專利名稱：容器應(yīng)變強(qiáng)化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及低溫壓力容器設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域，尤其涉及一種低溫容器應(yīng) 變強(qiáng)化系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
用于儲(chǔ)運(yùn)液氧、液氮、液氬、液化天然氣等低溫介質(zhì)的低溫容器是雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)容器用以儲(chǔ)存低溫介質(zhì)。由于要承受零下100多度的低溫，內(nèi)容器采用奧氏體不銹鋼材料。且內(nèi)容器要承受一定的壓力，材料厚度較大。對(duì)于奧氏體不銹鋼壓力容器設(shè)計(jì)制造，國(guó)內(nèi)都依據(jù)GB150《鋼制壓力容器》等標(biāo) 準(zhǔn)。與國(guó)際同類先進(jìn)產(chǎn)品相比，我國(guó)產(chǎn)品選用的材料厚度大、自重大、成本 高。因此，若能在保證強(qiáng)度的前提下降低內(nèi)容器材料厚度，則產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性 將很明顯。針對(duì)奧氏體不銹鋼屈服強(qiáng)度低的特點(diǎn)，對(duì)容器施加一定的壓力，使材料 總體產(chǎn)生塑性應(yīng)變，提高屈服強(qiáng)度，從而可以采用更薄的材料制造低溫容器。 這一應(yīng)變強(qiáng)化技術(shù)已被有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)采納，如歐盟協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)EN13458-2: 2002 《Cryogenic vessels —Static vacuum insulated vessels》中就有"奧氏 體不銹鋼應(yīng)變強(qiáng)化容器"相關(guān)資料。但是，目前的奧氏體不銹鋼容器的應(yīng)變強(qiáng)化存在兩個(gè)問(wèn)題 一是設(shè)計(jì)4-:要依賴于經(jīng)驗(yàn)，沒(méi)有建立應(yīng)變強(qiáng)化過(guò)程的非線性方法；二是手動(dòng)控制試驗(yàn)壓 力，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且精度和效率低。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)上述存在的問(wèn)題，提供一種奧氏體不銹鋼低 溫容器應(yīng)變強(qiáng)化系統(tǒng)。該奧氏體不銹鋼低溫容器應(yīng)變強(qiáng)化系統(tǒng)及其使用方法 可根據(jù)材料的應(yīng)變強(qiáng)化規(guī)律以及應(yīng)變強(qiáng)化過(guò)程非線性分析，達(dá)到全自動(dòng)加壓 控制奧氏體不銹鋼低溫容器應(yīng)變強(qiáng)化的目的。為f達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供一種奧氏體不銹鋼低溫容器應(yīng)變強(qiáng) 化系統(tǒng)，其包括進(jìn)水裝置，用以提供壓縮水源；增壓裝置，其通過(guò)單向閥與進(jìn)水裝置相連接，用以將水源增壓壓入待加 工的奧氏體不銹鋼低溫容器中；液壓動(dòng)力裝置，其與增壓裝置相連接，用以驅(qū)動(dòng)增壓裝置工作；控制進(jìn)水裝置、增壓裝置及液壓動(dòng)力裝置對(duì)加工容器進(jìn)行應(yīng)變強(qiáng)化加I: 的測(cè)量控制裝置，該測(cè)量控制裝置包括具有儲(chǔ)存有過(guò)程參數(shù)功能的處理器、 設(shè)置于增壓裝置出口高壓管路上的壓力傳感器以及設(shè)置在待加工容器壁匕的 周長(zhǎng)位移傳感器，所述壓力傳感器及周長(zhǎng)位移傳感器與處理器電連接。本實(shí)用新型所述的低溫容器應(yīng)變強(qiáng)化系統(tǒng)可使奧氏體不銹鋼低溫容器的 應(yīng)變強(qiáng)化加工工藝不再依賴于經(jīng)驗(yàn)與手動(dòng)控制試驗(yàn)壓力，大大地降低了勞動(dòng) 強(qiáng)度，提高加工精度和效率。


圖1為奧氏體不銹鋼低溫容器強(qiáng)化加壓控制系統(tǒng)流程圖; 主要部件符號(hào)說(shuō)明1水源14蓄能器2過(guò)濾器15二位四動(dòng)電:3流量計(jì)16溢流閥4進(jìn)水泵17液壓泵5壓力表18油箱6溢流閥19冷卻泵7增壓器20冷卻器8單向閥21計(jì)算機(jī)9壓力表22控制器10壓力傳感器23打印設(shè)備11單向節(jié)流閥24單向閥12二位二通電液閥25單向節(jié)流閥 13壓力表 26 待加工容器具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型所述的應(yīng)變強(qiáng)化系統(tǒng)包括現(xiàn)進(jìn)水裝置、增壓裝置、液壓動(dòng)力裝置、冷卻裝置以及測(cè)量控制裝置。系統(tǒng)的壓力介質(zhì)是水，增壓器7采用油 驅(qū)水技術(shù)，動(dòng)力來(lái)源是液壓油，系統(tǒng)流程如圖l所示。首先，通過(guò)進(jìn)水裝置提供壓縮水源，水經(jīng)過(guò)濾器2除去其中的雜質(zhì)和微 粒，防止增壓器7和液壓元件受損，提高系統(tǒng)使用壽命。過(guò)濾后的壓力介質(zhì) 水由進(jìn)水泵4增壓輸出，為增壓器7提供水源。進(jìn)水泵4為離心泵，當(dāng)輸出 壓力達(dá)到額定壓力時(shí)，進(jìn)水泵4雖然在工作但沒(méi)有流量輸出。進(jìn)水泵4輸出 流量為200 L/min，輸出壓力為1 MPa，電機(jī)功率為5 kW。為防止意外情況下進(jìn)水管路上壓力突然升高，如增壓器7入U(xiǎn)單向閥8 損壞，高壓介質(zhì)進(jìn)入進(jìn)水管路，在進(jìn)水管路上設(shè)置溢流閥6，限制系統(tǒng)的最 高壓力，防止系統(tǒng)過(guò)載，此溢流閥6作為安全閥使用。當(dāng)待加工的容器內(nèi)注滿水后，系統(tǒng)開(kāi)始增壓。系統(tǒng)的增壓裝置為增壓器 7，采用油推水增壓技術(shù)。增壓器7的大面積驅(qū)動(dòng)活塞和小面積活塞連接在 起作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，液壓油驅(qū)動(dòng)大面積活塞運(yùn)動(dòng)，從而使小面積缸內(nèi)的介質(zhì)水增 壓。增壓器7的增壓比為2:1，最大輸出流量為150L/min。增壓器7高壓缸 的進(jìn)口和出口都設(shè)單向閥8及單向閥24，以防止壓力介質(zhì)倒流。為實(shí)現(xiàn)增壓器7活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在增壓器7進(jìn)油管路上設(shè)置二位四動(dòng)電 液換向閥15，從而完成系統(tǒng)的升壓操作。控制系統(tǒng)升壓速率是通過(guò)控制增壓 器7輸出流量實(shí)現(xiàn)的。由容器容積變化量和規(guī)定的升壓速率可以求得系統(tǒng)的 額定輸出流量。通過(guò)改變二位四動(dòng)電液換向閥15的換向頻率，可以控制增壓 器活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的次數(shù)，從而控制增壓器7輸出流量的大小，使之低于額定 值。系統(tǒng)用于50013和100r^兩種規(guī)格的容器，因此需要在大小兩個(gè)流量之 間進(jìn)行切換，為此在換向閥15和增壓器7之間的管路上設(shè)置手動(dòng)單向節(jié)流閥 11、 25，通過(guò)控制回油的快慢達(dá)到控制增壓器7輸出流量的目的。此外，通 過(guò)手動(dòng)單向節(jié)流閥ll、 25與換向閥15共同作用，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)升壓速率的 靈活調(diào)節(jié)。接下來(lái)是液壓動(dòng)力裝置，液壓油經(jīng)過(guò)濾器除去其中的雜質(zhì)和微粒，以防 止這些顆粒對(duì)增壓缸、液壓元件和測(cè)量控制元件的損傷，延長(zhǎng)系統(tǒng)的使用壽命。過(guò)濾后的液壓油經(jīng)液壓泵17升壓輸出，驅(qū)動(dòng)增壓器7活塞運(yùn)動(dòng)。液壓泵 的輸出壓力為8 MPa，輸出流量為200 L/min，電機(jī)功率為50 kWt為吸收換向閥15突然換向產(chǎn)生的液壓沖擊，提高換向閥15的使用壽命， 在液壓泵17和二位四通電液換向閥15之間設(shè)置蓄能器14。液壓泵17輸出 流量恒定，為將液壓泵17輸出多余的油液溢流回油箱18，保持管路中壓力 基本恒定，在液壓泵17出口分支管路上設(shè)置溢流閥16。液壓油存儲(chǔ)在油箱18中，由于液壓泵17輸出流量很大，而油箱18本身 的自然調(diào)節(jié)不能滿足油溫的需要，因此在長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)，油溫會(huì)逐漸升高， 嚴(yán)重影響系統(tǒng)的正常工作和使用壽命。為此設(shè)置獨(dú)立的冷卻裝置，由冷卻泵 19將熱油液通入冷卻器20，從而保證油液在規(guī)定溫度范圍內(nèi)工作。測(cè)量控制系統(tǒng)的處理器包括控制器22和計(jì)算機(jī)21。系統(tǒng)工作狀態(tài)由l:k 力傳感器IO、流量計(jì)3和周長(zhǎng)位移傳感器釆集，并傳輸?shù)娇刂破?2，控制器 22根據(jù)計(jì)算機(jī)21所儲(chǔ)存的過(guò)程參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)比較和邏輯判斷，并向二位四 通換向閥15、 二位二通電液閥12和液壓泵17自動(dòng)發(fā)出指令，控制系統(tǒng)的升 壓、保壓和卸壓過(guò)程，控制系統(tǒng)的升壓速率，并可在容器壓力降低時(shí)自動(dòng)補(bǔ) 壓。例如當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，液壓泵17和進(jìn)水泵4將自動(dòng)關(guān)閉，系統(tǒng)進(jìn)入 保壓階段，保壓指定時(shí)間或應(yīng)變率達(dá)到設(shè)定值時(shí)，二位二通電液閥12自動(dòng)開(kāi) 啟，系統(tǒng)卸壓。為測(cè)得容器內(nèi)的壓力，在增壓器7出口高壓管路上設(shè)置壓力傳感器10。 為測(cè)得容器的膨脹量，在進(jìn)水管路上設(shè)置流量計(jì)3，測(cè)得流量隨時(shí)間的變化 關(guān)系，由流量在時(shí)間軸上積分便可計(jì)算得到容器的膨脹量的大小。為測(cè)得容 器的應(yīng)變率，在被測(cè)容器壁上安裝周長(zhǎng)位移傳感器，測(cè)得周長(zhǎng)變化量，由周 長(zhǎng)變化量同容器原周長(zhǎng)相比，再除以時(shí)間便得到容器的應(yīng)變率。此外，增壓器7出口管路、進(jìn)水管路和液壓泵17出口管路上分別設(shè)有壓 力表9、 5、 13，用以輔助顯示系統(tǒng)壓力。計(jì)算機(jī)21上配備有專用控制軟件，可以在人機(jī)界面上設(shè)定并儲(chǔ)存工作壓 力、保壓時(shí)間、升壓速率、應(yīng)變率等過(guò)程參數(shù)，通過(guò)傳感器采集過(guò)程數(shù)據(jù)， 記錄壓力一時(shí)間、膨脹量一時(shí)間和應(yīng)變率一時(shí)間變化關(guān)系，并數(shù)字化和圖形 化顯示，各組過(guò)程數(shù)據(jù)可根據(jù)用戶需要進(jìn)行存儲(chǔ)，試驗(yàn)結(jié)束后可以自動(dòng)生成 報(bào)表，可根據(jù)用戶需要進(jìn)行存儲(chǔ)或打印輸出。系統(tǒng)壓力過(guò)載時(shí)，能夠自動(dòng)停機(jī)卸載并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，報(bào)警壓力可在計(jì) 算機(jī)中設(shè)定。需要聲明的是，上述實(shí)用新型內(nèi)容及具體實(shí)施方式
意在證明本實(shí)用新型 所提供技術(shù)方案的實(shí)際應(yīng)用，不應(yīng)解釋為對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限定。本 領(lǐng)域技術(shù)人員在本實(shí)用新型的精神和原理內(nèi)，當(dāng)可作各種修改、等同替換、 或改進(jìn)。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以所附權(quán)利要求書(shū)為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1. 一種奧氏體不銹鋼低溫容器應(yīng)變強(qiáng)化系統(tǒng)，其特征在于包括用以提供水源的進(jìn)水裝置；將水源增壓壓入待加工的奧氏體不銹鋼低溫容器中的增壓裝置，該增壓裝置通過(guò)單向閥與所述進(jìn)水裝置相連接；用以驅(qū)動(dòng)增壓裝置工作的液壓動(dòng)力裝置，該液壓動(dòng)力裝置與所述增壓裝置相連接；控制進(jìn)水裝置、增壓裝置及液壓動(dòng)力裝置對(duì)加工容器進(jìn)行應(yīng)變強(qiáng)化加工的測(cè)量控制裝置，該測(cè)量控制裝置包括具有儲(chǔ)存有過(guò)程參數(shù)功能的處理器、設(shè)置于增壓裝置出口高壓管路上的壓力傳感器以及設(shè)置在待加工容器壁上的周長(zhǎng)位移傳感器，所述壓力傳感器及周長(zhǎng)位移傳感器與處理器電連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的奧氏體不銹鋼低溫容器應(yīng)變強(qiáng)化系統(tǒng)，其特征在 于-，所述的應(yīng)變強(qiáng)化系統(tǒng)還包括冷卻液壓動(dòng)力裝置中的液壓介質(zhì)的冷卻裝置， 該冷卻裝置連接于液壓動(dòng)力裝置上。
3. 如權(quán)利要求1所述的奧氏體不銹鋼低溫容器應(yīng)變強(qiáng)化系統(tǒng)，其特征在 于，所述測(cè)量控制裝置還包括二位二通電液閥及壓力表，所述二位二通電液 閥與處理器電連接，以接收控制信號(hào)；所述壓力表設(shè)置于增壓裝置出口管路
4. 如權(quán)利要求1所述的奧氏體不銹鋼低溫容器應(yīng)變強(qiáng)化系統(tǒng)，其特征在 于，所述處理器包設(shè)定并儲(chǔ)存過(guò)程參數(shù)的計(jì)算機(jī)以及將計(jì)算機(jī)所儲(chǔ)存的過(guò)程 參數(shù)與系統(tǒng)實(shí)際參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)比較和邏輯判斷且控制進(jìn)水裝置、增壓裝置及 液壓動(dòng)力裝置的控制器。
5. 如權(quán)利要求1所述的奧氏體不銹鋼低溫容器應(yīng)變強(qiáng)化系統(tǒng)，其特征在 于，所述進(jìn)水裝置包括流量計(jì)及進(jìn)水泵，其中流量計(jì)與處理器電連接，以向 所述處理器傳遞流量參數(shù)信號(hào)，進(jìn)水泵與處理器電連接，以接收控制信號(hào)。
6. 如權(quán)利要求1所述的奧氏體不銹鋼低溫容器應(yīng)變強(qiáng)化系統(tǒng)，其特征在 于，所述增壓裝置包括由處理器控制的二位四通換向閥，增壓裝置通過(guò)該二 位四通換向閥與液壓動(dòng)力裝置相連接。
7. 如權(quán)利要求1所述的奧氏體不銹鋼低溫容器應(yīng)變強(qiáng)化系統(tǒng)，其特征在 于，所述液壓動(dòng)力裝置包括油箱及與增壓裝置泵連接的液壓泵，其中液壓泵 與處理器電連接，以接收控制信號(hào)。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種容器應(yīng)變強(qiáng)化系統(tǒng)，其包括進(jìn)水裝置、增壓裝置、液壓動(dòng)力裝置、冷卻裝置以及測(cè)量控制裝置，該測(cè)量控制裝置用以控制進(jìn)水裝置、增壓裝置及液壓動(dòng)力裝置工作。該低溫容器應(yīng)變強(qiáng)化系統(tǒng)可使奧氏體不銹鋼低溫容器的應(yīng)變強(qiáng)化加工工藝不再依賴于經(jīng)驗(yàn)與手動(dòng)控制試驗(yàn)壓力，大大地降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高加工精度和效率。
文檔編號(hào)F17C1/14GK201081084SQ20072016975
公開(kāi)日2008年7月2日 申請(qǐng)日期2007年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月17日
發(fā)明者劉春峰, 平 徐, 圓 方, 施才興, 健 楊, 進(jìn) 楊, 王浩銘, 鄭津洋 申請(qǐng)人:中國(guó)國(guó)際海運(yùn)集裝箱(集團(tuán))股份有限公司;浙江大學(xué);張家港中集圣達(dá)因低溫裝備有限公司