100t内压加载装置的研制

　　1　引　言

　　随着石油天然气及石油化工工业的发展,以西气东输工程为标志,我国的长输管道建设高峰期已经到来,长输油气管道越来越向大口径、高压力输送方向发展,这些均要求管材具有较高的强度和良好的力学性能。本文所阐述的装置就是用于模拟管道在使用过程中内部输送油、气或水的压力波动所产生的交变应力,以全面可靠地分析管道的抗疲劳性能。

　　2　试验装置的特点及技术指标

　　2·1　主要特点

　　该加载装置与同类测试设备相比,具有以下几个特点:

　　(1)采用两个缸体,利用液压油的压力通过活塞杆将作用力加载到水缸墙体内,这样保证油水分离,清洁环保,同时为和水缸腔体相连的管道内提供足够的试验压力。

　　(2)试验介质是水,大大降低了试验成本。由于管道内部输送的介质种类繁多,比如高压天然气、石油、水等,试验时不能完全按照实际输送介质来做,尤其是管径较大时,成本很高,而自来水比较普通,且压缩性较小,为试验节约了成本。

　　(3)压力大,100升油源提供21MPa试验压力,作动器设计吨位100t,完全满足各类管道的试验压力。

　　(4)该装置采用电液伺服阀,从而实现了高频响应,构成闭环系统进行工作。

　　(5)具有给水补偿功能,当试验系统有泄漏时,管道内的压力会降低,液压传感器会检测出来,发出讯号,控制气动球阀打开,实现自动补水功能。

　　(6)具有远程自动控制功能和安全保护功能。

　　2·2　主要技术指标

　　该试验装置主要技术指标如下:

　　伺服作动器最大力:1000kN

　　伺服阀流量:63L/min

　　压力传感器范围:0 MPa-25MPa

　　位移传感器范围:±175mm

　　油源供油流量:63L/mi

　　加载管径范围:100mm-610mm

　　试验波形:正弦波、三角波、方波、梯形波、斜波、外部输入随机波

　　系统工作频率:0·01Hz-5Hz

　　管道最大内压:21MPa

　　3　结构及工作原理

　　100t内压加载装置主要由液压油源、主机、试样支撑和计算机控制单元组成。图1为该装置的结构原理示意图。图1

　　3·1　液压油源

　　液压油源是为电液伺服试验机提供液压动力的装置,根据整机要求向主机油路系统输出一定流量的压力油。它由高压油箱、高压泵组、溢流阀、高精度滤油器、蓄能器、冷却器、控制阀以及动力配电箱组成。

　　3·2　主机

　　主机是整个装置的核心部分,是执行机构,由主机底座支撑垂直固定在地面上,带有电液伺服阀、位移传感器和液压传感器形成闭环系统控制整机动作。