本發明實施例涉及壓力容器水壓試驗技術領域，特別涉及一種壓力容器水壓試驗裝置以及方法。

背景技術：

壓力容器在制作過程中，一般會有耐壓試驗這個工序，現有技術中，絕大多數的壓力容器的耐壓試驗是以水為介質進行的。為了避免壓力容器在耐壓試驗過程中因溫度過低而造成壓力容器材料脆斷，一般需要控制壓力容器的試驗溫度(壓力容器器壁金屬溫度)比壓力容器器壁金屬無塑形轉變溫度高至少30℃。由于金屬材料的無塑形轉變溫度與材料、厚度、焊接工藝、焊材匹配等多種因素相關，標準中無法給出不同情況下的試驗溫度。

在標準gb150-2011中，試驗溫度的要求為：q345r、q370r、07mnmovr制容器進行液壓試驗時，液體溫度不得低于5℃；碳鋼和低合金鋼制容器進行液壓試驗時，液體溫度不得低于15℃；低溫容器液壓試驗的液體溫度應不低于殼體材料和焊接接頭的沖擊試驗溫度(取其高者)加20℃，如果由于板厚等因素造成材料無塑形轉變溫度升高，則需相應提高試驗溫度。壓力容器設計工程師通常還會根據企業的工程經驗，對試驗溫度提出更高的要求，如要求試驗溫度為20～40℃。

本發明的發明人發現：當耐壓試驗在寒冷的冬季或在我國北方地區進行時，由于氣溫較低，通常很難滿足耐壓試驗的溫度要求，因此只能通過向客戶提出技術變更單，要求降低原設計耐壓試驗的試驗溫度來解決這一問題。

技術實現要素：

本發明實施方式的目的在于提供一種壓力容器水壓試驗裝置以及方法，使得能夠在任何天氣和地理位置都能滿足壓力容器水壓試驗對試驗溫度的要求，提高產品競爭力。

為解決上述技術問題，本發明的實施方式提供了一種壓力容器水壓試驗裝置，包括：熱水罐、連接在所述熱水罐和所述壓力容器之間的第一循環管線和第二循環管線；所述熱水罐上設置有電加熱器和補水管線，所述熱水罐通過所述補水管線充水，并通過所述第一循環管線和所述第二循環管線循環將所述熱水罐中的水充入所述壓力容器，通過所述電加熱器對循環水加熱至預設溫度，進行水壓試驗；水壓試驗結束后，對所述壓力容器進行排水。

本發明的實施方式還提供了一種壓力容器水壓試驗方法，包括以下步驟：

熱水罐通過補水管線充水，并通過第一循環管線和第二循環管線循環將所述熱水罐中的水充入所述壓力容器；

所述熱水罐通過電加熱器對循環水加熱至預設溫度，進行水壓試驗；

水壓試驗結束后，對所述壓力容器進行排水。

本發明實施方式相對于現有技術而言，通過在熱水罐和壓力容器之間設計第一循環管線和第二循環管線，并通過熱水罐上的電加熱器對循環水進行加熱至預設溫度，然后對壓力容器進行水壓試驗，通過熱水罐上的電加熱器對水壓試驗中循環水溫度的控制使得可以在任何天氣和地理位置都能滿足壓力容器水壓試驗對試驗溫度的要求，提高產品競爭力。

另外，所述第一循環管線包括設置在所述熱水罐底部的第一排水口、第一電動截止閥、水泵、止回閥、過濾器、電動調節閥、流量傳感器、第二電動截止閥以及設置在所述壓力容器底部的第二排水口，通過所述第一循環管線將所述熱水罐中的水充入所述壓力容器中并在進行水壓試驗時調節水的流量和壓力。

另外，所述第一循環管線還包括設置在所述過濾器和所述電動調節閥之間的第一手動截止閥、設置在所述電動調節閥和所述流量傳感器之間的第二手動截止閥、以及與所述第一手動截止閥、所述電動調節閥和所述第二手動截止閥并聯的第三手動截止閥，所述第一和第二手動截止閥用于在所述電動調節閥正常工作時開啟，在所述電動調節閥出現故障時關閉，所述第三手動截止閥在所述電動調節閥正常工作時關閉，在所述電動調節閥出現故障時開啟，以保證所述第一循環管線在所述電動調節閥出現故障時仍然能夠對所述壓力容器正常充水。

另外，所述第二循環管線包括設置在所述壓力容器頂部的第一排氣口、壓力傳感器、溫度傳感器、第三電動截止閥、第四手動截止閥和回水口，經所述熱水罐充入所述壓力容器中的水可以通過所述第二循環管線循環回到所述熱水罐；所述補水管線包括補水口和第四電動截止閥，所述補水管線與外部水管連接，通過所述補水管線可以向所述熱水罐充水。

另外，所述第二循環管線還包括u形管，所述u形管的最高點高于所述壓力容器的最高點。

另外，所述熱水罐還包括設置在側面的高水位傳感器、低水位傳感器以及設置在頂部的第二排氣口。

另外，所述壓力容器水壓試驗裝置還包括可編程邏輯控制器和與所述可編程邏輯控制器連接的人機界面，所述可編程邏輯控制器與所述水泵、所述電加熱器、所述電動調節閥、所述第一電動截止閥、所述第二電動截止閥、所述第三電動截止閥、所述第四電動截止閥、所述高水位傳感器、所述低水位傳感器、所述溫度傳感器、所述壓力傳感器、所述流量傳感器連接，用于信號采集和控制；所述人機界面用于參數輸入、信息顯示和打印。

另外，所述熱水罐通過電加熱器對循環水加熱至預設溫度，進行水壓試驗的步驟包括：所述電加熱器對循環水加熱至預設溫度時自動停止加熱，關閉所述第二循環管線；通過所述第一循環管線向所述壓力容器充水加壓，直至設置在所述第二循環管線上的壓力傳感器采集的壓力值等于預設的水壓壓力時關閉所述第一循環管線；保壓預設時間；微啟所述第二循環管線上的第三電動截止閥，使壓力值降至設計壓力時關閉所述第二循環管線，并檢查所述壓力容器。

另外，所述通過所述第一循環管線向所述壓力容器充水加壓的步驟包括：調整設置在所述第一循環管線上的電動調節閥，保證所述壓力容器的升壓速率小于預設速率。

附圖說明

一個或多個實施例通過與之對應的附圖中的圖片進行示例性說明，這些示例性說明并不構成對實施例的限定，附圖中具有相同參考數字標號的元件表示為類似的元件，除非有特別申明，附圖中的圖不構成比例限制。

圖1是本發明第一實施方式中的壓力容器水壓試驗裝置的結構示意圖；

圖2是本發明第二實施方式中的壓力容器水壓試驗方法的一種流程示意圖；

圖3是本發明第二實施方式中的壓力容器水壓試驗方法的另一種流程示意圖。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明的各實施方式進行詳細的闡述。然而，本領域的普通技術人員可以理解，在本發明各實施方式中，為了使讀者更好地理解本申請而提出了許多技術細節。但是，即使沒有這些技術細節和基于以下各實施方式的種種變化和修改，也可以實現本申請所要求保護的技術方案。

本發明的第一實施方式涉及一種壓力容器水壓試驗裝置100，如圖1所示，包括：熱水罐1、連接在所述熱水罐1和所述壓力容器2之間的第一循環管線10和第二循環管線20；所述熱水罐1上設置有電加熱器11和補水管線30，所述熱水罐1通過所述補水管線30充水，并通過所述第一循環管線10和所述第二循環管線20循環將所述熱水罐1中的水充入所述壓力容器2，通過所述電加熱器11對循環水加熱至預設溫度，進行水壓試驗；水壓試驗結束后，對所述壓力容器2進行排水。

本發明實施方式相對于現有技術而言，通過在熱水罐1和壓力容器2之間設計第一循環管線10和第二循環管線20，并通過熱水罐1上的電加熱器11對循環水進行加熱至預設溫度，然后對壓力容器2進行水壓試驗，通過熱水罐上的電加熱器對水壓試驗中循環水溫度的控制使得可以在任何天氣和地理位置都能滿足壓力容器水壓試驗對試驗溫度的要求，提高產品競爭力。

本實施方式中，熱水罐1通過第一循環管線10將熱水罐1中的水充入壓力容器2，并通過第二循環管線20將壓力容器2中的水回流至熱水罐1中，如此循環將熱水罐1中的水充入壓力容器2。所述第一循環管線10包括設置在所述熱水罐1底部的第一排水口101、第一電動截止閥102、水泵103、止回閥104、過濾器105、電動調節閥106、流量傳感器107、第二電動截止閥108以及設置在所述壓力容器2底部的第二排水口109，通過所述第一循環管線10將所述熱水罐1中的水充入所述壓力容器2中并在進行水壓試驗時調節水的流量和壓力。具體地，第一電動截止閥102、第二電動截止閥108開啟，所述熱水罐1中的水可以通過第一排水口101流出，經過所述第一電動截止閥102注入水泵103，水泵103可以對水進行加壓并輸送，然后水流過止回閥104，止回閥104能夠保證水從熱水罐1一側流向壓力容器2一側，防止水倒流，接著水流過過濾器105，所述過濾器105為y形過濾器，可以過濾水中的雜質，防止雜質隨著水一起流到壓力容器2中后沉積，接著水流過電動調節閥106，所述電動調節閥106可以對水的流量和壓力進行調節，接著水流過流量傳感器107，所述流量傳感器107能夠檢測第一循環管線10中的水的流量，接著水依次經過第二電動截止閥108、第二排水口109進入壓力容器2中。其中，通過所述第一電動調節閥102的開啟和關閉可以控制所述熱水罐1中的水是否向外排出。

本實施方式中，在壓力容器2的頂部的第一排氣口201與外界之間還設置有第一排氣閥207，用于控制第一排氣口201排氣，能夠保證向壓力容器2充水時將壓力容器2中的空氣排盡。

本實施方式中，所述第一循環管線10還包括設置在所述過濾器105和所述電動調節閥106之間的第一手動截止閥110、設置在所述電動調節閥106和所述流量傳感器107之間的第二手動截止閥111、以及與所述第一手動截止閥110、所述第電動調節閥106和所述第二手動截止閥111并聯的第三手動截止閥112。所述電動調節閥106工作正常時，所述第一手動截止閥110和第二手動截止閥111保持常開，第三手動截止閥112保持常閉。而在所述電動調節閥106出現故障無法工作時，關閉所述第一手動截止閥110和第二手動截止閥111，同時開啟所述第三手動截止閥112，如此可以保證所述第一循環管線10在所述電動調節閥106出現故障時仍然能夠對所述壓力容器2正常充水，此時還可以對出現故障的所述電動調節閥106進行修理或更換。

本實施方式中，所述第二循環管線20包括設置在所述壓力容器2頂部的第一排氣口201、壓力傳感器202、溫度傳感器203、第三電動截止閥204、第四手動截止閥205和回水口208。第二循環管線20配合第一循環管線10使用，實現壓力容器2的排氣、充水以及循環加熱。其中，壓力傳感器202和溫度傳感器203設置在壓力容器2和第三電動截止閥204之間，使得關閉第三電動截止閥204時壓力傳感器202和溫度傳感器203仍可以分別采集溫度信號和壓力信號。經所述熱水罐1充入所述壓力容器2中的水可以通過所述第二循環管線20循環回到所述熱水罐1。具體地，在向所述壓力容器2中充水時，所述第二循環管線20與第一循環管線10和壓力容器2以及熱水罐1形成一個閉合循環回路，電加熱器11設置在熱水罐1上，對熱水罐1中的水進行加熱，而所述第二循環管線20與第一循環管線10形成閉合循環回路，使得電加熱器11能夠對整個循環水進行循環加熱，同時實現壓力容器2的排氣、充水，從而能夠滿足進行壓力容器水壓試驗對試驗溫度的控制要求。

具體地，在向壓力容器2中充水時，壓力容器2中的水依次經過第一排氣口201、所述壓力傳感器202、溫度傳感器203、第三電動截止閥204以及第四手動截止閥205和回水口208注入熱水罐1。其中，在充水過程中，所述壓力傳感器202采集水壓信號并進行顯示，所述溫度傳感器203采集水溫信號。當溫度傳感器203采集的溫度信號高于水壓溫度上限值或下限值+5℃時，電加熱器11自動停止加熱，并關閉循環管線2上的第三電動截止閥204。所述第四手動截止閥205可以在必要時手動關閉第二循環管線20。

本實施方式中，所述第二循環管線20還包括u形管206，所述u形管206的最高點高于所述壓力容器2的最高點，保證在充水過程中，壓力容器2中充滿水前水不會回流到熱水罐1中。

所述補水管線30包括補水口301和第四電動截止閥302，所述補水管線30與外部水管連接，通過所述補水管線可以向所述熱水罐充水。具體地，在開始進行水壓，開啟第四電動截止閥302向熱水罐1中充水，而在熱水罐1中的水充到足夠多時自動關閉第四電動截止閥302，停止向熱水罐1中充水。在熱水罐1頂部的第二排氣口14與外界之間還設置有第二排氣閥門15。第二排氣閥15用于控制所述第二排氣口14排氣。

所述熱水罐1還包括設置在側面的高水位傳感器12、低水位傳感器13以及設置在頂部的第二排氣口14。在靠近所述高水位傳感器12和所述低水位傳感器13位置處分別開設有高水位口16和低水位口17，用于標記熱水罐1中的水位。在向所述熱水罐1中充水時，所述熱水罐1中的氣體通過第二排氣口14排出。高水位傳感器12、低水位傳感器13感測所述熱水罐1中的水位，當低水位傳感器13感測到水位高于低水位口17時，自動開啟補水管線上的第四電動截止閥302，并關閉熱水罐1底部的第一電動截止閥102和水泵103。當高水位傳感器12感測到水位高于高水位口16時，自動關閉補水管線上的第四電動截止閥302，停止向熱水罐1中充水。

本實施方式中，在通過所述第一循環管線10和所述第二循環管線20循環將所述熱水罐1中的水充入所述壓力容器2過程中，當溫度傳感器203采集的溫度信號高于預設溫度時，電加熱器11自動停止加熱，并關閉循環管線2上的第三電動截止閥204，即關閉第二循環管線20。第一循環管線10上的流量傳感器107和第二循環管線20上的壓力傳感器202分別采集的流量和壓力信號，同時調整第一循環管線10上的電動調節閥106，保證壓力容器2的升壓速率小于設定值；當第二循環管線20上的壓力傳感器202采集的壓力值等于水壓壓力時，停止水泵103并關閉壓力容器2底部的第二電動截止閥108，即關閉第一循環管線10，停止向壓力容器2充水，此時壓力容器2中的水壓達到水壓試驗所需的水壓。其中，預設溫度可以根據需要設置，優選地，預設溫度設置為水壓溫度上限值或下限值+5℃。

本實施方式中，壓力容器2保壓預設時間之后，壓力容器2中的部分水通過第二循環管線20回流至熱水罐1，實現壓力容器2的壓力值降低至設計壓力，具體地，微啟第二循環管線20上的第三電動截止閥204，將壓力容器2中的水回流至熱水罐1以降低壓力容器2中的壓力值至設計壓力。當壓力容器2中的水壓壓力值降至設計壓力后，關閉第三電動截止閥204，檢驗人員開始檢查壓力容器2，至此完成壓力容器2的水壓試驗。

本實施方式中，在所述第一電動截止閥102與外界之間還設置有第五電動截止閥113，用于控制所述第一排水口101排水。在第二電動截止閥108與外界之間還設置有第六電動截止閥114，用于控制第二排水口109排水。當水壓試驗結束后，開啟壓力容器2底部的第二電動截止閥108和第六電動截止閥114，將壓力容器2中的水排盡。將壓力容器2中的水排盡后，將熱水罐1與壓力容器2的連接斷開。

本實施方式中，所述壓力容器水壓試驗裝置100還包括可編程邏輯控制器3和與所述可編程邏輯控制器3連接的人機界面4。所述可編程邏輯控制器3與所述水泵103、所述電加熱器11、所述電動調節閥106、所述第一電動截止閥102、所述第二電動截止閥108、所述第三電動截止閥204、所述第四電動截止閥302、所述高水位傳感器12、所述低水位傳感器13、所述溫度傳感器203、所述壓力傳感器202、所述流量傳感器107連接，用于信號采集和控制。具體地，可編程邏輯控制器3接收高水位傳感器12和低水位傳感器13感測的水位信息，并根據水位信息控制第四電動截止閥302的開關；接收溫度傳感器203采集的溫度信號，并根據該溫度信號控制第三電動截止閥204的開關；接收壓力傳感器202和流量傳感器107采集的壓力信號和流量，控制電動調節閥106、水泵103以及第三電動截止閥204的開關；在水壓試驗結束后，還控制第一電動截止閥102、第五電動截止閥113、第三電動截止閥204、第二電動截止閥108以及第六電動截止閥114的開關。

本實施方式中，所述人機界面用于參數輸入、信息顯示和打印，具體地，在向壓力容器2充水之前，在人機界面4上設置水壓試驗的溫度、升壓速率、設計壓力、水壓試驗壓力和保壓時間等；在進行水壓試驗時，顯示是否到達高水位面和低水位面以及顯示溫度信號和流量信號，在水壓試驗結束后，所述人機界面4可以顯示可打印水壓試驗全過程的溫度和壓力曲線。所述人機界面4與所述可編程邏輯控制器3連接，通過所述可編程邏輯控制器3控制所述人機界面4工作。由于可編程邏輯控制器3和人機界面4的設計，可以實現水壓試驗全程自動化控制和記錄，可減少生產和檢驗人員的數量，減少人為誤操作的概率，減少過程記錄文件和試驗報告的整理時間。

本發明實施方式的壓力容器水壓試驗裝置100通過進行極致化模塊集成設計和制造，只需要現場提供水和電就能使用，可實現裝置的外形尺寸最小，全球移動到不同位置使用。

本發明的第二實施方式涉及一種壓力容器水壓試驗方法，如圖2所示，包括以下步驟：

步驟s10，熱水罐1通過補水管線30充水，并通過第一循環管線10和第二循環管線循環20將所述熱水罐1中的水充入所述壓力容器2。

在步驟s10之前，連接熱水罐1和壓力容器2之間的所述第一循環管線10和第二循環管線20。

在步驟s10中，具體地，是打開補水管線30上的第四電動截止閥302，向熱水罐1充水，待高水位傳感器12感測到熱水罐1中的水到達高水位口16時，開啟第一循環管線10和第二循環管線20，向壓力容器2充水。當低水位傳感器13感測到熱水罐1中的水位低于低水位口17時，自動開啟補水管線30上的第四電動截止閥302，當高水位傳感器12感測到熱水罐1中的水位高于高水位口16時，自動關閉補水管線30上的第四電動截止閥302，此時熱水罐1和壓力容器2都充了進行水壓試驗所需足夠的水。

步驟s11，所述熱水罐1通過電加熱器11對循環水加熱至預設溫度，進行水壓試驗。

在步驟s11中，如圖3所示，具體包括以下步驟：

步驟s30，所述電加熱器11對循環水加熱至預設溫度時自動停止加熱，關閉所述第二循環管線20。

在步驟s30中，具體地，通過電加熱器11對熱水罐1中的水進行加熱，當溫度傳感器203采集到的溫度在預設溫度±5℃范圍之內時，自動停止加熱，并且關閉第二循環管線20上的第三電動截止閥204。

步驟s31，通過所述第一循環管線10向所述壓力容器2充水加壓，直至設置在所述第二循環管線20上的壓力傳感器202采集的壓力值等于預設的水壓壓力時關閉所述第一循環管線10。

在步驟s31中，具體地，是根據第一循環管線10上的流量傳感器107采集到的流量信號和第二循環管線20上的壓力傳感器202采集到的壓力信號，調整設置在所述第一循環管線10上的電動調節閥106，保證所述壓力容器2的升壓速率小于預設速率。當第二循環管線20上的壓力傳感器202采集的壓力信號等于預設的水壓壓力時關閉所述第一循環管線10上的水泵103和壓力容器2底部的第二電動截止閥108，停止向壓力容器2充水，此時壓力容器2中的水壓達到水壓試驗所需的水壓。

步驟s32，保壓預設時間。

在步驟s32中，所述預設時間在進行水壓試驗前在所述人機界面4上設定。

步驟s33，微啟所述第二循環管線20的第三電動截止閥204，使壓力值降至設計壓力時關閉所述第二循環管線20，并檢查所述壓力容器2。

在步驟s33中，具體地，是微啟第二循環管線20上的第三電動截止閥204，當壓力傳感器202測得的壓力值降低至設計壓力時，關閉第三電動調節閥204，并檢查壓力容器2是否有損壞。

步驟s12，水壓試驗結束后，對所述壓力容器2進行排水。

在步驟s12中，當水壓試驗結束之后，在人機界面4上點擊泄壓，開啟所述壓力容器2的第二排水口109，并同時開啟第二電動截止閥108和第六電動截止閥114進行排水，直至，將壓力容器2中的水排盡。

將壓力容器2中的水排盡后，將熱水罐1和壓力容器2之間的第一循環管線10和第二循環管線20斷開。

上面各種方法的步驟劃分，只是為了描述清楚，實現時可以合并為一個步驟或者對某些步驟進行拆分，分解為多個步驟，只要包括相同的邏輯關系，都在本專利的保護范圍內；對算法中或者流程中添加無關緊要的修改或者引入無關緊要的設計，但不改變其算法和流程的核心設計都在該專利的保護范圍內。

不難發現，本實施方式為與第一實施方式相對應的方法實施例，本實施方式可與第一實施方式互相配合實施。第一實施方式中提到的相關技術細節在本實施方式中依然有效，為了減少重復，這里不再贅述。相應地，本實施方式中提到的相關技術細節也可應用在第一實施方式中。

本領域的普通技術人員可以理解，上述各實施方式是實現本發明的具體實施例，而在實際應用中，可以在形式上和細節上對其作各種改變，而不偏離本發明的精神和范圍。