一种安全阀蒸汽试验装置的制作方法

1.本发明涉及安全阀试验装置技术领域，具体涉及一种安全阀蒸汽试验装置。


背景技术：

2.现有的特种设备法规tsg 07-2019的要求：制造设计温度不低于425℃的蒸汽安全阀的，应当有试验容器工作压力不小于10mpa并且容积不小于0.5m3的蒸汽介质的试验装置。
3.现有的安全阀热态试验台为全性能热态试验台，一般作为安全阀型式试验，可以进行安全阀全排量试验，可满足出厂试验要求，但是能耗大、成本高，不经济。试验台投资巨大(一台本案参数的约4000多万)，且占地面积大，阀门制造厂承担不起。
4.现有的安全阀热态测试专用蒸汽发生器，是有发生器组件(发生器盘管组件+底座+燃烧器)+汽水分离兼蓄能器+给水泵+风机+外壳体+电控箱+阀门仪表管路+自动调节装置及辅机组成，仅仅产生蒸汽，无法进行试验。用作安全阀试验，还需设计试验装置。
5.现有技术大多采用燃气加热，对厂房条件和环保要求高。
6.基于上述情况，本发明提出了一种安全阀蒸汽试验装置，可有效解决以上问题。


技术实现要素：

7.针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种安全阀蒸汽试验装置。本发明安全可靠、结构简易、能够满足安全阀对蒸汽试验装置的出厂合格需求。
8.为解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案实现：
9.一种安全阀蒸汽试验装置，包括箱体，所述箱体内部通过隔板分隔为多个分别用于布置水处理装置、集成式蒸汽发生装置和控制柜的独立空间，所述水处理装置用于净化水源，所述集成式蒸汽发生装置接收来自所述水处理装置净化后的水并用于产生饱和蒸汽，所述集成式蒸汽发生装置通过输气管道向布置于箱体外的试验容器输送饱和蒸汽用于对安全阀进行蒸汽试验。
10.优选的是，所述集成式蒸汽发生装置内部的出气口下方设有至少一个汽水分离器，所述汽水分离器包括多孔板和间隔布置的若干波纹板，所述多孔板包括表面开设有多个通气孔的过气板和沿过气板左右两端向下延伸形成的安装板，两个所述安装板内侧分别与各所述波纹板的左右两端固定连接，每相邻两个波纹板和两侧安装板之间合围形成蒸汽向上流动的流道。
11.进一步优选的是，所述汽水分离器的前后两个外侧均设有挡板，所述挡板与集成式蒸汽发生装置内壁密封接触；两个所述安装板外侧均通过第一角钢和第二角钢与所述集成式蒸汽发生装置内壁固定连接。
12.进一步优选的是，所述集成式蒸汽发生装置内部的出气口处设有底斗，所述底斗包括底板和环向间隔均匀地分布于底板顶面的若干分流板，各所述分流板顶部与所述集成式蒸汽发生装置内壁固定连接。
13.优选的是，所述集成式蒸汽发生装置包括保温壳体以及集成于保温壳体上的第一加热器、压力阀组、水位阀组、温度检测组件和人孔门；所述压力阀组、水位阀组和温度检测组件分别用于监测保温壳体内的压力、水位和温度并向控制柜传递检测信号。
14.进一步优选的是，所述保温壳体内设置用于降低进入试验容器内饱和蒸汽带水率的汽水分离器。
15.进一步优选的是，所述集成式蒸汽发生装置宽度方向两侧对向交错布置有伸入保温壳体内部的多个所述第一加热器，且各所述第一加热器均布置于所述保温壳体的中下部。
16.优选的是，所述集成式蒸汽发生装置对应的箱体内安装有风冷系统。
17.优选的是，所述水处理装置通过高压柱塞泵和低压给水泵分别向所述集成式蒸汽发生装置供水。
18.优选的是，所述试验容器可安装在箱体的尾部，并与箱体安装在同一底座上，形成整体撬装。
19.优选的是，所述试验容器上配备有第二加热器。
20.优选的是，所述集成式蒸汽发生装置通过高温高压输水管外接疏水扩容器。
21.优选的是，所述集成式蒸汽发生装置和试验容器上均设置排污孔。
22.本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
23.1.本发明采用箱体将水处理装置、集成式蒸汽发生装置和控制柜集成一体，占地面积小，便于充分考虑各个系统操作、检修的方便；其次，通过隔板将箱体划分为多个独立空间，这样可使得上述各设备之间互不干扰；再有，试验容器可拆卸连接于所述集成式蒸汽发生装置的外侧壁上，且其通过输气管道与箱体内的集成式蒸汽发生装置连通，这样便于试验容器的灵活使用，不受试验地点的限制，同时一定长度的输送管道还对饱和蒸汽具有稳流作用。
24.2.本发明采用第一加热器，相比较燃气加热，节能环保，对环境无污染，对试验场地条件要求低，安全可靠，方便可行。各组第一加热器对向交错布置于保温壳体中下部的宽度方向两侧，保证水均匀受热，升温快。
25.3.水处理装置，以确保水质硬度、含氧量等指标符合相关标准，从而保证蒸汽品质，避免介质对试验阀门造成影响，也避免了水垢对蒸汽加热装置造成的损失，提高热交换效率，降低能耗，保证精度，延长寿命。
26.4.集成式蒸汽发生装置的集成度高，其集第一加热器、汽水分离器、蒸汽储存及保温功能于一体，保证试验用汽的干度≥98％。
27.5.集成式蒸汽发生装置内部的出气口处设置的底斗，其可以有效防止气体直接排出和对汽包内壁产生冲蚀。
附图说明
28.图1是本发明实施例安全阀蒸汽试验装置的系统连接示意图；
29.图2是本发明实施例安全阀蒸汽试验装置的平面布置结构示意图；
30.图3是图2的主视结构示意图；
31.图4是图3的右视结构示意图；
32.图5是图4的a处的详细结构示意图；
33.图6是本发明实施例安全阀蒸汽试验装置的底斗主视结构示意图；
34.图7是图6的俯视结构示意图；
35.图8是本发明实施例安全阀蒸汽试验装置的汽水分离器主视结构示意图；
36.图9是图8的俯视结构示意图；
37.图10是图8的a-a向剖面结构示意图。
38.附图标记：1-水处理装置；2-集成式蒸汽发生装置；21-保温壳体；22-第一加热器；23-压力阀组；24-水位阀组；3-试验容器；31-试验接口；4-输气管道；5-压力控制阀；6-控制柜；7-高压柱塞泵；8-低压给水泵；9-高温高压输水管；10-疏水扩容器；11-蒸汽阀；12-安全阀；13-排气阀；14-水处理间；15-设备间；16-控制间；17-人孔门；18-箱体；181-隔板；19-汽水分离器；191-多孔板；1910-通气孔；1911-过气板；1912-安装板；192-波纹板；25-挡板；26-第一角钢；27-第二角钢；28-底斗；281-底板；282-分流板。
具体实施方式
39.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
40.下面结合附图1～10和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
41.如图1所示，本实施例提供一种安全阀蒸汽试验装置，所述安全阀蒸汽试验装置包括箱体18，所述箱体18内部通过隔板181分隔为多个分别用于布置水处理装置1、集成式蒸汽发生装置2和控制柜6的独立空间，所述水处理装置1用于净化水源，所述集成式蒸汽发生装置2接收来自所述水处理装置1净化后的水并用于产生饱和蒸汽，所述集成式蒸汽发生装置2通过输气管道4向布置于箱体18外的试验容器3输送饱和蒸汽用于对安全阀进行蒸汽试验。
42.如图2所示，隔板181将箱体18分隔的多个独立空间包括设备间15、水处理间14和控制间16，其中设备间15用于放置集成式蒸汽发生装置2，水处理间14用于放置水处理装置1，控制间16用于放置控制柜6，试验容器3布置于箱体18外。为充分考虑各个系统的操作、检修的方便，在各设备安装区域均留有检修空间或设置检修门，内部均配有照明系统和监视系统。设备间15配有风冷系统，保证本体外壳温度≤50℃；设备间配置风冷系统，主要目的是保护设备间仪器仪表的精度和可靠性；外壳温度≤50℃的目的一方面同上，另一方面是保证蒸汽装置保温效果好、散热低，从而保证蒸汽温度，节能降耗。风冷系统采用常规的排风散热扇。控制间16进行隔热处理，并配备空调，是为了降低控制间温度，一方面保证集成系统正常工作，另一方面处于人性化考虑，保障工作人员在狭小高温空间作业的舒适性。电路系统均走内部线槽，管路系统布置合理，现场仪表均设置有观察窗或布置在易于观察的位置。
43.其中，对于试验容器3，考虑到试验操作的安全性、便利性以及试验蒸汽的稳态，特
通过输送管道4将试验容器3与集成式蒸汽发生装置2分开独立设计。试验容器3可安装在箱体18的尾部，与箱体18安装在同一底座上，形成整体撬装，便于运输的同时可避免管道焊接及地基施工，在需要使用时将试验装置移动到安全的场地，接水通电即可使用，当不需要使用时移动到场地角落不占用空间。饱和蒸汽通过输气管道4从集成式蒸汽发生装置2引入试验容器3，并在输气管道4上配置有压力控制阀5。试验容器3顶端设有试验所需尺寸的试验接口31，试验阀门通过法兰或工装与试验接口31连接。同时，为了解决饱和蒸汽在输送过程中的能量损失，在试验容器3上配备有第二加热器(图中未示出)，可采用电磁加热器。
44.进一步地，在给水系统中增加了水处理装置1，以确保水质硬度、含氧量等指标符合相关标准，从而保证蒸汽品质，避免介质对试验阀门造成影响。给水采用高压柱塞泵7与低压给水泵8配合运行，既能在短时间之内能稳定供水，又能根据水位波动及时自动补水。
45.如图3和4所示，集成式蒸汽发生装置2包括保温壳体21、汽水分离器19、底座，并配备有必要的安全阀12(本实施例中出现带标号的安全阀12与进行蒸汽试验的安全阀不同，请注意区分)、压力阀组23、水位阀组24、温度检测组件(图中未示出)、第一加热器22、人孔门17、排气阀13、蒸汽阀11等。其中，保温壳体21的保温材料为硅酸铝纤维毡，保温壳体21的外层材料为不锈钢薄板或铝板，最大限度降低散热损失，且保热时间长。
46.进一步地，本实施例采用的第一加热器22为电阻式加热器，用于将水加热至饱和蒸汽，该第一加热器22是利用电流的焦耳效应将电能转变成热能。第一加热器22的加热部分采用不锈钢的u型管状结构，在u型管状结构内放入发热元件(电热丝)，空隙部分紧密地填入具有良好绝缘性和导热性能的结晶氧化镁粉。第一加热器22与定制法兰采用氩弧焊接连接，再与集成式蒸汽发生装置2两侧接口上的法兰采用螺栓连接，拆装方便，便于维护和保养。发热元件由专门的合金材料制成，而且是采用间接电阻加热，发热元件不与工质接触，使用寿命长，现场安装方便，操作简单。
47.具体的，第一加热器22分四组对向交错布置，单个输出功率20-25kw，加热温度一般可达700℃。通过pid运算调节第一加热器22输出功率，对发热元件的电阻性负载实现温度控制，从而使介质温度均匀，达到所需要求；同时也可实现双档50/100kw输出控制。100％线性输出，具有过热保护、过流保护的功能。当发热元件超温或者处于低水位时，发热元件的联锁保护装置立即切断加热电源，从而避免发热元件烧坏，延长使用寿命。可根据用户需求设定自动启动、停止压力，其中联锁保护装置采用本领域的常规选择即可。
48.本实施例的控制柜及控制线路采用锅炉专用的独立安全控制系统，该系统在实现正常运行控制、试验数据采集与保护功能。采用本领域的常规选择即可，对于本领域技术人员来说，是可以理解的，本发明专利不做进一步具体展开详述。
49.如图5、8-10所示，所述集成式蒸汽发生装置2内部的出气口下方设有汽水分离器19，所述汽水分离器19包括多孔板191和间隔布置的若干波纹板192，所述多孔板191包括表面开设有多个通气孔1910的过气板1911和沿过气板1911左右两端向下延伸形成的安装板1912，两个所述安装板1912内侧分别与各所述波纹板192的左右两端固定连接，每相邻两个波纹板192和两侧安装板1912之间合围形成蒸汽向上流动的流道，以降低进入试验集箱的蒸汽带水率，确保试验用汽的干度≥98％。
50.进一步地，所述汽水分离器19的前后两个外侧均设有挡板25，所述挡板25与集成式蒸汽发生装置2内壁密封接触如图3所示，挡板25可以防止蒸汽从多孔板前后两端的上方
直接进入出气口。
51.进一步地，两个所述安装板1912外侧均通过第一角钢26和第二角钢27与所述集成式蒸汽发生装置2内壁固定连接如图5所示，第一角钢26与述安装板1912外侧焊接，第一角钢26和第二角钢27直接采用插销连接。
52.如图5～7所示，所述集成式蒸汽发生装置2内部的出气口处设有底斗28，所述底斗28包括底板281和环向间隔均匀地分布于底板281顶面的若干分流板282，各所述分流板282顶部与所述集成式蒸汽发生装置2内壁固定连接，分流板282可以有效防止气体直接排出和对汽包内壁产生冲蚀。
53.本实施例的工作原理如下：
54.自来水经过水处理装置1处理后，采用高压柱塞泵7与低压给水泵8配合运用(低压大流量时用低压泵给水，保证短时间内稳定给水，压力升高后采用小流量的高压泵增压)给水到集成式蒸汽发生装置2。集成式蒸汽发生装置2集第一加热器22、汽水分离器、蒸汽存储及保温于一体，并配备有安全阀12、压力阀组23、水位阀组24、温度检测组件。当水位达到设定值时，第一加热器22开始加热，直到设定温度、设定压力，产生微过热蒸汽。容器内设有汽水分离器，以降低进入试验集箱的蒸汽带水率，确保试验用汽的干度≥98％，保证试验蒸汽的品质。容器上设置了排气阀13、安全阀12以及压力、温度、水位等测试点。当水位低于设定安全水位时，给水泵会自动补水。当发热元件超温或者处于低水位时，发热元件的联锁保护装置立即切断加热电源，从而避免发热元件烧坏。当压力超过设定压力且达到安全阀12动作压力时，安全阀12会起跳从而降低容器压力实现保护。
55.满足试验要求的饱和蒸汽通过输气管道4进入试验容器3。试验容器3设置了排气阀、排污阀、试验接口31以及压力、温度等监测点和数据采集点。设定好整定压力的被测试阀门安装在试验集箱的试验接口31(采用法兰连接，便于拆装)，当试验蒸汽介质达到被测试阀门设定的整定压力，被测试阀门起跳、排除气体，装置蒸汽压力降低，安全阀回座并达到可靠密封。安全阀起跳、回座压力信息通过数据采集反馈至可视化控制面板。当安全阀未达到要求需要调整时，关闭压力控制阀5，开启排气阀降低试验容器3内的压力至安全压力或排空，保证调试人员对安全阀进行调整时的操作安全。安全阀调整完毕后关闭排气阀，开启压力控制阀5使试验容器重新升压进行试验。
56.实验结束后、短期内不进行试验时，集成式蒸汽发生装置2内高温高压介质通过高温高压输水管9进入疏水扩容器10降温降压后排入地沟。集成式蒸汽发生装置2和试验容器3均设置了排污孔，可定期排污。
57.本发明已实施案例参数如下：
58.项目单位数值额定蒸汽量kg/h255额定工作压力mpa13.0额定蒸汽温度℃331.7设计热效率％98.2额定电压v380单组加热管功率kw20-25加热管组数组4
正常运行水容积m31.15正常运行汽空间容积m31.15初始加热时长h4-6集装箱尺寸m长
×
宽
×
高6.5
×
2.6
×
2.6
59.从上表数据可知，本试验装置的工作压力以及蒸汽容积均可满足安全阀的蒸汽试验需求。
60.本发明的试验容器3不局限于集箱形式，也可为球罐。
61.本发明中所述控制柜、联锁保护装置、水位阀组、压力阀组、温度检测组件等技术特征(本发明的组成单元/元件)，如无特殊说明，均从常规商业途径获得，或以常规方法制得，其具体结构、工作原理以及可能涉及到的控制方式、空间布置方式采用本领域的常规选择即可，不应被视为本发明的创新点所在，对于本领域技术人员来说，是可以理解的，本发明专利不做进一步具体展开详述。
62.依据本发明的描述及附图，本领域技术人员很容易制造或使用本发明的一种安全阀蒸汽试验装置，并且能够产生本发明所记载的积极效果。
63.如无特殊说明，本发明中，若有术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此本发明中描述方位或位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以结合附图，并根据具体情况理解上述术语的具体含义。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
64.除非另有明确的规定和限定，本发明中，若有术语“设置”、“相连”及“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
65.以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种安全阀蒸汽试验装置，其特征在于：包括箱体(18)，所述箱体(18)内部通过隔板(181)分隔为多个分别用于布置水处理装置(1)、集成式蒸汽发生装置(2)和控制柜(6)的独立空间，所述水处理装置(1)用于净化水源，所述集成式蒸汽发生装置(2)接收来自所述水处理装置(1)净化后的水并用于产生饱和蒸汽，所述集成式蒸汽发生装置(2)通过输气管道(4)向布置于箱体(18)外的试验容器(3)输送饱和蒸汽用于对安全阀进行蒸汽试验。2.根据权利要求1所述的一种安全阀蒸汽试验装置，其特征在于：所述集成式蒸汽发生装置(2)内部的出气口下方设有至少一个汽水分离器(19)，所述汽水分离器(19)包括多孔板(191)和间隔布置的若干波纹板(192)，所述多孔板(191)包括表面开设有多个通气孔(1910)的过气板(1911)和沿过气板(1911)左右两端向下延伸形成的安装板(1912)，两个所述安装板(1912)内侧分别与各所述波纹板(192)的左右两端固定连接，每相邻两个波纹板(192)和两侧安装板(1912)之间合围形成蒸汽向上流动的流道。3.根据权利要求2所述的一种安全阀蒸汽试验装置，其特征在于：所述汽水分离器(19)的前后两个外侧均设有挡板(25)，所述挡板(25)与集成式蒸汽发生装置(2)内壁密封接触；两个所述安装板(1912)外侧均通过第一角钢(26)和第二角钢(27)与所述集成式蒸汽发生装置(2)内壁固定连接。4.根据权利要求1或2所述的一种安全阀蒸汽试验装置，其特征在于：所述集成式蒸汽发生装置(2)内部的出气口处设有底斗(28)，所述底斗(28)包括底板(281)和环向间隔均匀地分布于底板(281)顶面的若干分流板(282)，各所述分流板(282)顶部与所述集成式蒸汽发生装置(2)内壁固定连接。5.根据权利要求1所述的一种安全阀蒸汽试验装置，其特征在于：所述集成式蒸汽发生装置(2)包括保温壳体(21)以及集成于保温壳体(21)上的第一加热器(22)、压力阀组(23)、水位阀组(24)、温度检测组件和人孔门(17)；所述压力阀组(23)、水位阀组(24)和温度检测组件分别用于监测保温壳体(21)内的压力、水位和温度并向控制柜(6)传递检测信号。6.根据权利要求5所述的一种安全阀蒸汽试验装置，其特征在于：所述集成式蒸汽发生装置(2)宽度方向两侧对向交错布置有伸入保温壳体(21)内部的多个所述第一加热器(22)，且各所述第一加热器(22)均布置于所述保温壳体(21)的中下部。7.根据权利要求1所述的一种安全阀蒸汽试验装置，其特征在于：所述集成式蒸汽发生装置(2)对应的箱体内安装有风冷系统；所述试验容器(3)上配备有第二加热器。8.根据权利要求1所述的一种安全阀蒸汽试验装置，其特征在于：所述水处理装置(1)通过高压柱塞泵(7)和低压给水泵(8)分别向所述集成式蒸汽发生装置(2)供水。9.根据权利要求1所述的一种安全阀蒸汽试验装置，其特征在于：所述试验容器(3)可安装在箱体(18)的尾部，并与箱体(18)安装在同一底座上，形成整体撬装。10.根据权利要求1所述的一种安全阀蒸汽试验装置，其特征在于：所述集成式蒸汽发生装置(2)通过高温高压输水管(9)外接疏水扩容器(10)；所述集成式蒸汽发生装置(2)和试验容器(3)上均设置排污孔。

技术总结
本发明公开了一种安全阀蒸汽试验装置，包括箱体，所述箱体内部通过隔板分隔为多个分别用于布置水处理装置、集成式蒸汽发生装置和控制柜的独立空间，所述水处理装置用于净化水源，所述集成式蒸汽发生装置接收来自所述水处理装置净化后的水并用于产生饱和蒸汽，所述集成式蒸汽发生装置通过输气管道向布置于箱体外的试验容器输送饱和蒸汽用于对安全阀进行蒸汽试验。本发明安全可靠、结构简易、能够满足安全阀对蒸汽试验装置的出厂合格需求。安全阀对蒸汽试验装置的出厂合格需求。安全阀对蒸汽试验装置的出厂合格需求。


技术研发人员：张娜 焦子婕 王宝旭 黄馨 周高姿 谢正兵 金遥 周青杨 周微 张宏祥
受保护的技术使用者：武汉锅炉集团阀门有限责任公司
技术研发日：2021.11.25
技术公布日：2022/3/8