CN112557024B - 换热设备用法兰密封垫片的性能检验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换热设备用法兰密封垫片的性能检验装置，包括高压釜、多腔体冷却器、密封垫片、温度检测装置、冷却介质循环装置、流量调节装置及供热装置，通过冷却介质循环装置来控制各个冷却介质腔内冷却介质的循环状况，从而使得密封垫片各位置节点的温度在周向上呈现交变式变化，能够模拟换热设备的实际运行条件，对密封垫片的密封可靠性进行测试检验，这不但可以对密封垫片的生产制造及安装等提供重要指导意义的参数，还能够为目前换热设备泄漏的原因探索等提供有益的帮助。

Description

换热设备用法兰密封垫片的性能检验装置

技术领域

本发明涉及一种换热设备用法兰密封垫片的性能检验装置。

背景技术

在核电、石化等工业领域，存在法兰密封处圆周温度不同步导致热膨胀不同而使螺栓、法兰等密封连接元件产生的变形不协调，造成密封垫片密封应力的不均匀而泄漏。如多管程壳式换热器中管箱法兰、头盖法兰类密封，由于多管程间客观存在的温度差，造成入口至出口多管程对应的法兰部位温度不一致，形成法兰内部热应力，导致法兰周向各节点的轴向变形不一致，造成密封垫片周向不同节点周向密封工作应力的局部缺失，从而造成密封泄漏。目前，国内对于上述工况下设备用密封垫片的密封性能及使用寿命等都没有有效的检验装置或方法予以检验，这将制约我国核电、石化等相关工业领域内密封垫片的自主制造及密封泄漏问题的解决。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的缺陷，提供一种换热设备用法兰密封垫片的性能检验装置。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种换热设备用法兰密封垫片的性能检验装置，所述检验装置包括具有高压腔的高压釜、多腔体冷却器，以及用于所述高压釜与所述多腔体冷却器之间轴向密封的密封垫片，所述高压釜包括筒体和连接法兰，所述筒体的一轴端部具有开口，所述连接法兰设置在所述筒体上的所述开口位置；所述多腔体冷却器包括冷却筒和端盖法兰，所述冷却筒具有多个彼此相互隔绝的冷却介质腔，所述端盖法兰设置在所述冷却筒的一轴端并同时封闭所有的所述冷却介质腔，所述密封垫片设置在所述端盖法兰与所述连接法兰之间，所述端盖法兰上设置有多个温度监控区，每个所述冷却介质腔与所述密封垫片之间均设置有一个所述的温度监控区，每个所述冷却介质腔上均连接有一组冷却介质出口管与冷却介质入口管，所述检验装置还包括保证所述高压腔内试验介质处于设定温度范围内的供热装置，以及能够检测所述温度监控区实际温度的温度检测装置、能够向所述冷却介质腔循环供应冷却介质的冷却介质循环装置、用于控制进入所述冷却介质入口管中冷却介质流量的流量调节装置，所述温度检测装置、所述冷却介质循环装置及所述流量调节装置之间通信连接，所述冷却介质循环装置自由独立地对所有的所述冷却介质腔进行冷却介质循环，所述冷却介质循环装置根据所述温度检测装置检测的温度值控制调节各个所述流量调节装置的通过流量大小。

优选地，所述流量调节装置包括阀口可调节的流量调节阀，以及用于监控自所述流量调节阀进入所述冷却介质腔中介质流量的流量传感器，每组所述冷却介质入口管上均设有一组所述的流量调节阀。

优选地，所有的所述冷却介质出口管并联地设置在所述冷却介质循环装置的入口端，所有的所述冷却介质入口管并联地设置在所述冷却介质循环装置的出口端。

优选地，所述冷却介质循环装置至少包括用于控制向所述冷却介质入口管供入冷却介质的控制系统，所述控制系统、所述温度检测装置及所述流量调节装置之间通信连接。

进一步地，所述冷却介质循环装置还包括：

冷却器，用于将自所述冷却介质出口管流出的冷却介质予以冷却；

冷却介质储存器，用于存储经所述冷却器冷却处理后的冷却介质；

循环泵，所述循环泵由所述控制系统控制工作状态而用于将所述冷却介质储存器内的冷却介质泵入所述冷却介质入口管中。

进一步地，所述冷却介质循环装置还包括设置在所述冷却器与所述冷却介质储存器之间的温度传感器，所述温度传感器用于检测自所述冷却器冷却后的冷却介质的温度。

进一步地，所述冷却介质循环装置还包括设置在所述循环泵与所述冷却介质入口管之间的压力传感器，所述压力传感器用于检测自所述循环泵泵出的冷却介质的压力。

优选地，所述冷却介质出口管与所述冷却介质入口管分别连接于所述冷却筒轴向上的相异两端部上，其中，所述冷却介质入口管与所述冷却筒连接的位置临近所述端盖法兰。

优选地，所述供热装置包括用于对所述高压腔内的试验介质予以加热的加热器、用于检测所述试验介质温度的温度监测器、用于控制所述加热器工作状态的加热控制器，所述温度监测器与所述加热控制器之间通信连接。

优选地，所有的所述冷却介质腔沿周向依次相接，所有的所述温度监控区沿周向间隔地分布。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明的换热设备用法兰密封垫片的性能检验装置，能够通过冷却介质循环装置来控制各个冷却介质腔内冷却介质的循环状况，从而使得密封垫片各位置节点的温度在周向上呈现交变式变化，能够模拟换热设备的实际运行条件，对密封垫片的密封可靠性进行测试检验，这不但可以对密封垫片的生产制造及安装等提供重要指导意义的参数，还能够为目前换热设备泄漏的原因探索等提供有益的帮助。

附图说明

附图1为本发明的检测装置的整体结构示意图；

附图2为本发明的检测装置中各冷却介质腔与冷却介质循环装置之间的连接示意图；

其中：10、高压釜；10a、高压腔；101、筒体；102、连接法兰；20、多腔体冷却器；201、冷却筒；202、端盖法兰；203、隔板；204、介质出口；205、介质入口；20A、20B、20C、20D、20E、冷却介质腔；30、密封垫片；40、冷却介质循环与控制系统；50、供热装置；501、加热器；502、加热控制器；

1、冷却介质出口管；2、冷却介质入口管；3、温度检测装置；4、冷却器；5、温度传感器；6、控制系统；7、冷却介质储存器；8、循环泵；9、压力传感器；11、控制阀；12、流量调节阀；13、流量传感器（流量计）；14、压力监测器；15、温度监测器；16、泵；17、进液阀；18、排空阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例来对本发明的技术方案作进一步的阐述。

参见图1至图2所示，一种换热设备用法兰密封垫片的性能检验装置，该检验装置包括高压釜10、多腔体冷却器20，以及用于高压釜10与多腔体冷却器20之间轴向密封的密封垫片30。

高压釜10具有高压腔10a，该高压釜10包括筒体101和连接法兰102，筒体101的一轴端部具有开口，连接法兰102设置在筒体101上的开口位置处，且连接法兰102与筒体101此处采用一体设置。

多腔体冷却器20包括冷却筒201和端盖法兰202，冷却筒201具有多个彼此相互隔绝的冷却介质腔，端盖法兰202设置在冷却筒201的一轴端并同时封闭所有的冷却介质腔。本实施例中，冷却筒201的内腔中固定地设置有多个隔板203，该多个隔板203将冷却筒201的内腔分隔为彼此互相不连通的多个冷却介质腔。在图1图2示出的实施例中，冷却介质腔设置有五个，分别为冷却介质腔20A、20B、20C、20D、20E，冷却介质腔20A、20B、20C、20D、20E沿周向相接。

密封垫片30设置在端盖法兰202与连接法兰102之间，端盖法兰202上设置有多个温度监控区，每个冷却介质腔与密封垫片30之间均设置有一个温度监控区，也就是说，该温度监控区的数量与冷却介质腔的数量一致且位置一一对应。此处，温度监控区具体为a、b、c、d、e五个，且温度监控区a、b、c、d、e在轴向上位于对应的冷却介质腔与密封垫片30之间。这五个温度监控区a、b、c、d、e在周向上间隔地分布。

每个冷却介质腔上均连接有一组冷却介质出口管1与冷却介质入口管2，以用于各个冷却介质腔中冷却介质的循环。此处，冷却介质出口管1与冷却介质入口管2分别连接于冷却筒201轴向上的相异两端部上，其中，冷却介质入口管2与冷却筒201连接的位置临近端盖法兰202。具体地，参见图1所示，冷却筒201上对应每个冷却介质腔均设有一组介质出口204与介质入口205，介质入口205临近端盖法兰202，冷却介质出口管1接于介质出口204，冷却介质入口管2接于介质入口205。

该检验装置还包括保证高压腔10a内试验介质维持在设定温度范围内的供热装置50，以及能够检测各温度监控区实际温度的温度检测装置3、能够向个冷却介质腔中循环供应冷却介质的冷却介质循环装置、用于控制进入冷却介质入口管2中冷却介质流量的流量调节装置，该流量调节装置具体包括阀口可调节的流量调节阀12，以及用于监控自流量调节阀12进入对应的冷却介质腔中介质流量的流量传感器13，流量传感器13此处具体为流量计；温度检测装置3具体可采用温度传感器，上述温度检测装置3、冷却介质循环装置及流量调节装置之间通信连接。

本实施例中，每组冷却介质入口管2上均设有一组流量调节阀12与流量传感器13，以分别控制向对应冷却介质腔中输入的冷却介质的流量大小，从而便于对各个冷却介质腔内的介质温度予以控制。

所有的冷却介质出口管1并联地设置在冷却介质循环装置的入口端，所有的冷却介质入口管2并联地设置在冷却介质循环装置的出口端，每组冷却介质出口管1上还设置有控制阀11。冷却介质循环装置可切换地与其中一组冷却介质出口管1及冷却介质入口管2接通而用于对应的冷却介质腔内冷却介质的循环，使得冷却介质循环装置能够自由独立地对所有的冷却介质腔进行冷却介质循环。

冷却介质循环装置至少包括用于控制向冷却介质入口管2中供入的冷却介质的流量的控制系统6，该控制系统6同时用于控制多个冷却介质出口管1上多个控制阀11的开启与关闭，控制系统6、温度检测装置3及流量调节装置之间通信连接。

冷却介质循环装置还包括依次连接的冷却器4、温度传感器5、冷却介质储存器7、循环泵8、压力传感器9，其中，冷却器4用于将冷却介质腔自对应的冷却介质出口管1流出的冷却介质予以冷却，温度传感器5用于监测冷却器4冷区后的冷却介质的温度，冷却后的冷却介质回流至冷却介质储存器7中，循环泵8由控制系统6控制工作状态而用于将冷却介质储存器7内的冷却介质泵入冷却介质入口管2中，进而进入冷却介质腔中而用于该冷却介质腔内冷却介质的冷却，压力传感器9设于循环泵8的出口以监测循环泵8泵出的冷却介质的压力大小。

本实施例中，供热装置50包括用于对高压腔10a内的试验介质予以加热的加热器501、用于监测高压腔10a内压力的压力监测器14、用于监测试验介质温度的温度监测器15、用于控制加热器501工作状态的加热控制器502，加热器501设置在高压腔10a中。上述温度监测器15与加热控制器502之间通信连接，以使得加热控制器502能够根据试验介质的实际温度来控制加热器501的开启或关闭或者加热的功率大小或时长等，从而使得高压腔10a内的试验介质保持在设定的温度范围内。高压釜10的底部还设置有泵16、进液阀17及出液阀，以用于高压腔10a中试验介质的泵入与排出。

采用本实施例的检验装置对密封垫片30的密封性能进行检测时，按照如下步骤操作：

先取待检测的密封垫片30，将其置于端盖法兰202与连接法兰102之间，并按照换热设备用密封垫片30的密封比压要求进行加载紧固，使得密封垫片30沿轴向被压紧在端盖法兰202与连接法兰102之间；

向高压釜10的高压腔10a内供应试验介质；利用供热装置50使得高压腔10a中的试验介质的温度与压力保持在预设范围内。

向每个冷却介质腔内循环供应冷却介质，启动循环泵8使得各冷却介质腔内的冷却介质进行循环；通过控制系统6根据密封垫片30周向上不同节点要求的温度来设定各温度监控区要求的温度，保证每个温度监控区处的温度均处于预设的温度范围内。具体地，各个温度检测装置3对各个温度监控区的温度进行采集，流量计13对进入各冷却介质腔内的介质流量进行采集，并反馈至控制系统6，如果某个温度监控区的实际温度没有达到设定要求，则通过对应的流量调节装置来调节进入冷却介质腔内的流量，直至该温度监控区的实际温度达到试验要求值。

观察密封垫片30处的密封情况。如有泄漏情况发生，则表明该密封垫片30达不到换热设备的密封要求。如无泄漏现象，则继续维持上述试验状态，即保持试验介质的温度与压力均处于预设范围内，且通过冷却介质持续循环而保证各个温度监控区处的温度均处于预设的温度范围内，来对密封垫片30进行检验观察其是否有泄漏情况发生，根据密封垫片30能够承受检验而不泄漏的时间来判断出密封垫片的密封可靠性。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种换热设备用法兰密封垫片的性能检验装置，其特征在于：所述检验装置包括具有高压腔的高压釜、多腔体冷却器，以及用于所述高压釜与所述多腔体冷却器之间轴向密封的密封垫片，所述高压釜包括筒体和连接法兰，所述筒体的一轴端部具有开口，所述连接法兰设置在所述筒体上的开口位置；

所述多腔体冷却器包括冷却筒和端盖法兰，所述冷却筒具有多个彼此相互隔绝的冷却介质腔，所述端盖法兰设置在所述冷却筒的一轴端并同时封闭所有的所述冷却介质腔，所述密封垫片设置在所述端盖法兰与所述连接法兰之间，所述端盖法兰上设置有多个温度监控区，每个所述冷却介质腔与所述密封垫片之间均设置有一个所述的温度监控区，其中，所有的所述冷却介质腔沿周向依次相接，所有的所述温度监控区沿周向间隔地分布，

每个所述冷却介质腔上均连接有一组冷却介质出口管与冷却介质入口管，所述检验装置还包括保证所述高压腔内试验介质处于设定温度范围内的供热装置，以及能够检测所述温度监控区实际温度的温度检测装置、能够向所述冷却介质腔循环供应冷却介质的冷却介质循环装置、用于控制进入所述冷却介质入口管中冷却介质流量的流量调节装置，所述温度检测装置、所述冷却介质循环装置及所述流量调节装置之间通信连接，所述冷却介质循环装置自由独立地对所有的所述冷却介质腔进行冷却介质循环，所述冷却介质循环装置根据所述温度检测装置检测的温度值控制调节各个所述流量调节装置的通过流量大小，

所述冷却介质循环装置包括：

控制系统，用于控制向所述冷却介质入口管供入冷却介质，所述控制系统、所述温度检测装置及所述流量调节装置之间通信连接；

冷却器，用于将自所述冷却介质出口管流出的冷却介质予以冷却；

冷却介质储存器，用于存储经所述冷却器冷却处理后的冷却介质；

循环泵，所述循环泵由所述控制系统控制工作状态而用于将所述冷却介质储存器内的冷却介质泵入所述冷却介质入口管中，

所述性能检验装置在对所述密封垫片的密封性能进行检测时，按照如下步骤操作：

先取待检测的所述密封垫片，将其置于所述端盖法兰与所述连接法兰之间，并按照换热设备用密封垫片的密封比压要求进行加载紧固，使得所述密封垫片沿轴向被压紧在所述端盖法兰与所述连接法兰之间；

向所述高压釜的所述高压腔内供应试验介质；利用所述供热装置使得所述高压腔中的试验介质的温度与压力保持在预设范围内；

向每个所述冷却介质腔内循环供应冷却介质，启动所述循环泵使得各冷却介质腔内的冷却介质进行循环；通过所述控制系统根据所述密封垫片周向上不同节点要求的温度来设定各温度监控区要求的温度，保证每个温度监控区处的温度均处于预设的温度范围内；

观察所述密封垫片处的密封情况：如有泄漏情况发生，则表明该密封垫片达不到换热设备的密封要求；如无泄漏现象，则继续维持试验状态，保持试验介质的温度与压力均处于预设范围内，且通过冷却介质持续循环而保证各个温度监控区处的温度均处于预设的温度范围内，来对所述密封垫片进行检验观察其是否有泄漏情况发生，根据所述密封垫片能够承受检验而不泄漏的时间来判断出所述密封垫片的密封可靠性。

2.根据权利要求1所述的换热设备用法兰密封垫片的性能检验装置，其特征在于：所述流量调节装置包括阀口可调节的流量调节阀，以及用于监控自所述流量调节阀进入所述冷却介质腔中介质流量的流量传感器，每组所述冷却介质入口管上均设有一组所述的流量调节阀。

3.根据权利要求1所述的换热设备用法兰密封垫片的性能检验装置，其特征在于：所有的所述冷却介质出口管并联地设置在所述冷却介质循环装置的入口端，所有的所述冷却介质入口管并联地设置在所述冷却介质循环装置的出口端。

4.根据权利要求1所述的换热设备用法兰密封垫片的性能检验装置，其特征在于：所述冷却介质循环装置还包括设置在所述冷却器与所述冷却介质储存器之间的温度传感器，所述温度传感器用于检测自所述冷却器冷却后的冷却介质的温度。

5.根据权利要求1所述的换热设备用法兰密封垫片的性能检验装置，其特征在于：所述冷却介质循环装置还包括设置在所述循环泵与所述冷却介质入口管之间的压力传感器，所述压力传感器用于检测自所述循环泵泵出的冷却介质的压力。

6.根据权利要求1所述的换热设备用法兰密封垫片的性能检验装置，其特征在于：所述冷却介质出口管与所述冷却介质入口管分别连接于所述冷却筒轴向上的相异两端部上，其中，所述冷却介质入口管与所述冷却筒连接的位置临近所述端盖法兰。

7.根据权利要求1所述的换热设备用法兰密封垫片的性能检验装置，其特征在于：所述供热装置包括用于对所述高压腔内的试验介质予以加热的加热器、用于检测所述试验介质温度的温度监测器、用于控制所述加热器工作状态的加热控制器，所述温度监测器与所述加热控制器之间通信连接。

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