《容器应变强化系统及其所生产的奥氏体不锈钢低温容器》所述的应变强化系统包括现进水装置、增压装置、液压动力装置、冷却装置以及测量控制装置。系统的压力介质是水,增压器7采用油驱水技术,动力来源是液压油,系统流程如图1所示。
首先,通过进水装置提供压缩水源,水经过滤器2除去其中的杂质和微粒,防止增压器7和液压元件受损,提高系统使用寿命。过滤后的压力介质水由进水泵4增压输出,为增压器7提供水源。进水泵4为离心泵,当输出压力达到额定压力时,进水泵4虽然在工作但没有流量输出。例如,进水泵4输出流量为200升/分钟,输出压力为1兆帕,电机功率为5千瓦。
为防止意外情况下进水管路上压力突然升高,如增压器7入口单向阀8损坏,高压介质进入进水管路,在进水管路上设置溢流阀6,限制系统的最高压力,防止系统过载,此溢流阀6作为安全阀使用。
当待加工的容器内注满水后,系统开始增压。系统的增压装置为增压器7,采用油推水增压技术。增压器7的大面积驱动活塞和小面积活塞连接在一起作往复运动,液压油驱动大面积活塞运动,从而使小面积缸内的介质水增压。增压器7的增压比为2:1,最大输出流量为150升/分钟压器7高压缸的进口和出口都设单向阀8及单向阀24,以防止压力介质倒流。
为实现增压器7活塞往复运动,在增压器7进油管路上设置二位四动电液换向阀15,从而完成系统的升压操作。控制系统升压速率是通过控制增压器7输出流量实现的。由容器容积变化量和规定的升压速率可以求得系统的额定输出流量。通过改变二位四动电液换向阀15的换向频率,可以控制增压器活塞往复运动的次数,从而控制增压器7输出流量的大小,使之低于额定值。
系统用于50立方米和100立方米两种规格的容器,因此需要在大小两个流量之间进行切换,为此在换向阀15和增压器7之间的管路上设置手动单向节流阀11、25,通过控制回油的快慢达到控制增压器7输出流量的目的。此外,通过手动单向节流阀11、25与换向阀15共同作用,可以实现系统升压速率的灵活调节。
接下来是液压动力装置,液压油经过滤器除去其中的杂质和微粒,以防止这些颗粒对增压缸、液压元件和测量控制元件的损伤,延长系统的使用寿命。过滤后的液压油经液压泵17升压输出,驱动增压器7活塞运动。例如,液压泵的输出压力为8兆帕,输出流量为200升/分钟机功率为50千瓦。
为吸收换向阀15突然换向产生的液压冲击,提高换向阀15的使用寿命,在液压泵17和二位四通电液换向阀15之间设置蓄能器14。液压泵17输出流量恒定,为将液压泵17输出多余的油液溢流回油箱18,保持管路中压力基本恒定,在液压泵17出口分支管路上设置溢流阀16。
液压油存储在油箱18中,由于液压泵17输出流量很大,而油箱18本身的自然调节不能满足油温的需要,因此在长时间工作时,油温会逐渐升高,严重影响系统的正常工作和使用寿命。为此设置独立的冷却装置,由冷却泵19将热油液通入冷却器20,从而保证油液在规定温度范围内工作。
测量控制系统的处理器包括控制器22和计算机21。系统工作状态由压力传感器10、流量计3和周长位移传感器采集,并传输到控制器22,控制器22根据计算机21所储存的过程参数进行数据比较和逻辑判断,并向二位四通换向阀15、二位二通电液阀12和液压泵17自动发出指令,控制系统的升压、保压和卸压过程,控制系统的升压速率,并可在容器压力降低时自动补压。例如当压力达到设定值时,液压泵17和进水泵4将自动关闭,系统进入保压阶段,保压指定时间或应变率达到设定值时,二位二通电液阀12自动开启,系统卸压。
为测得容器内的压力,在增压器7出口高压管路上设置压力传感器10。为测得容器的膨胀量,在进水管路上设置流量计3,测得流量随时间的变化关系,由流量在时间轴上积分便可计算得到容器的膨胀量的大小。为测得容器的应变率,在被测容器壁上安装周长位移传感器,测得周长变化量,由周长变化量同容器原周长相比,再除以时间便得到容器的应变率。
此外,增压器7出口管路、进水管路和液压泵17出口管路上分别设有压力表9、5、13,用以辅助显示系统压力。
计算机21上配备有专用控制软件,可以在人机界面上设定并储存工作压力、保压时间、升压速率、应变率等过程参数,通过传感器采集过程数据,记录压力-时间、膨胀量-时间和应变率-时间变化关系,并数字化和图形化显示,各组过程数据可根据用户需要进行存储,试验结束后可以自动生成报表,可根据用户需要进行存储或打印输出。
系统压力过载时,能够自动停机卸载并发出报警信号,报警压力可在计算机中设定。
需要声明的是,上述发明内容及具体实施方式意在证明《容器应变强化系统及其所生产的奥氏体不锈钢低温容器》所提供技术方案的实际应用,不应解释为对该发明保护范围的限定。低温压力容器设计制造领域技术人员在该发明的精神和原理内,当可作各种修改、等同替换、或改进。《容器应变强化系统及其所生产的奥氏体不锈钢低温容器》的保护范围以所附权利要求书为准。