本發(fā)明涉及化工裝置中的壓力管道設(shè)備領(lǐng)域，具體來說是用于多層波紋管承壓結(jié)構(gòu)中的運行狀態(tài)監(jiān)測方法。

背景技術(shù)：

1、化工裝置及管道往往伴隨著高溫工況，高溫會引起管道出現(xiàn)顯著的熱膨脹，如果不采取補償措施，將會使管道和設(shè)備產(chǎn)生較高的應(yīng)力和變形，難以通過設(shè)計校核，因此在化工裝置中需要大量使用金屬波紋管膨脹節(jié)?；ぱb置中的介質(zhì)多為有毒、可燃、易爆成分，具有較強(qiáng)的危險性，一旦發(fā)生泄漏等事故后果較為嚴(yán)重。波紋管作為薄壁柔性元件，其安全性能對于膨脹節(jié)和裝置的安全至關(guān)重要，工程上多采用2層或更多層數(shù)的波紋管設(shè)計，任一層均可以單獨滿足承壓要求以提高波紋管的安全性。

2、目前對在役的波紋管膨脹節(jié)的日常檢查方式主要為人工巡檢，即操作人員在裝置內(nèi)采用目視的方式對全廠膨脹節(jié)進(jìn)行逐一觀察。該方法人員勞動強(qiáng)度大，且由于膨脹節(jié)處于高空等位置時不利于觀察；膨脹節(jié)出現(xiàn)超壓、大位移情況不易發(fā)現(xiàn)；容易產(chǎn)生漏檢風(fēng)險，難以保證膨脹節(jié)的長周期運行安全。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種多層波紋管的運行狀態(tài)監(jiān)測裝置及方法，通過發(fā)明一種波紋管的在役監(jiān)測方法，實現(xiàn)對波紋管膨脹節(jié)的運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，便于掌握產(chǎn)品運行狀況，以解決現(xiàn)有技術(shù)中人工目視巡檢的諸多不便及波紋管的長周期運行安全問題。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

3、一種多層波紋管的運行狀態(tài)監(jiān)測裝置，主要包括應(yīng)變片和應(yīng)變采集儀，應(yīng)變片分為圓周向高溫應(yīng)變片和子午向高溫應(yīng)變片，其中，圓周向高溫應(yīng)變片位于波紋管波峰處，沿圓周方向安裝；子午向高溫應(yīng)變片位于波紋管波峰處，沿子午方向安裝。其中，圓周向高溫應(yīng)變片安裝在多層波紋管的最外層，子午向高溫應(yīng)變片安裝在多層波紋管的最外層。

4、進(jìn)一步的，所述圓周向高溫應(yīng)變片和子午向高溫應(yīng)變片分別和所述應(yīng)變采集儀連接。

5、進(jìn)一步的，所述圓周向高溫應(yīng)變片將波紋管的壓力載荷轉(zhuǎn)化為電信號輸出。

6、所述子午向高溫應(yīng)變片將波紋管的位移載荷轉(zhuǎn)化為電信號輸出。

7、進(jìn)一步的，所述多層波紋管的承壓層總層數(shù)大于等于2層。

8、一種多層波紋管的運行狀態(tài)監(jiān)測方法，包括以下步驟：

9、s1：安裝高溫應(yīng)變片，波紋管運行前，在波紋管波峰處的圓周方向和子午方向，分別安裝圓周向高溫應(yīng)變片和子午向高溫應(yīng)變片；

10、s2：連接應(yīng)變采集儀，將圓周向高溫應(yīng)變片和子午向高溫應(yīng)變片連接應(yīng)變采集儀；

11、s3：測量初始值，波紋管處于初始工作狀態(tài)下，圓周向高溫應(yīng)變片測量得到應(yīng)變值為εθ，子午向高溫應(yīng)變片測量得到應(yīng)變值為ε1；由于圓周方向應(yīng)變值與壓力值成正比，波紋管初始承受內(nèi)壓p可根據(jù)如下公式計算：

12、εθ＝kp

13、式中，k：定值，無量綱；εθ：由圓周向高溫應(yīng)變片測量得到的初始應(yīng)變值，無量綱；

14、此時，波紋管補償位移d可根據(jù)如下公式計算：

15、εl＝ap+bd

16、式中，a、b為計算系數(shù)，可以根據(jù)設(shè)計參數(shù)計算得到，無量綱；εl：由子午向高溫應(yīng)變片測量得到的初始應(yīng)變值，無量綱；

17、s4：測量波紋管工作狀態(tài)下數(shù)值，波紋管處于正常工作狀態(tài)下，操作壓力值波動，根據(jù)圓周向高溫應(yīng)變片和子午向高溫應(yīng)變片測量得到的實時應(yīng)變值εθ’和εl’值；根據(jù)計算得到相應(yīng)的實時內(nèi)壓p’和實時補償位移d’值；

18、s5：監(jiān)測，監(jiān)測實時內(nèi)壓值p’及實時補償位移值d’的數(shù)值波動，并與初始內(nèi)壓值p及初始位移值d進(jìn)行比較，對波紋管在服役過程中出現(xiàn)的過壓、大位移等異常情況進(jìn)行監(jiān)測；

19、s6：判定，對于n層波紋管，當(dāng)圓周方向?qū)崟r應(yīng)變值滿足

20、εθ’≥n/(n-1)εθ?(3)

21、時，判斷內(nèi)層泄露。

22、進(jìn)一步的，步驟s4所述實時內(nèi)壓p’通過如下公式計算：

23、εθ’＝kp’

24、式中，εθ’：由圓周向高溫應(yīng)變片測量得到的實時應(yīng)變值，無量綱。

25、進(jìn)一步的，步驟s4所述實時補償位移d’通過如下公式計算：

26、d’＝(ε1’-ap)/b

27、式中，εl：由子午向高溫應(yīng)變片測量得到的初始應(yīng)變值，無量綱。

28、進(jìn)一步的，步驟s5通過所述波紋管的壓力載荷間接判斷波紋管服役狀態(tài)。

29、進(jìn)一步的，多層波紋管層數(shù)為兩層時，測量得到的實時圓周向應(yīng)變值εθ’≥2εθ，則雙層波紋管的內(nèi)層泄漏。

30、本發(fā)明通過一種波紋管的在役監(jiān)測方法，實現(xiàn)對波紋管膨脹節(jié)的運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，便于掌握產(chǎn)品運行狀況，具有如下有益效果：

31、(1)監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，易于擴(kuò)展和實現(xiàn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

32、(2)通過測量對波紋管在服役過程中可能存在的過壓、大位移等運行狀態(tài)和內(nèi)層泄漏的情況進(jìn)行監(jiān)測，明確指示波紋管的服役狀況(是否泄露失效)，便于檢修維護(hù)，提升系統(tǒng)的安全性；同時減小產(chǎn)品更換頻次，實現(xiàn)最大化提升產(chǎn)品服役年限，降低使用和維護(hù)成本；通過將波紋管的壓力載荷和位移載荷通過應(yīng)變片測量轉(zhuǎn)化為電信號輸出，也降低了工作人員的勞動強(qiáng)度。

33、(3)可應(yīng)用于管道介質(zhì)有毒、有害，對波紋管的安全服役性能有較高要求的場合。

技術(shù)特征：

1.一種多層波紋管的運行狀態(tài)監(jiān)測裝置，其特征在于，包括應(yīng)變片和應(yīng)變采集儀(4)，應(yīng)變片分為圓周向高溫應(yīng)變片(3)和子午向高溫應(yīng)變片(2)，其中，圓周向高溫應(yīng)變片(3)位于波紋管(1)波峰處，沿圓周方向安裝；子午向高溫應(yīng)變片(2)位于波紋管(1)波峰處，沿子午方向安裝。

2.根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述圓周向高溫應(yīng)變片(3)和子午向高溫應(yīng)變片(2)分別和所述應(yīng)變采集儀(4)連接。

3.根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述圓周向高溫應(yīng)變片(3)將波紋管(1)的壓力載荷轉(zhuǎn)化為電信號輸出。

4.根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述子午向高溫應(yīng)變片(2)將波紋管(1)的位移載荷轉(zhuǎn)化為電信號輸出。

5.根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述多層波紋管的承壓層總層數(shù)至少是2層。

6.一種多層波紋管的運行狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，包括以下步驟：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，步驟s4所述實時內(nèi)壓p’通過如下公式計算：

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，步驟s4所述實時補償位移d，通過如下公式計算：

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，步驟s5通過所述波紋管(1)的實時內(nèi)壓p’間接判斷波紋管服役狀態(tài)。

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述多層波紋管層數(shù)為兩層時，測量得到的實時圓周向應(yīng)變值εθ’≥2εθ，則雙層波紋管的內(nèi)層泄漏。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種多層波紋管的運行狀態(tài)監(jiān)測裝置及方法，裝置包括應(yīng)變片和應(yīng)變采集儀，應(yīng)變片分為圓周向高溫應(yīng)變片和子午向高溫應(yīng)變片，其中，圓周向高溫應(yīng)變片位于波紋管波峰處，沿圓周方向安裝；子午向高溫應(yīng)變片位于波紋管波峰處，沿子午方向安裝。運行狀態(tài)監(jiān)測方法包括以下步驟：S1：安裝高溫應(yīng)變片；S2：連接應(yīng)變采集儀；S3：測量初始值；S4：測量波紋管工作狀態(tài)下數(shù)值；S5：監(jiān)測；S6：判定。本發(fā)明通過測量對波紋管在服役過程中可能存在的過壓、大位移和內(nèi)層泄漏的情況進(jìn)行監(jiān)測，明確指示波紋管的服役狀況(是否泄露失效)，便于檢修維護(hù)，減小產(chǎn)品更換頻次，實現(xiàn)最大化提升產(chǎn)品服役年限，降低使用和維護(hù)成本；具有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：李張治,王金富,胡寧,楊青,楊玉強(qiáng),祁魯海,張晉峰,付貝貝,謝曉峰,高軍松
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中船雙瑞（洛陽）特種裝備股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/19