一种充压管道瞬态甩动行为的测量试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种充压管道瞬态甩动行为的测量试验装置，包括管道、充压组件、泄压组件以及数据采集组件；所述管道的一端水平固定于基座上，并向外伸出一段，且与充压组件连接；所述管道的另一端为甩动端，且与泄压组件连接；所述充压组件包括高压罐、水泵和高压气体充压机；所述泄压组件包括高强连接管，高强连接管的一端弯曲90

【技术实现步骤摘要】
一种充压管道瞬态甩动行为的测量试验装置


[0001]本专利技术涉及一种模拟充压管道意外破裂导致甩动行为的试验装置，尤其涉及一种充压管道瞬态甩动行为的测量试验装置。

技术介绍

[0002]管道在内压作用下因意外撞击、爆炸碎片侵袭或腐蚀缺陷导致介质泄漏而产生的强烈甩动行为是关乎单根管道和整体管网安全性的重要工程问题，是力学分析模型建立、管道设计和灾害预测的重要依据。现有技术中，尚无成熟的、专用于管道甩动行为识别和测量的试验装置。实验人员在测试管道甩动行为的试验过程中，通常借用类似悬臂梁端部加载的静力实验方法开展，此类试验通过一个垂直于管道跨度方向的加载装置缓慢施压于管道端部壁面，并在加载过程中记录其弯矩
‑
曲率关系。然而，这种实验方法不可避免的忽略惯性效应，使得结构效应与真实的瞬态甩动响应差别太大，并且无法充分考察管道内介质逃逸导致的管道内压力骤减引发的管道抗弯性能改变和管道端部阶跃力随管道大变形效应所导致的幅值和方向的改变，进而导致管道整体响应行为的预测失真和影响因素考察的错误，无法准确反映该类管道甩动行为的主要特征。

技术实现思路

[0003]针对上述技术问题，本专利技术提出一种充压管道瞬态甩动行为的测量试验装置。
[0004]本专利技术所采用的技术解决方案是：
[0005]一种充压管道瞬态甩动行为的测量试验装置，包括管道、充压组件、泄压组件以及数据采集组件；
[0006]所述管道的一端水平固定于基座上，并向外伸出一段，该端为固定端，且与充压组件连接；所述管道的另一端为甩动端，且与泄压组件连接；
[0007]所述充压组件包括高压罐、水泵和高压气体充压机，高压罐的下部出口通过第一高压软管与管道的固定端相连通，在第一高压软管上设置有第一气动高压球阀、减压阀、第二气动高压球阀、第一压力传感器和第一电磁流量计；高压罐的下部进口通过第二高压软管与水泵连接，在第二高压软管上设置有第二电磁流量计；高压罐的上部进口通过第三高压软管与高压气体充压机连接；
[0008]所述泄压组件包括高强连接管，高强连接管的一端与管道的甩动端相连通，高强连接管的另一端弯曲90
°
，并连接爆破片；
[0009]所述数据采集组件包括第一高速摄相机、第一非接触式三维应变光学测量系统、第二高速摄相机、第二非接触式三维应变光学测量系统以及动态采集仪和计算机终端；所述第一高速摄相机和第一非接触式三维应变光学测量系统布置在管道的正前方，第二高速摄相机和第二非接触式三维应变光学测量系统布置在管道的正上方；
[0010]所述管道分别在朝向第一非接触式三维应变光学测量系统和第二非接触式三维应变光学测量系统的外表面且沿管道轴线方向间隔设置有若干标记点；
[0011]所述第一气动高压球阀、第二气动高压球阀、第一压力传感器、第一电磁流量计、第二电磁流量计、第一高速摄相机、第二高速摄相机、第一非接触式三维应变光学测量系统和第二非接触式三维应变光学测量系统分别通过信号线与动态采集仪和计算机终端连接。
[0012]优选的，所述高压罐上还配置有第三压力传感器、压力控制器和安全阀；第三压力传感器和压力控制器分别通过信号线和计算机终端连接，压力控制器分别连接高压气体充压机和水泵。
[0013]优选的，所述高强连接管上还连接有第二压力传感器，第二压力传感器通过信号线与动态采集仪连接。
[0014]优选的，所述爆破片固定于法兰上；法兰包括第一法兰盘和第二法兰盘，第一法兰盘连接在管道上，第一法兰盘通过螺栓与第二法兰盘连接，爆破片夹持于第一法兰盘和第二法兰盘之间，且在第一法兰盘和爆破片之间，以及第二法兰盘和爆破片之间均设置有垫片。
[0015]优选的，所述第一压力传感器、第一电磁流量计和第二电磁流量计分别通过信号线与动态采集仪连接，动态采集仪和计算机终端连接；所述第一气动高压球阀、第二气动高压球阀、第一非接触式三维应变光学测量系统、第二非接触式三维应变光学测量系统、第一高速摄相机和第二高速摄相机分别通过信号线与计算机终端连接。
[0016]优选的，所述第一高压软管通过密封组件与管道相连通，所述密封组件包括1个卡套母头、1个钢制卡环和1个卡套公头。
[0017]优选的，所述基座包括固定座和压块，在压块的底部中心和固定座的顶部中心均设置有截面呈半圆形的条形凹槽，压块与固定座通过螺栓固定连接，当压块与固定座连接后，两条形凹槽拼接形成用于管道穿过的管道孔；所述固定座通过螺栓固定在刚性地板上。
[0018]本专利技术的有益技术效果是：
[0019]本专利技术充压组件中的高压罐可同时储存水和高压气体，也可只存储气体，以分别模拟输送液体介质或气体介质管道的破裂甩动；泄压组件中的爆破片可设计成不同的爆破压力以适应不同的实验方案；所述数据采集组件中的高速摄相机和非接触式三维应变光学测量系统(DIC)用以记录管道甩动过程中三维空间中的变形和应变特征；并可通过装置中的压力传感器和电磁流量计等实时记录相应位置的压力及流量变化等。
[0020]本专利技术可实现对三维空间内管道因破裂引起的瞬态甩动行为进行准确、便捷地测定。基于测量所得压力传感器变化时程、高速摄相机照片和管道关键位置应变场分布等，可准确表征管道甩动过程中内压、流量变化规律以及管道甩动行为特征，为力学分析模型建立、管道设计和灾害预测等提供依据。
附图说明
[0021]图1为本专利技术的整体结构原理示意图；
[0022]图2为本专利技术的充压组件分解示意图；
[0023]图3为本专利技术的泄压组件分解示意图。
[0024]图中：1、基座；2、管道；3、水泵；4、高压气体充压机；5、高压罐；6、第一高压软管；7、信号线；8、第一气动高压球阀；9、减压阀；10、第二气动高压球阀；11、第一压力传感器；12、第一电磁流量计；13、第二压力传感器；14、泄压组件；15、第一高速摄相机；16、第二高速摄
相机；17、动态采集仪；18、高强螺栓；19、垫片；20、法兰；21、对丝；22、快接母头；23、快接公头；24、卡套母头；25、钢制卡环；26、卡套公头；27、爆破片；28、高强连接管；29、喷斑；30、第三压力传感器；31、计算机终端；32、压力控制器；33、刚性顶板；34、第二电磁流量计；35、侧向DIC；36、顶部DIC；37
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第二高压软管；38
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第三高压软管。
具体实施方式
[0025]结合附图，一种充压管道瞬态甩动行为的测量试验装置，包括管道2、充压组件、泄压组件14以及数据采集组件。所述管道2的一端水平固定于基座1上，并向外伸出一段，该端为固定端，且与充压组件连接。所述管道2的另一端为甩动端，且与泄压组件连接。
[0026]所述充压组件包括高压罐5、水泵3和高压气体充压机4，高压罐5的下部出口通过第一高压软管6与管道2的固定端相连通，在第一高压软管6上设置有第一气动高压球阀8、减压阀9、第二气动高压球阀10、第一压力传感器11和第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种充压管道瞬态甩动行为的测量试验装置，其特征在于：包括管道、充压组件、泄压组件以及数据采集组件；所述管道的一端水平固定于基座上，并向外伸出一段，该端为固定端，且与充压组件连接；所述管道的另一端为甩动端，且与泄压组件连接；所述充压组件包括高压罐、水泵和高压气体充压机，高压罐的下部出口通过第一高压软管与管道的固定端相连通，在第一高压软管上设置有第一气动高压球阀、减压阀、第二气动高压球阀、第一压力传感器和第一电磁流量计；高压罐的下部进口通过第二高压软管与水泵连接，在第二高压软管上设置有第二电磁流量计；高压罐的上部进口通过第三高压软管与高压气体充压机连接；所述泄压组件包括高强连接管，高强连接管的一端与管道的甩动端相连通，高强连接管的另一端弯曲90
°
，并连接爆破片；所述数据采集组件包括第一高速摄相机、第一非接触式三维应变光学测量系统、第二高速摄相机、第二非接触式三维应变光学测量系统以及动态采集仪和计算机终端；所述第一高速摄相机和第一非接触式三维应变光学测量系统布置在管道的正前方，第二高速摄相机和第二非接触式三维应变光学测量系统布置在管道的正上方；所述管道分别在朝向第一非接触式三维应变光学测量系统和第二非接触式三维应变光学测量系统的外表面且沿管道轴线方向间隔设置有若干标记点；所述第一气动高压球阀、第二气动高压球阀、第一压力传感器、第一电磁流量计、第二电磁流量计、第一高速摄相机、第二高速摄相机、第一非接触式三维应变光学测量系统和第二非接触式三维应变光学测量系统分别通过信号线与动态采集仪和计算机终端连接。2.根据权利要求1所述的一种充压管道瞬态甩动行为的测量试验装置，其特征在于：所述高压罐上还配置有第三...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘锋，杨玉超，董锡同，冯帅，
申请(专利权)人：天元建设集团有限公司，
类型：发明
国别省市：