圓圖記錄儀在壓力容器水壓試驗上的應用

姜來舉，王春玲，劉俊才

(1.海洋石油工程股份有限公司特種設備公司 天津300452；2. 海洋石油工程股份有限公司設計公司 天津300452)

圓圖記錄儀在壓力容器水壓試驗上的應用

姜來舉1，王春玲2，劉俊才1

(1.海洋石油工程股份有限公司特種設備公司 天津300452；2. 海洋石油工程股份有限公司設計公司 天津300452)

壓力容器水壓試驗是為綜合考核容器密封面的密封性能、焊縫的致密性及整體強度，驗證容器能否保證安全使用的關鍵環節。闡述了能同時記錄壓力和溫度曲線的圓圖記錄儀、變送器測試系統在ASME壓力容器水壓試驗上的應用，對該測試系統及試驗中出現的一些問題進行了深入分析，為類似的項目提供了參考。

壓力容器 水壓試驗 圓圖記錄儀

1 試驗目的

由特種設備公司承建的BOG再冷凝器，業主為中海油氣電集團，要求按 ASME標準制造，是特種設備公司自取得ASME證書以來首次直接參與建造，進行NB注冊和打ASME“U”鋼印的產品。為綜合考核容器密封面的密封性、焊縫的致密性及整體強度，對該臺壓力容器進行水壓試驗。ASME壓力容器水壓試驗是壓力容器制造過程中極為重要的環節，水壓試驗的成功將會為整個項目的順利開展打下良好的基礎。

表1 水壓試驗技術參數比較選擇Tab.1 Com parison and selection of technical parameters for the hydraulic pressure test

2 技術參數

2.1 業主規格書的特殊要求

與以往的國標壓力容器水壓試驗相比，業主對此批ASME壓力容器水壓試驗測試系統提出了特別要求，即水壓試驗過程中要使用一條標定過的自動記錄圖記錄壓力和溫度。同時，根據壓力范圍在記錄圖上劃出最佳曲線。

2.2 相關設計參數

設計壓力為2.03,MPa，設計溫度為－29～93.3,℃。

2.3 技術參數比較選擇(見表1)

3 儀器設備選型技術澄清

3.1 記錄儀比較選型(見表2)

由于海洋石油行業具有高投資、高風險的特點，在選擇儀器與業主溝通的過程中，業主較傾向曾經有過成功使用經歷的儀器設備，尤其青睞圓圖記錄儀，而這種儀器由于應用范圍較窄，能生產和代理同時記錄壓力和溫度等多通道信號的圓圖記錄儀的廠家較少，最終選擇美國的HONEYWELL圓圖記錄儀。由于單臺壓力容器水壓時間不超過兩小時，并且能同時記錄壓力和溫度曲線，所以該儀器最為適用。針對儀器選型，通過與業主的溝通交流，總結出不能僅單方面追求性能優越及先進的儀器，而應考慮最符合實際需要和業主要求的儀器。由于在水壓試驗中使用圓圖記錄儀可全程記錄水壓試驗過程中溫度和壓力隨時間關系變化的曲線，與以前水壓試驗使用的儀器相比，更合理、更標準，因此業主提出要求具有一定的合理性。業主提出的這些更為嚴謹及標準化的設想也為特種設備公司與國際接軌、承攬國外項目提供了一定的借鑒。

表2 幾種記錄儀的比較選型Tab.2 Com parison and model selection of recorders

3.2 圓圖記錄儀、壓力變送器、溫度傳感器的技術參數要求

3.2.1 DR4500,Truline智能圓圖記錄儀的技術參數(見表3)

表3 DR4500,Truline智能圓圖記錄儀的技術參數Tab.3 Technical parameters of DR4500,Truline intelligent circular chart recorder

3.2.2 PTX1400壓力變送器的技術參數(見表4)

表4 PTX1400壓力變送器的技術參數Tab.4 Technical parameters of PTX 1400,pressure transm itter

3.2.3 溫度傳感器ST14/溫度變送器的技術參數(見表5)

表5 溫度傳感器ST14/溫度變送器的技術參數Tab.5 Technical param eters of the tem perature sensor ST14 /tem perature transm itter

3.2.4 DR4500,A Truline Circular Chart工作原理

DR4500,A Truline Recorder是一個基于微處理器的1～4通道輸入圓圖記錄儀。該記錄儀的 1支打印筆能同時在熱敏紙上打印4條類似的軌跡曲線。4條軌跡具有相同的時間參考坐標系，記錄儀能同時打印相似曲線，與傳統的打印筆相比消除了對齊偏移引起的誤差。此外，該記錄儀能動態顯示所有輸入通道具有工程單位的數值。

4 測試系統在水壓試驗程序中的應用

水壓試驗程序是一個完整的體系，主要包括：①容器水壓試驗前，應完成所有制造工序，總體檢驗合格。腳手架搭設應滿足標準，接管補強圈經氣密性試驗檢查合格。②水壓試驗前應將容器內、外表面的所有油污、鐵銹、臟物等清理干凈，容器內表面還應采用水沖洗。③試驗用水應潔凈、新鮮，并取得檢驗合格報告。④試驗時應使用水壓試驗專用墊片、緊固件，墊片應為橡膠墊。不得使用容器上正式的墊片、緊固件。螺栓按照對角擰緊并使用相同力矩的原則擰緊，以免加壓時發生泄漏。所有試壓盲板必須緊固牢固，容器頂部排氣口應處于開啟狀態。⑤試驗用壓力表、溫度傳感器、壓力變送器、圓圖記錄儀必須經校驗合格，并按照以下原則進行安裝：在壓力容器最頂端和最底端分別安裝 1塊量程為 1.5～4倍試驗壓力的壓力表，便于操作人員直觀觀測，壓力變送器和頂層壓力表盡量靠近，以方便溫度傳感器的安裝。頂層表壓 P頂和圓圖記錄儀顯示壓力 P顯的關系為 P頂＝P顯＋pgh，式中：pgh為頂層壓力和壓力變送器安裝位置之間的靜水頭壓力，由此計算出當頂部達到試驗壓力時圓圖記錄儀上顯示的壓力，以便指揮壓力泵操作人員關閉加壓閥門。⑥試驗時，環境溫度及試驗用水的溫度均應保持在金屬溫度的設計溫度以上17,℃，并且不高于48,℃。

在認真檢查以上每個環節，確認無誤后，準備進行水壓試驗。具體步驟為：先將容器充滿水，排凈空氣，并檢查容器內水溫與容器金屬壁溫大致相同后進行加壓操作。加壓前，應檢查試驗設備是否嚴密，低壓充水管線及其他非受壓附件是否已經拆離容器。確認無誤后，啟動記錄儀打印。待記錄儀打印完表頭后，進行加壓操作。壓力應逐漸增加至試驗壓力1.35,MPa，并至少保持 1,h，然后再將壓力降至設計壓力1.03,MPa，保壓足夠長的時間進行檢查。試驗過程中，如有任何異常響聲、可見變形、泄漏等應立即停止試驗，查明原因，經處理合格后方可重新進行試驗。

后期處理包括：確認檢驗無誤后，緩慢卸壓，并停止記錄儀打印，將記錄圖取出，交由業主簽字。水壓試驗完成后，應先開啟容器頂部的空氣排放口，再將容器內的水排放干凈，并采用壓縮空氣將容器內部吹干。

以上步驟全部完成后，將壓力容器移交至下一道工序。

5 試驗總結及建議

5.1 深入研究 ASME標準，采取適當保暖措施確保水壓試驗順利進行

由于該壓力容器水壓試驗在 12月份開展，車間環境溫度在國家標準水壓試驗要求的 3～5,℃之間，符合 ASME標準，比國家標準略低。外部環境的溫度變化會影響水壓試驗的順利進行，因此試驗中采取了適當的保暖措施，如將容器車間的大門關閉，以防止外部冷空氣造成容器內水溫變化，引起壓力波動。

5.2 正確安裝壓力變送器

在安裝壓力變送器時，將壓力變送器上的螺釘取出，將變送器與引出電線分離，擰緊變送器接頭后，用壓縮空氣將變送器接頭吹干，以免接頭進水引起短路。吹干后，再擰緊螺釘連接好電線插頭與變送器，并按照正負極對應原則與記錄儀相連。如不將變送器插頭取下，直接擰緊變送器可能會導致變送器引出端子線斷裂。

5.3 正確安裝溫度傳感器

試驗過程由于采用溫井保護溫度傳感器，安裝溫度傳感器時只需將溫度傳感器插入溫井，并擰上兩圈即可，擰的圈數過多，會導致傳感器引出線端子斷裂。

5.4 外界環境對壓力變送器和圓圖記錄儀輸入信號的電磁干擾

雖然在壓力容器水壓試驗過程中沒有發現電磁干擾對記錄儀輸入信號產生影響，但是在平臺管線試驗時，平臺上電焊機較多，電磁干擾嚴重影響了記錄儀的輸入信號，致使壓力輸入不穩定。分析問題原因為：該測試系統的壓力變送器量程0～40,MPa，首先檢查圓圖記錄儀里的INPUT1壓力輸入通道設置是否正確，確認無誤后，用毫安回路儀向圓圖記錄儀輸入標準的4～20,mA信號，因為此系統輸出和輸入存在線性關系為公式(1)：

根據(4,mA，0,MPa)和(20,mA，40,MPa)分別帶入公式(1)后，可得：

當輸入電流為 4,mA時，記錄儀顯示為 0,MPa，當輸入20,mA電流時，記錄儀顯示為 40,MPa，如果顯示無誤，此時可排除圓圖記錄儀硬件故障；將毫安回路儀與壓力變送器相連，此時屏幕上顯示的電流可通過式(2)計算，并與管線上的壓力表對比，發現無誤，進一步排除了壓力變送器的硬件故障。而將壓力傳感器和圓圖記錄儀連接后，記錄儀輸入信號不穩定，判斷可能是外界電磁干擾對壓力輸入信號產生的影響。將整個測試系統轉移至無外界電磁干擾的環境下，記錄儀數字顯示無誤，進一步排除了硬件故障。而在非公司正常上班時段，包括晚上和中午時間段，電焊機停止工作，壓力變送器輸入信號穩定，記錄儀正常工作，進一步說明是外界電磁干擾影響了記錄儀的正常工作。

5.5 變送器輸出線抗干擾的措施和建議

①傳感器輸出線采用 2,P 1.5,mm鎧裝線，對外界電磁干擾進行屏蔽，屏蔽是抑制電磁干擾耦合的有效途徑。②將鎧裝線屏蔽層一端接地。接地是傳感器、系統、地之間建立低阻抗傳導通路，消除傳導干擾藕合的重要措施。③將記錄儀采樣過濾速度FILTER1設置為3，對每秒采樣3次進行平均處理。濾波是抑制傳導干擾的主要手段。由于干擾頻譜成分不同于有用信號的頻譜，濾波器對這些與有用信號不同的成分具有良好的抑制能力，從而起到其他干擾抑制法難以起到的作用。針對圓圖記錄儀管線試驗，主要有益的措施是采用鎧裝線，同時鎧裝線一端接地。限于時間關系，此方法目前還沒有應用到記錄儀平臺管線試壓。

5.6 溫井與配套法蘭制作

由于溫井采用不銹鋼材料，加之配套法蘭螺紋加工精度不高，出現溫井與配套法蘭擰緊配合時螺紋錯扣，導致溫井螺紋損壞。改進措施為：①要提高盲法蘭螺紋孔的加工精度，加強外協加工件的檢驗環節，同時配備 2～3口溫井，作為備用；②從材料方面考慮，溫井所采用的材料比試壓用盲法蘭材料硬度高，建議溫井采用 35鋼，盲法蘭采用 Q235,A，以增加溫井的耐磨性，延長使用壽命。

5.7 完善管理制度

車間應建立一套完整的記錄儀和變送器使用條例，使現場施工人員深入了解試驗儀器的使用方法，避免因操作不當引起試驗儀器損壞而導致的水壓試驗不能順利進行和不必要的經濟損失。■

參考文獻

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App lication of Circular Chart Recorder in Hydraulic Pressure Test of Pressure Vessels

JIANG Laiju1，WANG Chunling2，LIU Juncai1
(1. Special Equipment Company，CNOOC Offshore Oil Engineering Co.，Ltd.，Tianjin 300452，China；2. Design Company of CNOOC Offshore Oil Engineering Co.，Ltd.，Tianjin 300452，China)

Hydraulic pressure test is a critical step in the comprehensive validation of pressure vessels in terms of seal performance of the sealing surface，compactness of welling lines and overall strength and safety for handling. This paper illustrates the application of a circular chart recorder，which is able to keep track of both pressure and temperature curves，and a transm itter test system in a hydraulic pressure test of ASME pressure vessel. By analyzing difficulties both in the test system and the experiment，some constructive suggestions were obtained to offer reference for sim ilar projects. Key words：pressure vessel；hydraulic pressure test；circular chart recorder

TH49

：A

：1006-8945(2015)03-0040-04

2015-02-11