机械管道强度检测装置的设计方案

冷俊杨

(中北大学，山西 太原 030000)

管道的用途很广泛，主要用在长距离输送石油和天然气、给水、排水、供热、供煤气、等各种工业装置中[1]。管道材料根据温度、压力以及输送介质的不同往往分为以下几类：一是碳钢类；二是普通低合金钢类；三是合金钢类；四是不锈钢类；五是有色金属钢类；六是非金属类；七是衬里钢管类[2]。化工类管道的类别多，因此对于管道的选取十分重要。

管道的特点是：相互之间有联系，且相互影响，长细之间的比例较大，很容易失衡，受力情况复杂；组分很多，各自有不同的特点和技术要求[3]。所以生产出的石油化工机械管道其强度都各有不同。

在企业面临选择不同厂家的石油化工机械管道时，需要进行强度检测以及试压，试压是检验管道工程质量和保证管道安全运行的重要手段，也是提高管道输送量的依据[4]，现有技术中大多简单的采用压板来夹紧管道，测试管道强度，但此类方法存在检测精度不高、数值受人力使用因素的影响较大、固定不足等缺点。该装置提供了一种新的方法来解决上述背景中出现的技术问题。

1 装置结构

包括检测装置外壳，检测装置外壳一侧设有启动开关，检测装置外壳内部设有检测机构，检测机构包括液压室，液压室内部设有液压管，液压管贯穿液压室，液压管上设有液压泵，液压管位于液压泵的输入端，液压泵通过启动开关与外部电源电性连接，液压泵两侧对称设有压力管，压力管位于液压泵的输出端，压力管上设有液压缸，液压缸与压力管相连通，液压缸内部设有压力表，压力表上设有限位块，限位块与液压缸内壁相连接，限位块上设有液压活塞，液压活塞贴合与液压缸内壁，液压活塞上设有压力杆，压力杆贯穿液压活塞，压力杆上设有压力垫片，压力垫片上设有管道样品，管道样品下对称设有弯曲传感器，弯曲传感器与启动开关电性连接，管道样品两侧对称设有固定杆，固定杆与检测装置外壳内壁相连接。液压缸外围设有固定架，固定架内部设有固定孔，液压缸通过固定孔与固定架相连接。检测装置外壳上设有水平尺，水平尺上设有压力弹簧。固定杆外围对称设有固定支架。检测装置外壳内部另设有监控摄像头，监控摄像头与外部显示屏幕电性连接。检测装置外壳下设有底座。

图1 主结构示意图Fig.1 The main structure of the device

图2 A处的局部放大图Fig.2 Partial enlargement at A

图3 固定杆的立体图Fig.3 Stereogram of fixed Rod

图4 液压缸的剖视图Fig.4 Cutaway view of hydraulic cylinder

附图标记：

1、检测装置外壳；2、启动开关；3、液压室；4、液压管；5、液压泵；6、压力管；7、液压缸；8、压力表；9、限位块；10、液压活塞；11、压力杆；12、压力垫片；13、管道样品；14、弯曲传感器；15、固定杆；16、固定架；17、固定孔；18、水平尺；19、固定支架；20、监控摄像头；21、底座；22、压力弹簧。

2 实施方案

结合附图以及具体实施方式，对装置做出进一步的描述。

2.1 实施方案例一

请参阅图1～图4，该装置包括检测装置外壳，检测装置外壳一侧设有启动开关，检测装置外壳内部设有检测机构，检测机构包括液压室，液压室内部设有液压管，液压管贯穿液压室，液压管上设有液压泵，液压管位于液压泵的输入端，液压泵通过启动开关与外部电源电性连接，液压泵两侧对称设有压力管，压力管位于液压泵的输出端，压力管上设有液压缸，液压缸与压力管相连通，液压缸内部设有压力表，压力表上设有限位块，限位块与液压缸内壁相连接，限位块上设有液压活塞，液压活塞贴合与液压缸内壁，液压活塞上设有压力杆，压力杆贯穿液压活塞，压力杆上设有压力垫片，压力垫片上设有管道样品，管道样品下对称设有弯曲传感器，弯曲传感器与启动开关电性连接，管道样品两侧对称设有固定杆，固定杆与检测装置外壳内壁相连接。

通过上述方案，设置启动开关，按下启动开关后液压泵得电，液压泵得电后通过液压管将液压室内的液压油进行吸入，再通过压力管进入液压缸内，液压缸内的液压活塞在液压油的作用下进行移动，液压活塞带动压力杆进行移动时，会对管道样品通过一个压力令固定杆达到固定管道样品的目的，随着压力管承受的压力不断增加，管道样品会到达其所能够达到的抗弯极限，进而管道样品发生弯曲，这时弯曲传感器感应到管道样品弯曲后会通过启动开关令液压泵进行断电，液压泵停止，这时只需要观察压力表显示的压力即可得出管道的强度(美国标准ASME 31.8规定允许的管道变形(含弹性变形)为2%；加拿大标准CSA Z662规定允许的管道塑形变形是2.5%[5]，可利用该标准的压力值以核算测得压力是否达到标准)。

2.2 实施方案例二

请参阅图1～图4，液压缸外围设有固定架，固定架内部设有固定孔，液压缸通过固定孔与固定架相连接，检测装置外壳上设有水平尺，水平尺上设有压力弹簧，固定杆外围对称设有固定支架，检测装置外壳内部设有监控摄像头，监控摄像头与外部显示屏幕电性连接，检测装置外壳下设有底座。

通过设置固定架，通过固定孔得以固定液压缸的目的，通过设置水平尺，可以清楚的看到管道样品是否弯曲，令压力弹簧达到缓冲水平尺的目的，通过设置固定支架，固定支架得以固定固定杆的目的，通过设置监控摄像头，可以通过监控摄像头在外部显示屏幕上观察管道样品的情况，通过设置底座，达到便于放置装置的目的。

2.3 实施方案总结

在实际应用时，设置启动开关，按下启动开关后液压泵得电，液压泵得电后液压管将液压室内的液压油进行吸入，在压力管进入液压缸内，液压缸内的液压活塞在液压油的作用下进行移动，液压活塞带动压力杆进行移动时，会对管道样品通过一个压力，令固定杆达到固定管道样品的目的，随着压力管承受的压力不断增加，管道样品会到达其所能够达到的抗弯极限，进而管道样品发生弯曲，这时弯曲传感器感应到管道样品弯曲后会启动开关令液压泵进行断电，液压泵停止，这时只需要观察压力表显示的压力即可得出管道的强度，通过设置固定架，通过固定孔得以固定液压缸的目的，通过设置水平尺，可以清楚的看到管道样品是否弯曲，令压力弹簧达到缓冲水平尺的目的，通过设置固定支架，固定支架得以固定固定杆的目的，通过设置监控摄像头，可以通过监控摄像头在外部显示屏幕上观察管道样品的情况，通过设置底座，达到便于放置装置的目的。

3 结 语

该装置适用于化工生产的各种管道设备，使管道的压力测试的方式更为自动化、现代化，减少由人工操作带来的误差。而且作为自动化仪器，相对于人的手工操作可能带来安全事故的缺点，该装置具有防止由于人口操作失误带来的安全隐患的优点。在该装置投入生产使用后，将会降低经济投入成本、提高安全系数以及节约时间成本。另外该装置不局限于选取管道，也可适用于管道强度压力的质量检测。