儲罐聲發(fā)射檢測模擬實驗裝置

儲罐聲發(fā)射檢測模擬實驗裝置\n技術(shù)領(lǐng)域\n[0001] 本發(fā)明是關(guān)于油氣儲運(yùn)工程領(lǐng)域中油氣儲運(yùn)設(shè)備的檢測技術(shù)，尤其涉及一種儲罐聲發(fā)射檢測模擬實驗裝置。\n背景技術(shù)\n[0002] 儲罐作為石化原料和產(chǎn)品存儲的主要設(shè)備，在石油石化企業(yè)廣泛使用。儲罐在服役期間受到多種不利因素的影響，不可避免地產(chǎn)生損傷，特別是環(huán)境中腐蝕介質(zhì)和內(nèi)部壓力的協(xié)同作用引發(fā)的罐底減薄、腐蝕穿孔、裂紋擴(kuò)展等，導(dǎo)致儲存介質(zhì)泄漏，可能導(dǎo)致火災(zāi)爆炸和環(huán)境污染事故，給國家和社會造成巨大損失。\n[0003] 儲罐聲發(fā)射檢測是根據(jù)儲罐本體材料的聲發(fā)射特征進(jìn)行缺陷定位和定量的一種無損檢測技術(shù)，近年來在儲罐罐底(罐壁)腐蝕和裂紋檢測方面取得了廣泛應(yīng)用。現(xiàn)有儲罐聲發(fā)射檢測技術(shù)研究手段主要包括室內(nèi)實驗和現(xiàn)場檢測?，F(xiàn)場檢測能獲得符合實際的儲罐缺陷聲發(fā)射特征信號，是一種理想的研究手段，但是由于現(xiàn)場檢測需要開罐檢驗方能與檢測結(jié)果進(jìn)行對比，往往難以實現(xiàn)，因此，聲發(fā)射技術(shù)研究不可能完全依靠現(xiàn)場檢測，室內(nèi)實驗將是一種十分重要的研究手段。\n[0004] 現(xiàn)有公知的儲罐聲發(fā)射檢測室內(nèi)實驗，特別是裂紋擴(kuò)展，需要將儲罐進(jìn)行打壓以捕捉缺陷擴(kuò)展的聲發(fā)射信號，對于某未變更的儲罐，若要在下次實驗時再觀察到缺陷的聲發(fā)射信號，儲罐打壓壓力需高于上一次打壓壓力，加之儲罐的壓力冗余度有限，造成了室內(nèi)實驗使用的儲罐需要經(jīng)常更換。上述問題存在，造成了儲罐聲發(fā)射檢測室內(nèi)實驗代價高、不方便，導(dǎo)致國內(nèi)高校和科研機(jī)構(gòu)多數(shù)聲發(fā)射設(shè)備閑置，無法深入進(jìn)行研究，影響了國內(nèi)儲罐聲發(fā)射檢測技術(shù)發(fā)展。\n[0005] 由此，本發(fā)明人憑借多年從事相關(guān)行業(yè)的經(jīng)驗與實踐，提出一種儲罐聲發(fā)射檢測模擬實驗裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。\n發(fā)明內(nèi)容\n[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種儲罐聲發(fā)射檢測模擬實驗裝置，能實現(xiàn)儲罐工作環(huán)境和聲發(fā)射信號的模擬，便于對儲罐各種聲發(fā)射信號特征進(jìn)行觀察，滿足室內(nèi)實驗教學(xué)需求和可控、可重復(fù)實驗要求，為儲罐聲發(fā)射檢測理論和方法研究提供實驗平臺。\n[0007] 本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，一種儲罐聲發(fā)射檢測模擬實驗裝置，所述模擬實驗裝置包括有罐體，所述罐體由罐壁構(gòu)成的儲罐本體，和固定設(shè)置在儲罐本體上下端的罐頂和罐底組成；所述罐頂上設(shè)有人孔，人孔由人孔蓋板夾持機(jī)構(gòu)密封；所述罐底上開設(shè)有實驗孔，實驗孔由夾設(shè)有缺陷試件的試件夾持機(jī)構(gòu)密封；所述罐底上設(shè)有聲發(fā)射傳感器；所述試件夾持機(jī)構(gòu)包括有設(shè)置在罐體內(nèi)部且環(huán)設(shè)于實驗孔周圍的壓環(huán)，壓環(huán)下側(cè)設(shè)置環(huán)設(shè)于實驗孔的金屬密封墊圈，所述缺陷試件為圓形，缺陷試件壓設(shè)在壓環(huán)與金屬密封墊圈之間，所述缺陷試件由多個固定環(huán)設(shè)于實驗孔周圍并穿設(shè)所述壓環(huán)的螺栓固定密封于實驗孔；所述罐體上設(shè)有連接于打壓系統(tǒng)的進(jìn)液口和回流口。\n[0008] 在本發(fā)明的一較佳實施方式中，在所述壓環(huán)內(nèi)側(cè)還設(shè)有一加厚環(huán)，所述金屬密封墊圈設(shè)置在壓環(huán)與加厚環(huán)之間；所述加厚環(huán)由普通碳鋼制成。\n[0009] 在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述儲罐本體上設(shè)有另一實驗孔，該另一實驗孔由另一試件夾持機(jī)構(gòu)密封；所述儲罐本體上設(shè)有聲發(fā)射傳感器。\n[0010] 在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述儲罐本體、罐頂和罐底由法蘭連接。\n[0011] 在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述罐體材料為普通碳鋼。\n[0012] 在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述罐頂上設(shè)有安全閥。\n[0013] 在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述罐頂上設(shè)有第一回流口；所述罐底上設(shè)有第二回流口和進(jìn)液口。\n[0014] 在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述打壓系統(tǒng)由儲液池、抽水泵、換熱器、壓力表和打壓泵組成；所述第一回流口和第二回流口通過管路及相應(yīng)閥門與儲液池連通；抽水泵進(jìn)口通過相應(yīng)管路及閥門與儲液池連通；進(jìn)液口由閥門連接于并聯(lián)設(shè)置的打壓泵和換熱器的一端，并聯(lián)設(shè)置的打壓泵和換熱器的另一端連接于抽水泵出口；所述打壓泵出口端設(shè)有壓力表。\n[0015] 在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述人孔蓋板夾持機(jī)構(gòu)包括有人孔蓋板，該人孔蓋板一側(cè)樞接于罐頂下表面，人孔蓋板通過樞軸翻轉(zhuǎn)并由人孔下方封蓋于人孔；所述人孔蓋板上表面且鄰近人孔內(nèi)緣處，環(huán)設(shè)有多個凸輪預(yù)壓固定裝置，所述凸輪預(yù)壓固定裝置包括有固定設(shè)置于人孔蓋板的拉桿，拉桿上端鉸接有把手，把手底部設(shè)有與把手固定連接的凸輪；在罐頂?shù)纳媳砻媲椅挥谌丝字車O(shè)有多個與凸輪預(yù)壓固定裝置對應(yīng)設(shè)置的活動支撐塊；所述活動支撐塊樞接于罐頂?shù)纳媳砻娌⑾蛉丝追较蚍D(zhuǎn)設(shè)置，活動支撐塊前端沿徑向伸設(shè)于人孔內(nèi)并位于把手的凸輪下方。\n[0016] 在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述活動支撐塊為一L形構(gòu)件，其直角處樞接于罐頂?shù)纳媳砻?。\n[0017] 由上所述，本發(fā)明儲罐聲發(fā)射檢測模擬實驗裝置，其罐體是由儲罐本體、罐頂和罐底通過法蘭連接構(gòu)成，在罐體上設(shè)有實驗孔并由夾設(shè)有缺陷試件的試件夾持機(jī)構(gòu)密封，該試件夾持機(jī)構(gòu)可拆卸，通過更換缺陷試件可以實現(xiàn)儲罐聲發(fā)射檢測重復(fù)、可控實驗。由此，可實現(xiàn)儲罐工作環(huán)境和聲發(fā)射信號的模擬，便于對儲罐各種聲發(fā)射信號特征進(jìn)行觀察，滿足室內(nèi)實驗教學(xué)需求和可控、可重復(fù)實驗要求，為儲罐聲發(fā)射檢測理論和方法研究提供實驗平臺。\n附圖說明\n[0018] 以下附圖儀旨在于對本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。其中：\n[0019] 圖1：為本發(fā)明儲罐聲發(fā)射檢測模擬實驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。\n[0020] 圖2A：為本發(fā)明中試件夾持機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。\n[0021] 圖2B：為本發(fā)明中試件夾持機(jī)構(gòu)的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。\n[0022] 圖3：為本發(fā)明中打壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。\n[0023] 圖4A：為本發(fā)明中人孔蓋板夾持機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。\n[0024] 圖4B：為本發(fā)明中人孔蓋板夾持機(jī)構(gòu)的局部剖視結(jié)構(gòu)示意圖一。\n[0025] 圖4C：為本發(fā)明中人孔蓋板夾持機(jī)構(gòu)的局部剖視結(jié)構(gòu)示意圖二。\n[0026] 圖4D：為本發(fā)明中人孔蓋板夾持機(jī)構(gòu)的局部剖視結(jié)構(gòu)示意圖三。\n具體實施方式\n[0027] 為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖說明本發(fā)明的具體實施方式。\n[0028] 如圖1所示，本發(fā)明提出一種儲罐聲發(fā)射檢測模擬實驗裝置100，所述模擬實驗裝置100包括有罐體1，所述罐體1由罐壁構(gòu)成的儲罐本體11，和固定設(shè)置在儲罐本體11上下端的罐頂12和罐底13組成；所述罐體1材料為普通碳鋼；所述儲罐本體11、罐頂12和罐底13由法蘭連接并設(shè)有密封圈，以方便室內(nèi)組裝與拆卸；所述罐頂12上設(shè)有人孔，人孔由人孔蓋板夾持機(jī)構(gòu)2密封；所述罐底13上開設(shè)有實驗孔，實驗孔由夾設(shè)有缺陷試件的試件夾持機(jī)構(gòu)3密封；所述罐底13上設(shè)有聲發(fā)射傳感器4；如圖2A、圖2B所示，所述試件夾持機(jī)構(gòu)3包括有設(shè)置在罐體1內(nèi)部且環(huán)設(shè)于實驗孔周圍的壓環(huán)31，壓環(huán)31下側(cè)設(shè)置環(huán)設(shè)于實驗孔的金屬密封墊圈32，所述缺陷試件33為圓形，缺陷試件33壓設(shè)在壓環(huán)31與金屬密封墊圈32之間，所述缺陷試件33由多個固定環(huán)設(shè)于實驗孔周圍并穿設(shè)所述壓環(huán)31的螺栓34固定密封于實驗孔；由于將含缺陷的加工試件夾持在該實驗孔位置，缺陷試件33產(chǎn)生的聲發(fā)射信號等同于該處儲罐罐體材料的聲發(fā)射信號，在打壓狀態(tài)下可獲得缺陷聲發(fā)射信號；在所述壓環(huán)31內(nèi)側(cè)還設(shè)有一加厚環(huán)35，加厚環(huán)35焊接在實驗孔周圍，所述加厚環(huán)35由普通碳鋼制成；所述多個螺栓34可固定在加厚環(huán)35上；所述金屬密封墊圈32設(shè)置在壓環(huán)\n31與加厚環(huán)35之間；金屬密封墊圈32使用金屬材料利于聲發(fā)射信號的傳播；壓環(huán)31向下設(shè)置有階梯型環(huán)槽311，階梯型環(huán)槽311恰好蓋住缺陷試件33，在螺栓34預(yù)緊力下壓住金屬密封墊圈32實現(xiàn)密封；由于該試件夾持機(jī)構(gòu)3可拆卸，通過更換缺陷試件33可以實現(xiàn)儲罐聲發(fā)射檢測重復(fù)、可控實驗；所述罐頂12上設(shè)有第一回流口121；所述罐底13上設(shè)有第二回流口131和進(jìn)液口132，一打壓系統(tǒng)5通過上述進(jìn)液口和回流口連接于所述罐體1；所述罐頂12上設(shè)有安全閥6。\n[0029] 由上所述，本發(fā)明儲罐聲發(fā)射檢測模擬實驗裝置，其罐體是由儲罐本體、罐頂和罐底通過法蘭連接構(gòu)成，在罐體上設(shè)有實驗孔并由夾設(shè)有缺陷試件的試件夾持機(jī)構(gòu)密封，該試件夾持機(jī)構(gòu)可拆卸，通過更換缺陷試件可以實現(xiàn)儲罐聲發(fā)射檢測重復(fù)、可控實驗。由此，可實現(xiàn)儲罐工作環(huán)境和聲發(fā)射信號的模擬，便于對儲罐各種聲發(fā)射信號特征進(jìn)行觀察，滿足室內(nèi)實驗教學(xué)需求和可控、可重復(fù)實驗要求，為儲罐聲發(fā)射檢測理論和方法研究提供實驗平臺。\n[0030] 進(jìn)一步，在本實施方式中，所述儲罐本體11上也可設(shè)有另一實驗孔，該另一實驗孔由另一試件夾持機(jī)構(gòu)密封；所述另一試件夾持機(jī)構(gòu)與前述的試件夾持機(jī)構(gòu)3的結(jié)構(gòu)相同，在此不再贅述。當(dāng)缺陷試件33設(shè)置在儲罐本體11(即：罐壁)上時，相應(yīng)地，聲發(fā)射傳感器也設(shè)置在所述儲罐本體上。\n[0031] 作為本實施方式的另一實施例，也可以同時在罐底13和儲罐本體11設(shè)置實驗孔，在兩個實驗孔上同時設(shè)置試件夾持機(jī)構(gòu)3，并將聲發(fā)射傳感器4分別設(shè)置在罐底13和儲罐本體11上，在打壓狀態(tài)下，可分別獲得罐底和罐壁上的缺陷聲發(fā)射信號。\n[0032] 如圖3所示，在本實施方式中，所述打壓系統(tǒng)5由儲液池51、抽水泵52、換熱器53、壓力表54和打壓泵55組成；所述第一回流口121和第二回流口131通過管路及相應(yīng)閥門與儲液池51連通；抽水泵52進(jìn)口通過相應(yīng)管路及閥門與儲液池51連通；進(jìn)液口132由閥門連接于并聯(lián)設(shè)置的打壓泵55和換熱器53的一端，并聯(lián)設(shè)置的打壓泵55和換熱器53的另一端連接于抽水泵52出口；所述打壓泵55出口端設(shè)有壓力表54。打壓系統(tǒng)5與罐體1之間使用法蘭連接，由抽水泵52將儲液池51液體泵送到換熱器53加熱然后輸送至罐體1內(nèi)，以模擬罐體內(nèi)實際工況；當(dāng)罐體1內(nèi)液體到達(dá)預(yù)定位置后，關(guān)閉儲罐閥門，由打壓泵55進(jìn)行打壓，根據(jù)壓力表54顯示控制儲罐內(nèi)壓力水平，以獲得實驗中儲罐聲發(fā)射信號。罐頂\n12安裝安全閥6保護(hù)罐體1，防止超壓破裂，罐底13的進(jìn)液口132實現(xiàn)往罐內(nèi)注液；往罐體\n1內(nèi)注液過程中，罐頂12上第一回流口121的閥門(圖中未示出)開啟時與大氣連通，保證往罐內(nèi)注液時常壓，罐內(nèi)的多余空氣被排除且注水過多時溢出罐體1自動流回儲液池51；\n注液完畢后，關(guān)閉第一回流口121的閥門；由打壓泵55往罐體1內(nèi)加壓，根據(jù)壓力表54顯示控制罐體1的壓力水平，在壓力作用下缺陷試件中預(yù)加工缺陷將進(jìn)一步擴(kuò)展，通過聲發(fā)射傳感器4即可采集罐體聲發(fā)射信號。\n[0033] 進(jìn)一步，如圖1、圖4A～圖4D所示，在本實施方式中，所述人孔蓋板夾持機(jī)構(gòu)2包括有人孔蓋板21，該人孔蓋板21一側(cè)樞接于罐頂12下表面，人孔蓋板21通過樞軸翻轉(zhuǎn)并由人孔下方封蓋于人孔；所述人孔蓋板21上表面且鄰近人孔內(nèi)緣處，環(huán)設(shè)有多個凸輪預(yù)壓固定裝置22，所述凸輪預(yù)壓固定裝置22包括有固定設(shè)置于人孔蓋板21的拉桿221，拉桿\n221上端鉸接有把手222，把手222底部設(shè)有與把手222固定連接的凸輪223；在罐頂12的上表面且位于人孔周圍設(shè)有多個與凸輪預(yù)壓固定裝置22對應(yīng)設(shè)置的活動支撐塊23；所述活動支撐塊23樞接于罐頂12的上表面并向人孔方向翻轉(zhuǎn)設(shè)置，活動支撐塊23前端沿徑向伸設(shè)于人孔內(nèi)并位于把手的凸輪223下方。在本實施方式中，所述活動支撐塊23為一L形構(gòu)件，其直角處樞接于罐頂12的上表面。人孔蓋板21與罐頂12下表面之間設(shè)有密封環(huán)\n24。\n[0034] 由上所述，人孔蓋板夾持機(jī)構(gòu)2采用凸輪預(yù)壓固定形式；人孔蓋板21位于罐頂12的板體下側(cè)，人孔蓋板21與罐頂12之間設(shè)有密封環(huán)24，把手222與凸輪223焊接為一體，凸輪223中間開槽，把手222帶動凸輪223在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，在活動支撐塊23輔助下拉緊拉桿221，拉桿221拉動人孔蓋板21從而壓緊密封環(huán)24，實現(xiàn)了人孔蓋板21的密封。罐體1在打壓狀態(tài)下，由于人孔蓋板21位于罐頂12下側(cè)，人孔蓋板21和密封環(huán)24處于受壓狀態(tài)，仍可實現(xiàn)人孔蓋板21的密封。由于該人工蓋板夾持機(jī)構(gòu)2開啟方式簡捷，便于實驗人員進(jìn)入罐體1內(nèi)安裝缺陷試件。\n[0035] 本發(fā)明儲罐聲發(fā)射檢測模擬實驗裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比至少具有以下優(yōu)點：\n[0036] 1、實驗裝置中的缺陷試件能夠根據(jù)研究目標(biāo)進(jìn)行更換，可以模擬罐底(罐壁)減薄、腐蝕穿孔、裂紋擴(kuò)展等工況，實現(xiàn)不同缺陷類型的聲發(fā)射信號模擬的可控性。還可進(jìn)行罐體同類缺陷聲發(fā)射檢測的重復(fù)實驗，克服了現(xiàn)有儲罐聲發(fā)射室內(nèi)實驗經(jīng)常更換儲罐以獲得聲發(fā)射信號的現(xiàn)象。\n[0037] 2、實驗裝置夾持機(jī)構(gòu)設(shè)計實用。人孔蓋板夾持機(jī)構(gòu)設(shè)計開啟簡捷，便于實驗人員在更換缺陷試件時進(jìn)入罐體；人孔蓋板設(shè)計在人孔下側(cè)保證了人孔蓋板、密封環(huán)與人孔在罐體打壓條件下一直處于受壓狀態(tài)，能更加有效實現(xiàn)密封。試件夾持機(jī)構(gòu)設(shè)計在罐體內(nèi)側(cè)，具有與人孔蓋板夾持機(jī)構(gòu)相同的優(yōu)點。\n[0038] 3、實驗裝置能進(jìn)行可控打壓、可控加熱，較好模擬了現(xiàn)場儲罐實際工作狀態(tài)，且具有防爆裂功能，能有效實現(xiàn)液體回收。\n[0039] 以上所述儀為本發(fā)明示意性的具體實施方式，并非用以限定本發(fā)明的范圍。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。