Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние разработки гидросистем оборудования 8
1.1 Область использования гидроприводов 8
1.2 Основы проектирования гидрооборудования 15
1.3 Электромеханические узлы гидросистем 24
1.4 Автоматизация оборудования с гидроприводом 31
1.5 Выбор материалов для уплотнений в узлах с высоким давлением 35
Выводы 45
2 Пути решения поставленных в работе задач 47
2.1 Основные гипотезы, выдвинутые и обоснованные соискателем 47
2.2 Новые технические решения, защищенные патентами 47
2.3 Экспериментальная установка для испытания и отладки уплотнений 66
2,4. Требования к защите персонала и окружающей среды при использовании оборудования с высоким давлением рабочей среды 66
Выводы 68
3 Процессы, происходящие в зоне высокого давления и расчет элементов конструкции 69
3.1 Моделирование процессов 69
3.2 Изменение геометрии деталей гидросистемы 72
3.3 Расчет уплотнения 77
3.4 Расчет гидроцилиндра для испытательной установки 81
3.5 Расчет параметров гидроцилиндров при холостом ходе 85
Выводы 97
4 Гидроприводы оборудования и испытательные установки на высокое давление 98
4,1 Выбор полимеров для манжет 98
4.2 Проектирование уплотнительных узлов 101
4.3 Гидросистема оборудования с высоким давлением рабочей среды 106
4.4 Средства автоматизации управления и контроля оборудования с высоким давлением рабочей среды 109
4.5 Оборудование для гидросистем высокого давления 111
4.6 Технология эксплуатации гидроприводов и испытания гидроцилиндров (труб) под высоким давлением 119
4.7 Система управления качеством при создании гидросистем высокого давления 122
Выводы 128
Заключение 129
Список использованных источников 131
Приложение А Акты внедрения 141
Приложение Б Программы 143
- Основы проектирования гидрооборудования
- Новые технические решения, защищенные патентами
- Изменение геометрии деталей гидросистемы
- Гидросистема оборудования с высоким давлением рабочей среды
Введение к работе
Актуальность темы. При создании специального оборудования с гидравлическим приводом выяснилось, что имеющиеся гидростанции и узлы установок отработаны до давлений 20-21 МПа. Это не удовлетворяло требованиям конструкторов и технологов к новому оборудованию. Из-за больших габаритов приводов проектанты не могли разместить их внутри корпусов, создать безопасные условия эксплуатации таких машин. Технологов не устраивали ограниченные возможности по тяговому усилию приводов, что не позволяло повысить производительность технологических операций, достичь требуемой точности, особенно при обработке длинномерных каналов. Кроме того, гидроприводы могут поставляться на подъемные механизмы (автомобили-самосвалы, подъемники и др.), где требуются высокие давления в гидроцилиндрах, гарантированная надежность и безопасность работы при сложных схемах нагружения. В промышленности практически не было установок для отработки конструкции и испытания труб при высоких давлениях, особенно с дискретным отбором их на создаваемые приводы с гидроцилиндрами из числа стандартных заготовок, получаемых прокатом. Последнее ограничивало возможности реконструкции предприятия при переходе на новые изделия из-за длительных сроков изготовления специального гидравлического оборудования, сложностей его отладки и испытания при запуске. Кроме того, выпуск единичных экземпляров гидроцилиндров требовал организации не загруженного, но дорогостоящего производства, вызывающего снижение прибыли. Поэтому создание установок для испытания труб дает возможность отработать элементы конструкции гидроприводов, технологию их использования в оборудовании и загрузить испытанием труб для нефтехимической отрасли, где в настоящее время используются давления до 70 МПа, а в ближайшей перспективе - до 130 МПа.
Опыт отработки уплотнений, работающих при 20 МПа и выше, показал, что при высоких давлениях требуются принципиально новые конструкции уплотнений, технологии использования гидроузлов, гидростанций с ограничениями по защите их от разрушения и безопасных в работе, высокий уровень автоматизации технологического процесса, обеспечивающий минимальное пребывание обслуживающего персонала в зоне высокого давления.
: НОС НАЦИОНАЛЬНАЯ І
Разработанное под руководством автора и защищенное патентами РФ оборудование с давлением рабочей среды до 70 МПа внедрено в машиностроении (авиационная, ракетная отрасль и др.) и в нефтехимической промышленности, показало положительные результаты и было принято в качестве базового для создания нового поколения технологических машин с гидравлическими системами высокого давления. Намечено дальнейшее развитие этого направления, для чего в настоящее время спроектированы установки с давлением до 130 МПа.
Таким образом, тема работы отвечает запросам машиностроения, актуальна для промышленности, имеет широкие перспективы развития, способствует выходу на международный рынок. Она представляет интерес для зарубежных фирм и защищена патентами РФ с участием автора.
Работа выполнялась в соответствии с тематическими карточками Росавиакосмоса, договорами с АО "Газпром" и с программами Академии технологических наук РФ "Новые интенсивные технологии для промышленного комплекса России", "Развитие новых высоких промышленных технологий" на 2005-2010 годы.
Целью работы является создание нового поколения гидравлических приводов для промышленного оборудования с высоким давлением рабочей среды и средств их испытаний при отработке конструкции привода.
В работе были поставлены и решены следующие задачи:
-
Создание новых видов уплотнений для гидросистем высокого давления.
-
Моделирование процессов, происходящих в гидроприводах при больших силах перемещения.
-
Разработка методики расчета параметров узлов гидросистем высокого давления.
-
Создание гидростанций высокого давления с возможностью широкого регулирования параметров рабочей среды.
-
Разработка автоматизированных установок для отработки параметров процесса, происходящего при высоком давлении рабочей жидкости.
-
Создание автоматизированного специального оборудования для формообразования изделий.
7. Разработка технологии отработки и испытания изделий на оборудовании с высоким давлением рабочей жидкости.
Методы исследований. В работе использованы научные положения гидродинамики, сопротивления материалов, автоматизации технических систем, анализ и синтез сложных слабоформализован-ных производственных процессов, теория подобия в гидравлических машинах, основы САПР, процедуры оптимизации.
Научная новизна работы включает:
закономерности распределения давлений в уплотнениях, отличающихся учетом величины компенсации давления с автоматическим изменением параметров рабочей среды на границе заготовка-поршень" и "шток-уплотнение";
закономерности изменения геометрических размеров гидроцилиндров, где использованы величины текущей длины и диаметра, определяющие герметичность соединения и точность формообразования деталей;
модели течения рабочих сред, учитывающие дискретное изменение перепада давления и возможность снижения градиента сил в зоне разделения рабочих сред.
Практическая значимость включает:
создание оборудования нового поколения с гидравлическими узлами, отвечающими требованиям современных компоновочных вариантов и с малыми габаритами гидроприводов, устанавливаемых в корпус оборудования. Конструкции защищены патентами РФ;
создание средств автоматизации и гидростанций на давление до 70-80 МПа и проектирование станций надавление до 130 МПа;
разработка и внедрение гидравлических установок с давлением до 70 МПа для отработки параметров, испытания труб и гидроцилиндров. Конструкции защищены патентами РФ.
Личный вклад соискателя содержит:
1. Новые, защищенные патентами конструкции уплотнитель-ных головок и испытательных установок с высоким давлением рабочей среды.
-
Методы расчетов параметров процесса при работе гидравлических систем с давлением до 70 МПа, а в перспективе - до 130 МПа.
-
Установление закономерностей, создание методов расчета геометрических размеров гидроцилиндров высокого давления и
разработка путей обеспечения работы уплотнителей при переменных зазорах.
-
Формирование моделей течения рабочих сред с большим градиентом в зоне уплотнения и создание рациональных схем разгрузки контактных пар в уплотнителях.
-
Создание принципиальных схем и специального оборудования для обработки длинномерных каналов с гидроприводами высокого давления.
-
Разработку универсальных установок для испытания и селективного отбора гидроцилиндров и труб, работающих при высоких давлениях в различных условиях эксплуатации.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались на научно-практических конференциях ФГУП ВМЗ - ВГТУ (Воронеж 2000, 2001, 2002, 2003, 2004); в АО "Газпром" (Москва, 2001, 2002, 2003); на международной конференции "Нетрадиционные методы обработки" (Воронеж, 2002); региональной конференции академии космонавтики РФ (2003); международной конференции RABMJ 2003 (Сербия, 2003); на международной научно-практической конференции ВГЛТА (Воронеж, 2004).
Промышленное использование и реализация результатов. Созданное в ФГУП ВМЗ специальное оборудование с гидроприводом высокого давления внедрено на ФГУП "Воронежский механический завод", на предприятиях Казани, поставлено в Н. Уренгой и внедрено для испытания труб при давлениях до 32; 35; 70 МПа. На базе промышленных испытаний установок с давлением 70 МПа отработаны конструкции уплотнений на давление 125-130 МПа.
Публикации по работе. По теме диссертации опубликовано 12 работ, в том числе получено 2 патента РФ и положительное решение.
Личный вклад автора в публикации включает: в [4] - модель расчета и ее подтверждение по исследованию геометрии труб при высоком давлении рабочей среды; в [5] - конструкции установок для испытания труб диаметром до 451 мм при давлении до 70 МПа.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, 4 разделов, заключения, списка использованных источников из 109 наименований, двух приложений. Материал изложен на 168 страницах содержит 9 таблиц, 44 рисунка.
Основы проектирования гидрооборудования
К станочным гидроцилиндрам (рисунок 1.4) предъявляются следующие требования: низкий уровень трения, минимальные утечки, высокие жесткость и долговечность, хорошо развитые базовые поверхности (с целью обеспечения строгой параллельности оси цилиндра относительно направляющих), наличие устройств торможения в конце хода и выпуска воздуха из рабочих полостей.
Аксиально-поршневые гидромоторы в 6 раз меньше по занимаемому объему и в 4-5 раз по массе, чем электромоторы соответствующей мощности. Гидромоторы характеризуются высоким КПД (0,8 - 0,87); широким диапазоном регулирования (20 - 2500 мин"1; в специальных исполнениях nmin = (1 - 4) мин 1); малым временем разгона и торможения ( 0,05 - 0,1 с); возможностью работы в динамических режимах, регулирования крутящего момента (в том числе на жестком упоре), путевого торможения. Гамма гидромоторов Г15-2 имеет рабочие объемы Vo от 11,2 до 160 см3, давление 6,3 МПа, массу 4,5-40 кг.
Направляющие гидроаппараты (таблица 1.2) изменяют направление потока жидкости, путем полного открытия или закрытия проходного сечения. Гидрораспределители изменяют направление, останавливают или пускают поток масла в двух или более линиях в зависимости от управляющего воздействия. Основные требования: минимальные утечки (100 - 300 см3/мин при р = 20 МПа) и переключающиеся усилия, незначительные потери давления ( 0,2 МПа), плавный реверс при ограниченном времени переключения. Таблица 1.2 - Направляющие гидроаппараты
Предохранительные клапаны должны стабилизировать установленное давление в возможно более широком диапазоне изменения расходов. В динамических режимах необходимо быстродействие (с целью исключения пиков давления), причем одновременно требуется достаточное демпфирование для исключения автоколебаний.
Наряду с трубным (для некоторых типов клапанов) и стыковым присоединением, в станкостроении применяются модульный и башенный монтаж гидроаппаратуры на основе функциональных блоков, а также аппараты встраиваемого исполнения.
Фильтры обеспечивают: необходимую чистоту жидкости, работая в режиме полнопоточной или пропорциональной фильтрации во всасывающей, напорной или сливной линиях. Эффективность фильтрации характеризуется коэффициентом очистки Кц-(1-П2/п)-100%, где П], п2 - число частиц заданного размера (ц) соответственно до и после фильтра. Для большинства станочных гидросистем номинальная тонкость фильтрации составляет 10 - 25 мкм, однако установлено, что ее повышение с 25 до 5 мкм увеличивает ресурс насосов в 10 раз и гидроаппаратуры - в 5 - 7 раз. Тонкость фильтрации всасывающих фильтров 80 - 160 мкм» сливных - до 3 - 5 мкм. Последние достаточно компактны, могут встраиваться в баки, однако увеличивают подпор в сливной линии. Напорные фильтры более металлоемки, но защищают от засорения всю гидросистему (кроме насоса). В качестве фильтрующих материалов используются гофрированный картон, стекловолокнистый, полиэфирный или бумажный холсты, тонкие металлические сетки. Фильтры, как правило, оснащаются злектровизу-альными сигнализаторами загрязненности (в том числе двухступенчатыми) и перепускными клапанами; обеспечивается возможность легкой смены фильтро-злементов.
Средства технической диагностики позволяют повысить надежность оборудования, особенно работающего при ограниченном участии обслуживающего персонала. Для контроля гидросистем применяются датчики: давления, расхода, температуры, уровня жидкости, положения, скорости, вибрации, шума, усилия, момента, мощности и др.
Элементы сопряжения гидротестера Быстрое подключение диагностических приборов реализуется с помощью элементов сопряжения (рисунок 1.5). На штуцер 5 со встроенным гидрозамком навертывается наконечник соединительного шланга 1, штырь 2 которого сначала уплотняется кольцом 3, а затем открывает клапан 4. В нерабочем положении элемент защищается колпачком б.
Одним из прогрессивных направлений совершенствования металлообрабатывающего оборудования является широкое использование мехатронных узлов.
Мехатронный узел - это электромеханическая система, состоящая из встроенного электродвигателя с электромагнитной или электромеханической редукцией, встроенных измерительных преобразователей механических и электрических величин, микроэлектронного устройства управления движением этой системы (встроенного или невстроенного исполнений) и других электронных, оптоэлектронных, электромеханических и механических элементов, обеспечивающая определенные технологические функции.
Использование мехатронных узлов при создании металлообрабатывающего оборудования позволяет на более высокой качественной ступени реализовать преимущества блочно-модульного принципа построения металлообрабатывающего оборудования [2, 6] и, как показывают исследования, позволяет обеспечить: существенное упрощение конструкции создаваемого оборудования; значительное снижение трудоемкости изготовления оборудования; повышение надежности оборудования; высокую гибкость технологических процессов изготовления металлообрабатывающего оборудования и высокую ремонтопригодность этого оборудования. Повышение точности изготовления отдельных мехатронных систем дает возможность использования их при создании и изготовлении станков высокой и особо высокой точности, а также отдельных высокоточных технологически необходимых приспособлений и оснастки. Так, например, использование мехатронных узлов позволяет создать шлифовальное оборудование, обеспечивающее на скоростях перемещения исполнительных органов до 150 м/мин дискретность линейных перемещений от 0,1 до 0,05 мкм, что соответствует диапазону нанотехнологии. Специальные электромеханические узлы целесообразно изготовлять централизовано, что обеспечивает их унификацию для различных подгрупп станков одной технологической группы или для станков различных технологических групп. Конструктивное построение станков на базе электромеханических устройств позволяет: расширять и наращивать технологические возможности, уровень автоматизации оборудования за счет добавления механизмов и узлов с локальными системами управления; резко сократить на заводах-изготовителях время сборки станков за счет локальной отладки узлов и механизмов и широких диагностических возможностей; упростить сервисное обслуживание за счет применения однородных конструкций в различных компоновках станков [86]. Актуальность задач создания и внедрения электромеханических, устройств автоматизации подтверждается опытом: ведущих зарубежных фирм: Nikken, Fanuc (Япония), Siemens (Германия), D Andrea, Barufialdi (Италия) и др., которые освоили широкую номенклатуру данных узлов [94]. Для обеспечения повышения уровня автоматизации станков, ГПМ и ПР наряду с развитием универсальных систем электропривода необходимо создание специальных электромеханических и мехатронных узлов. Основным преимуществом таких узлов является возможность встройки элементов системы управления совместно с электроприводом в механизмы и узлы станков и резкое сокращение информационных каналов связи.
Новые технические решения, защищенные патентами
На базе принятых гипотез предложена новая конструкция уплотнительной головки (патент № 2183825), испытания которой показали возможность использования ее при давлениях свыше 70 МПа вплоть до 130 МПа..
Головка включает корпус с каналом подвода среды, соединенного с одной стороны с запорным клапаном, клапаном сброса давления, датчиком давления, управляемыми системой управления, а с другой стороны с уплотнительной камерой, образованной поверхностью кольцевой проточки на боковой поверхности уплотни-тельного элемента,, армированного угольниками, расположенными между секторными вставками, торцевыми поверхностями опорных втулок, между которыми размещен у плотнительный элемент, и внутренней поверхностью дистанционной втулки, имеющей сквозные отверстия по периферии боковой поверхности. При герметизации испытуемой трубы происходит сжатие уплотнительного элемента, сжимаю идее усилие направлено от периферии к центру. Степень предварительной герметизации трубы уплотнительным элементом контролируется датчиком давления и системой управления, соединенной с последним. При предварительной герметизации трубы происходит образование нулевого зазора между наружной, поверхностью трубы и внутренней рабочей поверхностью уплотнительного элемента с секторными вставками. При гидравлическом испытании трубы, за счет одновременного увеличения давления в трубе и в уплотнительной камере, происходит дополнительная герметизация трубы уплотнительными кромками, образованными по рабочей и торцовой поверхности уплотнительного элемента пересечением кольцевой выемки и фаски на внутренней поверхности и пересечением фасок торцовой и боковой поверхностей. Угол наклона фасок на торцовых и внутренней поверхностях уплотнительного элемента равен углу трения. Угольники установлены в пазы уплотнительного элемента, соответствующие профилю основания угольников, с зазором таким образом, что торцовая поверхность угольников, обращенная к секторным вставкам, не выступает над внутренней торцовой поверхностью уплотнительного элемента. Секторные вставки установлены с зазором друг относительно друга таким образом, что своей торцовой поверхностыо вставки опираются на внутреннюю торцовую поверхность уплотнительного элемента и одновременно на торцовые поверхности угольников. Секторные вставки зафиксированы штифтами на внутренней торцовой поверхности уплотнительного элемента. Угольники и секторные вставки изготовлены из материала более жесткого, чем уплотиительный элемент, и имеют прочностные свойства не ниже, чем у металлов, например алюминиевых сплавов, а также износостойкое антикоррозионное покрытие. С помощью датчика давления система управления по заданному алгоритму осуществляет контроль над давлением в уплотнительной камере и воздействует на приводы клапана запорного и клапана сброса давления таким образом, что процесс герметизации трубы при испытании происходит в пределах обратимой вьгсокоэластической деформации уплотнительного элемента, а при предварительной герметизации трубы перед заполнением ее жидкостью - без изменения геометрических размеров сечения уплотнительного элемента. Для каждого типоразмера труб предназначен свой уплотиительный элемент, имеющий определенные размеры и допустимое давление герметизации, при достижении которого уплотнительный элемент охватывает трубу по наружной поверхности, сохраняя геометрические размеры своего сечения. Система управления, контролируя градиент давления с помощью датчика давления и комплексный модуль эластомера, характеризующий упругие свойства материала, из которого изготовлен уплотнительный элемент, воздействует на клапан запорный и клапан сброса давления таким образом, что рост давления среды в уплотнительнои камере прекращается в момент, когда уплотнительный элемент обжимает трубу по наружной поверхности без изменения геометрических размеров своего сечения.
Уплотнительная головка работает следующим образом. Труба 22 устанавливается в уплотнительнои головке до упора в торцовую втулку 23, система управления дает команду на открытие клапана запорного и клапана сброса. Уплотнительная камера 4 через штуцер 3, канал 2, отверстия И заполняется средой при установке уплотнительнои головки, после чего закрывается клапан сброса давления. При нарастании давления в уплотнительнои камере 4 уплотнительные кромки 21 герметизируют поверхность, и при дальнейшем росте давления происходит радиальное сжатие уплотняющего элемента 6, образуя вместе с секторными вставками нулевой -зазор с наружной поверхностью трубы 22. Секторные вставки 8, угольники 7 при сжатии уплотнительного элемента 6 перемещаются к центру. При достижении давления, равному давлению предварительного обжатия трубы, запорный клапан закрывается.
С помощью датчика давления система управления по заданному алгоритму контролирует давление в уплотнительнои камере таким образом, что процесс предварительной герметизации трубы 22 при испытании происходит в пределах обратимой высокоэластичной деформации уплотнительного элемента 6 без изменения геометрических размеров сечения последнего. После этого труба 22 предварительно загерметизирована. Затем система управления дает команду на заполнение трубы 22 жидкостью и при достижении в ней давления, равного давлению предварительного обжатия трубы, обратный клапан открывается и дальнейшее увеличение давления происходит одновременно как в трубе 22.
Изменение геометрии деталей гидросистемы
В процессе испытаний могут возникать давления, которые не превышают УВ, но больше предела текучести (ат), что вызывает деформацию труб. Поэтому предельное давление оценивают через aT. Для большинства материалов стт = 0,6 ав.
Следовательно, в конструкции установки должны быть преду смотрены, подвижные опоры, изменяющие свое положение по мере укорачивания или удлинения испытуемой трубы. Предельное изменение длины трубы при максимальном давлении внутри ее: составляет более 42 мм. Если принять для испытательной установки схему с неподвижной опорой, то ось трубы сместится до 4 мм и возникнет большой изгиб, что может вызвать разрушение трубы. Поэтому опоры в испытательной установке должны быть подвижными и постоянно поддерживать совпадение осей испытуемой трубы и установки.
Принятая в установке схема закрепления концов труб (рисунок 3.2) позволяет устранить повреждение резьб. При такой схеме за счет давления жидкости на торцы возникают большие продольные сжимающие силы (их величина может превышать 5-106 Н), вызывающие потерю продольной устойчивости трубы.
Анализ расчетных и экспериментальных зависимостей показывает, что все точки близки к расчетным. Изменение кривизны кривых на рисунке 3.4 объясняется перемещением в процессе испытаний координат точек с наиболее опасными напряжениями [78].
При работе труб под давлением до 70 МПа возникает проблема создания герметичных узлов, обеспечивающих сохранность труб от разрушения за счет контактных сил зажима и получения истинных результатов испытаний.
В расчетах принято, что давление, подаваемое в полость уплотнения, должно обеспечивать герметичность по всему наружному контуру трубы и не допускать ее пластической деформации, потери устойчивости во всем диапазоне испытуемых давлений. Предполагается также, что давление, подаваемое в полость, не приводит к разгерметизации стыковочных узлов установки. Сила Fc, вызывающая сдвиг уплотнения, не может превышать силы трения (FTp).
В процессе герметизации уплотнение расширяется в радиальном и осевом направлении, перемещая трубу к уплотнению 7 (рисунок 3.6) неподвижной головки 8. Для получения надежного уплотнения необходимо рассчитать соотношение площадей цилиндрической части полости (F„) и одной из боковых сторон (FGOK), которые пропорциональны соотношению контактной поверхности уплотнения с трубой к торцу муфты со стороны неподвижной головки.
Гидроцилиндр люнетов расположен между рычагами (см. рисунок 3.9). В нашем случае гидро цилиндр работает с опорой на дно, хотя имеются конструкции с опорой на фланец. Необходимо вычислить значение напряжений стг, Од и эквивалентного напряжения Оэкв Для точек внутренней поверхности цилиндра в его средней зоне.
Для принятой в работе конструкции обоснованность выбора материалов проверена численными расчетами, справедливыми для всей гаммы испытательных установок. При силе Fp=O,204-10 Н по (2) SU1=365 мм . Откуда с!ш=21,6 мм. Это значение 3Ш должно быть не выше диаметра с1ш при рабочем ходе поршня в гидроцилиндре с предельными габаритными размерами в сечении по наружному диаметру 0 =300 мм, выполненному из стандартной трубы с толщиной стенки 12 мм, и максимальной длиной хода поршня 3000 мм. Давление в цилиндре 60 МПа. Следует учесть, что при длине цилиндра более 2 м уже при давлениях 30-40 МПа возникает увеличение его диаметра, изгиб оси, что компенсируется установкой дополнительных элементов жесткости в форме колец с толщиной стенки 20-40 мм. Эти кольца обычно являются дополнительными опорами, базирующимися на корпус оборудования. Толщину стенки кольца следует учесть в качестве ограничения при расчете внутреннего диаметра цилиндра.
Гидросистема оборудования с высоким давлением рабочей среды
Основание с водосборником служит для размещения силовой части установки (передний и задний модули, механизмы перекладки, люнеты), содержит резервуар для сбора жидкости, сливаемой из испытуемых труб после окончания гидроиспытаний, с последующим перекачиванием ее в расходный бак.
Оно состоит из трех секций. Передняя секция представляет собой сварную конструкцию бака, который неподвижно устанавливается на фундамент, крепится фундаментными болтами и подливается бетоном. Сбоку на бак устанавливается кронштейн, к которому крепится рама тракового подвода гибких трубопроводов. На задней стенке бака имеются кронштейны, на которые устанавливается средняя секция основания со сборником."
Верхняя поверхность основания со сборником, на которую устанавливаются передний и задний модули, механизмы загрузки и выгрузки трубы, имеет наклон относительно пола равный 13О . Это обеспечивает наклон оси установки, что позволяет эффективно удалять воздух из внутренней полости испытуемой трубы в процессе заправки ее жидкостью снизу (со стороны переднего модуля) перед гидроиспытаниями. Данное техническое решение является новым для установок подобного рода и позволяет обходиться без дополнительных устройств для удаления воздуха из внутренней полости трубы. В передней части бака имеется П-образный проем, в котором размещается насосный агрегат для перекачивания жидкости из резервуара бака в расходный бак. Для того, чтобы волнообразные колебания уровня жидкости при сливе не искажали показаний реле уровня, датчики устанавливаются в специальном вертикальном кармане, соединенном с резервуаром бака каналом, приваренным к боковой стенке с внутренней стороны на расстоянии 315 мм от основания бака. Днище бака выполнено наклонным в направлении передней стенки, что обеспечивает более полное удаление жидкости из бака при перекачивании. Под днищем вблизи передней стенки имеется дополнительный резервуар, в который собирается отстой, а затем удаляется самотеком через специальный патрубок, заканчивающийся запорным вентилем. Внутри сварного бака выполнены перегородки из листового металла, предназначенные для гашения волновых колебаний жидкости при сливе ее из испытуемых труб в конце гидроиспытаний.
Для транспортирования передней секции с двух сторон на боковых стенках вокруг четырех технологических отверстий диаметром 300 мм приварены серповидные накладки, усиливающие боковые стенки в местах строповки. Для очистки бака в передней стенке имеется крышка. Задняя секция представляет собой сварной бак, аналогичный по конструкции баку передней секции. Верхняя поверхность бака, на которую устанавливается задний модуль, также имеет наклон относительно основания, равный 130 . По краям: передней стенки бака имеются кронштейны, на которые устанавливается средняя секция. На боковой стенке бака устанавливаются кронштейны, предназначенные для крепления рамы тракового подвода гибких трубопроводов. Средняя секция представляет собой сварную конструкцию рамы, выполненную в виде лотка, с кронштейнами для размещения люнетов, зажимающих испытуемую трубу, и промежуточных опор механизмов перекладки. Передняя, задняя и средняя секции имеют наклон общей плоскости верхних присоединительных поверхностей, равный 130\ Для выставления и крепления средней секции на кронштейнах передней и задней секций в ее конструкции предусмотрены установочные и крепежные болты, которые свободно входят в пазы, выполненные на опорных лапах.
Задняя секция устанавливается на фундамент и выставляется относительно секции передней с помощью башмаков и крепится фундаментными болтами, после чего башмаки подливаются бетоном. Для выставления задней секции в башмаках предусмотрены регулировочные болты.
Средняя секция выставляется относительно общей плоскости присоединительных поверхностей передней и задней секций с помощью регулировочных болтов и прокладок.
Плоскость основания задней секции поднята относительно основания передней секции на 200 мм, что ускоряет процесс перетекания жидкости из бака задней секции в резервуар секции передней по трубопроводу, проложенному под металлоконструкцией средней секции. Предложенное техническое решение повышает эффективность функционирования гидросистемы замкнутого типа, а наличие дополнительных резервуаров в расходном баке и в основании водосборника, предназначенных для сбора отстоя, в сочетании с фильтрами, установленными во всасывающих линиях, обеспечивают качественную очистку жидкости. Функционально гидропневмооборудование оборудования включает: основную гидросистему, обеспечивающую наполнение и опрессовку испытуемых труб жидкостью при давлении до 70 МПа; гидросистему заправки испытуемой трубы при давлении до 0,5 МПа; вспомогательную гидросистему, обеспечивающую работу люнетов, механизма фиксации задней каретки, сервопривод запорных клапанов, работающих на минеральном масле; пневмосистему, обеспечивающую работу пневмопривода задвижек, установленных на переднем и заднем модулях, и пневмоцилиндра. Заполнение рабочей жидкостью испытуемых труб осуществляется с помощью центробежных моноблочных насосов модели К80-50-200 производительностью 13,9 л/с каждый, запитанных от расходного бака через фильтры и задвижки. Общая напорная магистраль подводится к неподвижному коллектору тракового подвода переднего модуля установки. В этой магистрали в непосредственной близости от расходного бака имеются ответвления к всасывающей магистрали установок насосных высокого давления и вентилю с электромагнитным управлением, с помощью которого осуществляется сброс рабочей жидкости в бак. В составе насосной установки высокого давления имеется центробежный насос, обеспечивающий требуемую подачу (200 л/мин.) для нормальной работы плунжерного насоса, обеспечивающего создание требуемого давления в гидроцилиндре. Расходный бак.оснащен техническими средствами дистанционного контроля температуры рабочей жидкости, ее минимального уровня. Указанные средства контроля обеспечены соответствующими блокировками.. Для визуального контроля уровня жидкости в баке предназначен указатель уровня с запорными устройствами.
