圆图记录仪在压力容器水压试验上的应用

姜来举，王春玲，刘俊才

(1.海洋石油工程股份有限公司特种设备公司 天津300452；2. 海洋石油工程股份有限公司设计公司 天津300452)

圆图记录仪在压力容器水压试验上的应用

姜来举1，王春玲2，刘俊才1

(1.海洋石油工程股份有限公司特种设备公司 天津300452；2. 海洋石油工程股份有限公司设计公司 天津300452)

压力容器水压试验是为综合考核容器密封面的密封性能、焊缝的致密性及整体强度，验证容器能否保证安全使用的关键环节。阐述了能同时记录压力和温度曲线的圆图记录仪、变送器测试系统在ASME压力容器水压试验上的应用，对该测试系统及试验中出现的一些问题进行了深入分析，为类似的项目提供了参考。

压力容器 水压试验 圆图记录仪

1 试验目的

由特种设备公司承建的BOG再冷凝器，业主为中海油气电集团，要求按 ASME标准制造，是特种设备公司自取得ASME证书以来首次直接参与建造，进行NB注册和打ASME“U”钢印的产品。为综合考核容器密封面的密封性、焊缝的致密性及整体强度，对该台压力容器进行水压试验。ASME压力容器水压试验是压力容器制造过程中极为重要的环节，水压试验的成功将会为整个项目的顺利开展打下良好的基础。

表1 水压试验技术参数比较选择Tab.1 Com parison and selection of technical parameters for the hydraulic pressure test

2 技术参数

2.1 业主规格书的特殊要求

与以往的国标压力容器水压试验相比，业主对此批ASME压力容器水压试验测试系统提出了特别要求，即水压试验过程中要使用一条标定过的自动记录图记录压力和温度。同时，根据压力范围在记录图上划出最佳曲线。

2.2 相关设计参数

设计压力为2.03,MPa，设计温度为－29～93.3,℃。

2.3 技术参数比较选择(见表1)

3 仪器设备选型技术澄清

3.1 记录仪比较选型(见表2)

由于海洋石油行业具有高投资、高风险的特点，在选择仪器与业主沟通的过程中，业主较倾向曾经有过成功使用经历的仪器设备，尤其青睐圆图记录仪，而这种仪器由于应用范围较窄，能生产和代理同时记录压力和温度等多通道信号的圆图记录仪的厂家较少，最终选择美国的HONEYWELL圆图记录仪。由于单台压力容器水压时间不超过两小时，并且能同时记录压力和温度曲线，所以该仪器最为适用。针对仪器选型，通过与业主的沟通交流，总结出不能仅单方面追求性能优越及先进的仪器，而应考虑最符合实际需要和业主要求的仪器。由于在水压试验中使用圆图记录仪可全程记录水压试验过程中温度和压力随时间关系变化的曲线，与以前水压试验使用的仪器相比，更合理、更标准，因此业主提出要求具有一定的合理性。业主提出的这些更为严谨及标准化的设想也为特种设备公司与国际接轨、承揽国外项目提供了一定的借鉴。

表2 几种记录仪的比较选型Tab.2 Com parison and model selection of recorders

3.2 圆图记录仪、压力变送器、温度传感器的技术参数要求

3.2.1 DR4500,Truline智能圆图记录仪的技术参数(见表3)

表3 DR4500,Truline智能圆图记录仪的技术参数Tab.3 Technical parameters of DR4500,Truline intelligent circular chart recorder

3.2.2 PTX1400压力变送器的技术参数(见表4)

表4 PTX1400压力变送器的技术参数Tab.4 Technical parameters of PTX 1400,pressure transm itter

3.2.3 温度传感器ST14/温度变送器的技术参数(见表5)

表5 温度传感器ST14/温度变送器的技术参数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是一个基于微处理器的1～4通道输入圆图记录仪。该记录仪的 1支打印笔能同时在热敏纸上打印4条类似的轨迹曲线。4条轨迹具有相同的时间参考坐标系，记录仪能同时打印相似曲线，与传统的打印笔相比消除了对齐偏移引起的误差。此外，该记录仪能动态显示所有输入通道具有工程单位的数值。

4 测试系统在水压试验程序中的应用

水压试验程序是一个完整的体系，主要包括：①容器水压试验前，应完成所有制造工序，总体检验合格。脚手架搭设应满足标准，接管补强圈经气密性试验检查合格。②水压试验前应将容器内、外表面的所有油污、铁锈、脏物等清理干净，容器内表面还应采用水冲洗。③试验用水应洁净、新鲜，并取得检验合格报告。④试验时应使用水压试验专用垫片、紧固件，垫片应为橡胶垫。不得使用容器上正式的垫片、紧固件。螺栓按照对角拧紧并使用相同力矩的原则拧紧，以免加压时发生泄漏。所有试压盲板必须紧固牢固，容器顶部排气口应处于开启状态。⑤试验用压力表、温度传感器、压力变送器、圆图记录仪必须经校验合格，并按照以下原则进行安装：在压力容器最顶端和最底端分别安装 1块量程为 1.5～4倍试验压力的压力表，便于操作人员直观观测，压力变送器和顶层压力表尽量靠近，以方便温度传感器的安装。顶层表压 P顶和圆图记录仪显示压力 P显的关系为 P顶＝P显＋pgh，式中：pgh为顶层压力和压力变送器安装位置之间的静水头压力，由此计算出当顶部达到试验压力时圆图记录仪上显示的压力，以便指挥压力泵操作人员关闭加压阀门。⑥试验时，环境温度及试验用水的温度均应保持在金属温度的设计温度以上17,℃，并且不高于48,℃。

在认真检查以上每个环节，确认无误后，准备进行水压试验。具体步骤为：先将容器充满水，排净空气，并检查容器内水温与容器金属壁温大致相同后进行加压操作。加压前，应检查试验设备是否严密，低压充水管线及其他非受压附件是否已经拆离容器。确认无误后，启动记录仪打印。待记录仪打印完表头后，进行加压操作。压力应逐渐增加至试验压力1.35,MPa，并至少保持 1,h，然后再将压力降至设计压力1.03,MPa，保压足够长的时间进行检查。试验过程中，如有任何异常响声、可见变形、泄漏等应立即停止试验，查明原因，经处理合格后方可重新进行试验。

后期处理包括：确认检验无误后，缓慢卸压，并停止记录仪打印，将记录图取出，交由业主签字。水压试验完成后，应先开启容器顶部的空气排放口，再将容器内的水排放干净，并采用压缩空气将容器内部吹干。

以上步骤全部完成后，将压力容器移交至下一道工序。

5 试验总结及建议

5.1 深入研究 ASME标准，采取适当保暖措施确保水压试验顺利进行

由于该压力容器水压试验在 12月份开展，车间环境温度在国家标准水压试验要求的 3～5,℃之间，符合 ASME标准，比国家标准略低。外部环境的温度变化会影响水压试验的顺利进行，因此试验中采取了适当的保暖措施，如将容器车间的大门关闭，以防止外部冷空气造成容器内水温变化，引起压力波动。

5.2 正确安装压力变送器

在安装压力变送器时，将压力变送器上的螺钉取出，将变送器与引出电线分离，拧紧变送器接头后，用压缩空气将变送器接头吹干，以免接头进水引起短路。吹干后，再拧紧螺钉连接好电线插头与变送器，并按照正负极对应原则与记录仪相连。如不将变送器插头取下，直接拧紧变送器可能会导致变送器引出端子线断裂。

5.3 正确安装温度传感器

试验过程由于采用温井保护温度传感器，安装温度传感器时只需将温度传感器插入温井，并拧上两圈即可，拧的圈数过多，会导致传感器引出线端子断裂。

5.4 外界环境对压力变送器和圆图记录仪输入信号的电磁干扰

虽然在压力容器水压试验过程中没有发现电磁干扰对记录仪输入信号产生影响，但是在平台管线试验时，平台上电焊机较多，电磁干扰严重影响了记录仪的输入信号，致使压力输入不稳定。分析问题原因为：该测试系统的压力变送器量程0～40,MPa，首先检查圆图记录仪里的INPUT1压力输入通道设置是否正确，确认无误后，用毫安回路仪向圆图记录仪输入标准的4～20,mA信号，因为此系统输出和输入存在线性关系为公式(1)：

根据(4,mA，0,MPa)和(20,mA，40,MPa)分别带入公式(1)后，可得：

当输入电流为 4,mA时，记录仪显示为 0,MPa，当输入20,mA电流时，记录仪显示为 40,MPa，如果显示无误，此时可排除圆图记录仪硬件故障；将毫安回路仪与压力变送器相连，此时屏幕上显示的电流可通过式(2)计算，并与管线上的压力表对比，发现无误，进一步排除了压力变送器的硬件故障。而将压力传感器和圆图记录仪连接后，记录仪输入信号不稳定，判断可能是外界电磁干扰对压力输入信号产生的影响。将整个测试系统转移至无外界电磁干扰的环境下，记录仪数字显示无误，进一步排除了硬件故障。而在非公司正常上班时段，包括晚上和中午时间段，电焊机停止工作，压力变送器输入信号稳定，记录仪正常工作，进一步说明是外界电磁干扰影响了记录仪的正常工作。

5.5 变送器输出线抗干扰的措施和建议

①传感器输出线采用 2,P 1.5,mm铠装线，对外界电磁干扰进行屏蔽，屏蔽是抑制电磁干扰耦合的有效途径。②将铠装线屏蔽层一端接地。接地是传感器、系统、地之间建立低阻抗传导通路，消除传导干扰藕合的重要措施。③将记录仪采样过滤速度FILTER1设置为3，对每秒采样3次进行平均处理。滤波是抑制传导干扰的主要手段。由于干扰频谱成分不同于有用信号的频谱，滤波器对这些与有用信号不同的成分具有良好的抑制能力，从而起到其他干扰抑制法难以起到的作用。针对圆图记录仪管线试验，主要有益的措施是采用铠装线，同时铠装线一端接地。限于时间关系，此方法目前还没有应用到记录仪平台管线试压。

5.6 温井与配套法兰制作

由于温井采用不锈钢材料，加之配套法兰螺纹加工精度不高，出现温井与配套法兰拧紧配合时螺纹错扣，导致温井螺纹损坏。改进措施为：①要提高盲法兰螺纹孔的加工精度，加强外协加工件的检验环节，同时配备 2～3口温井，作为备用；②从材料方面考虑，温井所采用的材料比试压用盲法兰材料硬度高，建议温井采用 35钢，盲法兰采用 Q235,A，以增加温井的耐磨性，延长使用寿命。

5.7 完善管理制度

车间应建立一套完整的记录仪和变送器使用条例，使现场施工人员深入了解试验仪器的使用方法，避免因操作不当引起试验仪器损坏而导致的水压试验不能顺利进行和不必要的经济损失。■

参考文献

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［6］ 杜宏，马正，李仲光. 压力容器水压试验保压异常现象分析及预防[J]. 锅炉压力容器安全技术，2000(3)：53-54.

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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