一种长输油气管道水毁模拟实验装置及实验方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种长输油气管道水毁模拟实验装置及实验方法。所述长输油气管道水毁模拟实验装置，包括实验平台、管道系统、循环系统、液压系统、监测系统。所述实验平台分为三个区域，进水口区、实验区、出水口区；所述管道系统设置有管道夹具、管道；所述循环系统设置有水泵、输水管、阀门；所述液压系统设置有液压千斤顶；所述监测系统设置有流速传感器、应变片、信号线、主机。本发明专利技术提供的长输油气管道水毁模拟实验装置，可根据实验要求，改变管道与水流方向夹角、改变水流量大小、改变水流速度大小。通过改变模型的三种可变因素，模拟不同情况下水流对长输油气管道的冲击作用。

【技术实现步骤摘要】
一种长输油气管道水毁模拟实验装置及实验方法
本专利技术涉及管道地质灾害模型实验的
，尤其是一种长输油气管道水毁模拟实验装置及实验方法。
技术介绍
地质灾害是长输油气管道中普遍存在且会直接危害管道安全的特殊灾害，对长输油气管道造成破坏影响的地质灾害主要有滑坡、崩塌、水毁。针对此问题，各高校及企业建立了一些管道地质灾害模拟实验平台，如成都理工大学的管道滑坡地质灾害实验平台、中石油管道科技研究中心的管道采空区地质灾害实验平台。但目前尚无长输油气管道水毁实验平台。基于上述情况，亟需建立一种长输油气管道水毁模拟实验装置及实验方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种长输油气管道水毁模拟实验装置及实验方法，通过改变管道与水流方向夹角、水流大小、水流速度这三个因素，模拟水流对长输油气管道的冲击作用。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种长输油气管道水毁模拟实验装置，其特征在于：所述长输油气管道水毁模拟实验装置包括：实验平台、管道系统、循环系统、液压系统和监测系统五部分。实验平台：所述实验平台分为三个区域，进水口区、实验区、出水口区，进水口区为一铁质长方体水箱，实验区为一铁质U型槽，出水口区上部为一铁质长方体水箱，下部为一铁质半圆柱体，进水口区与出水口区通过焊接固定于实验区U型槽两端；管道系统：包括管道夹具和管道，所述管道夹具为一挂钩，在挂钩钩柄上安装一个滑轮，所述管道挂载于挂钩上；循环系统：包括水泵、输水管、阀门，所述水泵放置于出水口区底部，所述输水管一端与水泵相连，另一端伸入进水口区并在端口处安装阀门；液压系统：包括液压千斤顶，液压千斤顶放置于进水口区下部，对实验平台的倾斜角度起到控制作用；监测系统：包括流速传感器、应变片、信号线、主机，所述流速传感器放置于试验区，通过信号线与主机相连，所述应变片贴在管道表面，通过信号线与主机相连。优选地，所述实验区为一铁质U型槽，长2m，宽0.8m，槽壁高0.3m，沿槽壁顶部安装有长条形U型槽，长2m，槽宽为2cm，槽壁高为2cm。优选地，所述进水口区为一0.8m×0.6m×0.3m的铁质长方体水箱，通过焊接与实验区相连，水箱上表面完全开口，与实验区相接的一面上半面开口，下半面封闭。优选地，所述出水口区为一0.8m×0.8m×0.3m的铁质长方体水箱，通过焊接与实验区相连，水箱上下表面以及与实验区相接的一面完全开口，水箱底部与一的铁质半圆柱体通过焊接相连。优选地，所述管道夹具为一“J”形挂钩，钩柄长为10cm，底部为直径4cm的半圆，挂钩钩柄顶部固定一直径1.5cm的滑轮，滑轮卡在试验区槽壁顶部U型槽内。优选地，所述管道规格为内径2.6cm，外径3cm的PVC管道。优选地，所述水泵规格为新界PW125Z型，放置于出水口区底部并与内径1.9cm，外径2.5cm的胶皮输水管一端口相连，输水管另一端口放置于进水口区顶部并在距离端口3cm处安装球形阀门。优选地，所述管道表面贴有规格为BF1K-3AA型的应变片，通过信号线与主机相连。优选地，所述流速传感器规格为LS300-A型，放置于试验区，通过信号线与主机相连。优选地，所述液压千斤顶规格为KC-302T型，放置于进水口区顶角下方，左右各放置一个，底座通过螺栓固定在地面上，顶部与进水口区底部自由接触。本专利技术还提出了一种长输油气管道水毁模拟实验装置实验方法，应用上述装置，其包括以下实验步骤：a、根据实验要求，设计9组实验，每组实验包括三个可变因素，管道与水流方向夹角、阀门开度、实验平台倾斜角度，以实验一为例，以下步骤b-g为具体操作；实验序号管道与水流方向夹角阀门开度实验平台倾斜角度190°100％5°290°100％5°390°100％5°460°50％10°560°50％10°660°50％10°745°30％15°845°30％15°945°30％15°b、将管道夹具顶部滑轮卡在实验区侧壁顶部U型槽内，根据实验要求，调整管道夹具在U型槽上的位置，使一组管道夹具的连线与U型槽的夹角为90°；c、测量一组管道夹具之间的长度，并截取相同长度的管道，挂载在管道夹具的挂钩上；d、调节液压系统中液压千斤顶的上升活塞杆，通过调整液压千斤顶高度改变实验平台倾斜角度，使实验平台与地面夹角为5°；e、在管道表面贴上应变片，并将流速传感器放置于实验区；f、在试验平台进水口区和出水口区加满水，打开水泵，调节阀门开度为100％；g、等待15分钟，水流稳定后，记录主机上的水流速度以及管道表面应力大小；h、改变管道与水流方向夹角、阀门开度、实验平台倾斜角度这三个因素开始下一组实验，重复步骤b-g。使用本专利技术，可根据实验要求，调节管道系统中的管道夹具位置以改变管道与水流方向夹角；调节循环系统中的阀门来控制流量，模拟不同的水流大小；调节液压系统中液压千斤顶改变实验平台倾斜角度，使水流速度发生变化；通过流速传感器与应变片监测水流速度与管道表面压力大小。附图说明图1为本专利技术的实验平台示意图；图2为本专利技术的管道系统示意图；图3为本专利技术的循环系统示意图；图4为本专利技术的液压系统示意图；图5为本专利技术的监测系统效果图；图6为本专利技术的整体组装效果图。图中：1-进水口区、2-试验区、3-出水口、4-管道夹具、5-管道、6-水泵、7-输水管、8-阀门、9-液压千斤顶、10-流速传感器、11-应变片、12-信号线、13-主机。具体实施方式结合图1和图6，实验平台中，所述进水口区1为一铁质长方体水箱，所述实验区2为一铁质U型槽，所述出水口区3上部为一铁质长方体水箱，下部为一铁质半圆柱体。进水口区1与出水口区3通过焊接固定于实验区2U型槽两端。结合图2和图6，管道系统中，所述管道夹具4为一挂钩，在挂钩钩柄上安装一个滑轮，所述管道5挂载于挂钩上。结合图3和图6，循环系统中，所述水泵6放置于出水口区3底部，所述输水管7一端与水泵6相连，另一端伸入进水口区1并在端口处安装阀门8。结合图4和图6，液压系统中，所述液压千斤顶9放置于进水口区1下部，对实验平台的倾斜角度起到控制作用。结合图5和图6，监测系统中，所述流速传感器10放置于试验区2，通过信号线12与主机13相连。所述应变片11贴在管道5表面，通过信号线12与主机13相连。结合图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，一种长输油气管道水毁模拟实验装置实验方法，步骤大致如下：a、根据实验要求，设计9组实验，每组实验包括三个可变因素，管道与水流方向夹角、阀门开度、实验平台倾斜角度，以实验一为例，以下步骤b-g为具体操作；实验序号管道与水流方向夹角阀门开度实验平台倾斜角度190°100％5°290°100％5°390°100％5°460°50％10°560°50％10°660°50％10°745°30％15°845°30％15°945°30％15°b、将管道夹具顶部滑轮卡在实验区侧壁顶部U型槽内，根据实验要求，调整管道夹具在U型槽上的位置，使一组管道夹具的连线与U型槽的夹角为90°；c、测量一组管道夹具之间的长度，并截取相同长度的管道，挂载在管道夹具的挂钩上；d、调节液压系统中液压千斤顶的上升活塞杆，通过调整液压千斤顶高度改变实验平台倾斜角度，使实验平台与地面夹角为5°；e、在管道表面贴上应变片，并将流速传感器放置于实验区；f、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种长输油气管道水毁模拟实验装置，其特征在于：所述长输油气管道水毁模拟实验装置包括：实验平台、管道系统、循环系统、液压系统和监测系统五部分；实验平台：所述实验平台分为三个区域，进水口区、实验区、出水口区，进水口区为一铁质长方体水箱，实验区为一铁质U型槽，出水口区上部为一铁质长方体水箱，下部为一铁质半圆柱体，进水口区与出水口区通过焊接固定于实验区U型槽两端；管道系统：包括管道夹具和管道，所述管道夹具为一挂钩，在挂钩钩柄上安装一个滑轮，所述管道挂载于挂钩上；循环系统：包括水泵、输水管、阀门，所述水泵放置于出水口区底部，所述输水管一端与水泵相连，另一端伸入进水口区并在端口处安装阀门；液压系统：包括液压千斤顶，液压千斤顶放置于进水口区下部，对实验平台的倾斜角度起到控制作用；监测系统：包括流速传感器、应变片、信号线、主机，所述流速传感器放置于试验区，通过信号线与主机相连，所述应变片贴在管道表面，通过信号线与主机相连。

【技术特征摘要】
1.一种长输油气管道水毁模拟实验装置，其特征在于：所述长输油气管道水毁模拟实验装置包括：实验平台、管道系统、循环系统、液压系统和监测系统五部分；实验平台：所述实验平台分为三个区域，进水口区、实验区、出水口区，进水口区为一铁质长方体水箱，实验区为一铁质U型槽，出水口区上部为一铁质长方体水箱，下部为一铁质半圆柱体，进水口区与出水口区通过焊接固定于实验区U型槽两端；管道系统：包括管道夹具和管道，所述管道夹具为一挂钩，在挂钩钩柄上安装一个滑轮，所述管道挂载于挂钩上；循环系统：包括水泵、输水管、阀门，所述水泵放置于出水口区底部，所述输水管一端与水泵相连，另一端伸入进水口区并在端口处安装阀门；液压系统：包括液压千斤顶，液压千斤顶放置于进水口区下部，对实验平台的倾斜角度起到控制作用；监测系统：包括流速传感器、应变片、信号线、主机，所述流速传感器放置于试验区，通过信号线与主机相连，所述应变片贴在管道表面，通过信号线与主机相连。2.根据权利要求1所述的长输油气管道水毁模拟实验装置，其特征在于：所述实验区为一铁质U型槽，长2m，宽0.8m，槽壁高0.3m，沿槽壁顶部安装有长条形U型槽，长2m，槽宽为2cm，槽壁高为2cm。3.根据权利要求1所述的长输油气管道水毁模拟实验装置，其特征在于：所述进水口区为一0.8m×0.6m×0.3m的铁质长方体水箱，通过焊接与实验区相连，水箱上表面完全开口，与实验区相接的一面上半面开口，下半面封闭。4.根据权利要求1所述的长输油气管道水毁模拟实验装置，其特征在于：所述出水口区为一0.8m×0.8m×0.3m的铁质长方体水箱，通过焊接与实验区相连，水箱上下表面以及与实验区相接的一面完全开口，水箱底部与一的铁质半圆柱体通过焊接相连。5.根据权利要求1所述的长输油气管道水毁模拟实验装置，其特征在于：所述管道夹具为一“J”形挂钩，钩柄长为10cm，底部为直径4cm的半圆，挂钩钩柄顶部固定一直径1.5cm的滑轮，滑轮卡在试验区槽壁顶部U型槽内。6.根据权利要求1所述的长输油气管道水毁模拟实验装置，其特征在于：所述管道规格为内径2.6cm，外径3cm的PVC管道。7.根据权利要求1所述的长输油气...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔凡，鲍壮壮，郝宪杰，郭海军，王勇，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，河北博路天宝石油设备制造有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11