
一、钢管水压试验机的设备构成及特点 
1.1 水压试验机的设备构成 
钢管水压机是由机械、电气和液压等部分组成。机械部分主要由水试验压机本体和进出料辅机组成,水压试验机本体是水压试管机的主体设备,由4根箱形拉力梁、前梁装置、后梁装置、升降托辊装置和夹紧拔管装置组成。进出料辅机用来完成钢管的进料、冲洗、出料、空水等功能,主要由进料运管小车、出料运管小车、升降旋转托辊、冲洗装置、升降空水装置和出料台架组成。 
液压部分由水压部分和油压部分组成。机组的水压部分由低压水泵、增压器、单向阀组、充液罐组成,完成对钢管的冲洗、填充低压水和高压水增压。采用离心泵、充液罐供水,增压器增压,可在短时间内充满被试钢管而且水中气泡少,充水质量高,可大大减少增压水量,缩短增压时间。水压试验机全部采用液压传动,液压系统共由三个独立的系统组成,即后梁传动系统、主缸压力和水压比例平衡跟踪系统和主液压系统。主液压系统由油箱、主油泵、冷却器、过滤器、蓄能器、空气滤清器、液位继电器、温度计、电加热器、控制阀台等组成。主液压系统的功能为控制增压器动作、固定托管装置、进出料运管小车、出料台架动作、旋转冲洗装置、夹紧拔管装置、挡料装置等执行机构的动作。 
电气部分是以西门子PLC进行控制和上位机的Wincc监控,实现对整个机组的控制。主要过程为:设置好控制参数;根据工艺要求,修改传送工艺参数;利用操作台通过PLC控制钢管传送装置完成钢管的传送;当钢管到达试验位置后,通过人机接口完成管端密封和管内预充水,开始钢管静水压试验;水压传感器实时检测钢管里的水压值,传送到PLC进行信号分析处理,根据油水平衡原理,计算出油压控制信号,输出到电液比例阀的功率驱动单元,控制电液比例阀的动作,进而控制管端封头的油压值,实现油水平衡,完成钢管的静水压试验。油压传感器和水压传感器检测到的信号同时被实时送到工控机里,操作员通过监控画面实时监控试验过程。 
1.2 水压试验机的主要特点 
1)水压试验机本体采用封闭框架结构,受力均匀,试验压力大;(2)油水压控制采用增压缸连续控制保压,可靠高,响应时间快;(3)压力传感器自动检测油水压力,检测精度高,反应灵敏;(4)压力测试值液晶数字显示,直观可靠;(5)保压时间任意设定操作台面板旋钮控制,方便简单;(6)自动检测压力:实现显示屏自动显示时间压力曲线、输出功能;(7)试压过程PLC控制可升级自动记录每次试验结果;(8)移动侧液压进给工作效率高,试压周期短;(9)试压过程手动、自动两种控制(有些还增加了半自动控制)随意切换方便故障的排除。 
对于端面密封条件下的钢管静水压试验机相对于径向密封形式,端面密封形式夹具不同的钢管水压时,具有不用更换密封圈、生产效率高、需要的夹具工装件少以及生产成本低等诸多优点,在钢管直径≥610mm的钢管上得到广泛应用。 
二、 应用中出现的故障 
2.1 稳压故障及分析 
2.1.1 主缸压力为零。钢管内加满水后,关闭溢流阀,启动高压水泵,先导式溢流阀通电加载,钢管两端喷水,水压显示为零,主缸显示油压也约为零。这主要是由于主缸没有压力,导致钢管两端密封圈压紧,漏水严重。主缸压力为零的原因有:一是充液阀关闭得不完全,高压泵输出的液压油由充液阀直接流回了油箱,形成了一条无压力回路。二是先导式溢流阀失效,无法将电信号转化为油压,无法形成油压。三是比例溢流阀失效,无法将电信号转化为油压,无法形成油压。 
解决的措施:(1)逐项检查法:将高压球阀关闭,这样油系统压力只与溢流阀相关,然后根据压力表的显示压力值就可以知道判定是否是溢流阀导致的故障。如果压力表的显示压力值正常,则可以排除溢流阀故障。(2)理论分析法:当比例溢流阀输入信号为零时,主缸的压力应该为零。但是由于元器件自身结构等因素的影响,比例溢流阀有一个最小的压力,如果打开高压球阀后,压力表的压力值为比例溢流阀的最小压力,则可以排除比例溢流阀故障。通过上述方法可以先后排查先导式溢流阀和比例溢流阀是否正常,如果不是上述两个器件的故障,就可以直接认定是充液阀的故障问题。 
2.1.2 水压达不到试验压力。水压和油压均有一定的数值,但是水压达不到试验值。(1)钢管两端不喷水,没有其他漏水,这主要是高压水泵的问题。(2)钢管两端喷水,没有其他漏水,这可能是密封钢管两端的元件损坏或者是主缸压力值偏小,导致压力不足以密封钢管两端。 
解决的措施:(1)对于两端不喷水的问题,必须按照高压水泵的维修手册进行正确的维修。(2)对于两端喷水的问题,如果是密封元件的问题就需要更换密封元件,但也有可能是电气、液压或者比率参数设置的问题,可以通过模拟水压、油压数值,调整水压值和比例参数,就可以得到相应的油压值。 2.1.3 水压上升速度缓慢。可能的原因有:(1)钢管内空气的含量过大。(2)高压水泵出现泄漏。 
解决的措施:(1)对于钢管内空气含量过大的问题,必须用水将空气进行压缩,使钢管达到一定的压力。(2)高压水泵出现泄漏的问题,需要检查排气阀,使排气阀排气管接近钢管内壁的顶部,从而使钢管内部的空气尽量 
排出。 
2.1.4 保压过程中水压不稳定。保压曲线虽然在保压值的范围之内,但是仍存在一定的波动,这些小的波动可以反映出设备的问题可能由水泵引起。 
解决的措施:保压过程中高压水泵在高速旋转,采用蓄能器补压的稳压系统。 
2.2 充水阀或排气阀故障及分析 
在安装和调试阶段,充水阀或排气阀的锥面密封面容易损坏。这主要是由于在施工过程中,电焊和砂轮切割工具时,没有很好地清洁管道内壁,在安装法兰密封圈的时候,由于疏忽遗留密封圈的残片,这些残片进入充水阀或排气阀后,就容易损坏锥形的密封面。因此,在安装和调试阶段一定要做好管道内部的清洁工作。 

三、结语

钢管水压试验机作为钢管检验的重要设备,可以有效提高钢管产品的质量和使用的安全可靠性,是钢管厂重要的检验和试验手段。在安装和调试阶段要注意管路的清洁,进一步掌握系统的构成和原理,针对各种故障,仔细分析,找出问题的原因,并制定相应的解决措施。在平时的使用过程中采用定检点检的方法,并建立系统维护保养记录档案,以便监督检查,找出规律保证设备正常运行,从而为企业创造更大的经济效益。

 

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