[发明专利]高温法兰接头偏转角监测装置及其设计方法

说明书

本发明涉及高温法兰接头偏转角监测装置及其设计方法，监测装置包括一级放大机构和二级放大机构，两级放大机构通过V形杆件连接，V形杆件的一边为一级放大机构的曲柄，另一边为二级放大机构的摇杆，通过MATLAB对两级放大机构的四根杆长进行设计，实现第一级机构放大10倍，第二级机构放大5倍，一共将放大倍数提高到50倍。本发明增加了测量精度，能更准确地测试法兰的偏转角，可应用于各种工况下的高温法兰，能准确测试法兰盘的偏转角，实现实时监测，给出刚度评价，保证生产、施工的顺利进行。

技术领域

本发明涉及高温法兰偏转角测试技术领域，具体涉及一种基于四杆式多级放大机构的高温法兰接头偏转角监测装置及其设计方法。

背景技术

法兰连接是石油化工设备中常用的连接方式，因其具有易于拆卸安装的优点，广泛应用于石化、核电、冶金、制药等行业的压力容器及管道中。随着经济发展与能源供应的矛盾日益突出，炼油及化工技术迅速发展，各种炼化装置中普遍存在高温高压工况。在高温操作条件下，法兰可能发生偏转、翘曲、蠕变等变化从而导致密封失效产生泄漏，在这一过程中所产生的角度偏移量很微小一般在0.01～1°。高温法兰泄漏是石油化工等企业发生重大事故的主要原因之一，而法兰的泄漏与法兰盘的偏转角(即刚度)有着直接的联系。为避免高温法兰泄漏事故的发生，有必要对高温法兰的偏转进行测量和监测，现有的基于引伸计的测量装置直接测量的数据太微小，需要采用合理的放大机构对位移量加以放大，从而提升测量精度，更有效的对高温法兰的偏转角进行测量研究，以寻求有效控制高温法兰泄漏的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种高温法兰接头偏转角监测装置及其设计方法，它可以用于测试各种工况下的高温法兰，能准确测试法兰盘的偏转角，给出刚度评价。

本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：

一种高温法兰接头偏转角监测装置，包括底座、法兰固定机构、一级连杆、V形杆件、二级连杆、二级曲柄和角度测量装置；所述法兰固定机构包括左端夹板和右端夹板，所述左端夹板和右端夹板竖直、相对设置于所述底座上，高温法兰安装于所述左端夹板和右端夹板之间；所述V形杆件的交点与所述底座铰接，V形杆件的两个边分别为一级曲柄和二级摇杆；所述一级连杆一端与所述左端夹板上端铰接，一级连杆另一端与所述一级曲柄上端铰接，所述左端夹板、一级连杆、一级曲柄、底座构成四杆式一级放大机构；所述二级连杆一端与所述二级摇杆上端铰接，二级连杆另一端与所述二级曲柄上端铰接，所述二级曲柄下端与所述底座铰接，所述二级摇杆、二级连杆、二级曲柄、底座构成四杆式二级放大机构；所述角度测量装置包括万能角度器和指针，所述指针与所述二级曲柄同轴固定连接。

上述方案中，所述底座包括活动连接的固定底座和活动底座，所述活动底座能够相对所述固定底座水平移动；所述左端夹板安装于所述固定底座上，所述右端夹板安装于所述活动底座上。

上述方案中，所述法兰固定机构还包括左端挡板和右端挡板，所述左端挡板固定安装于所述固定底座上，并位于所述左端夹板的左侧，所述左端挡板上安装有用于紧固所述左端夹板的紧固螺栓；所述右端挡板固定安装于所述活动底座上，并位于所述右端夹板的右侧，所述右端挡板上安装有用于紧固所述右端夹板的紧固螺栓。

上述方案中，所述偏转角监测装置还包括水平仪，所述水平仪安装于所述底座上，所述水平仪保证了整个测量装置与被测法兰之间保持水平位置，即测量装置与法兰的初始状态保持一致，避免测量过程中由于偏移产生误差。

本发明还提出上述高温法兰接头偏转角监测装置的设计方法，该方法包括以下步骤：

步骤1、基于MATLAB进行一级放大机构的杆长设计，将法兰偏转角度放大10倍，具体包括以下分步骤：