[實用新型]一種壓力鋼管內壁應力測量裝置

有效

• 申請號: 201420709206.7
• 申請日: 2014-11-21
• 公開（公告）號: CN204255544U
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發明（設計）人: 唐遠富;龍毅;劉純;陳紅冬
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網湖南省電力公司;國網湖南省電力公司電力科學研究院
• 主分類號: G01L1/26
• 分類號: G01L1/26;G08C17/02
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 黃美成

技術領域

本實用新型屬于水下設備檢測技術，具體涉及一種壓力鋼管內壁應力測量裝置。

背景技術

水力發電機組壓力鋼管是水電廠重要的引水設備，機組水力過渡過程中產生較大的水力不穩定流場作用，使得壓力鋼管承受的載荷十分復雜，容易引起鋼管振動和裂紋等疲勞破壞。因此應力是壓力鋼管運行穩定性一個十分重要的指標。

水力發電站的壓力鋼管、蝸殼、尾水管等均埋入巖石混凝土中，通過管內水流沖擊水輪機發電。由于新近建造的機組壓力管道無暴露在外的明管段或者只有很小一段明管段，這給該類管道的應力/應變檢測帶來了很大的困難。

舊有標準規范，未要求對壓力鋼管應力進行實時監測，在機組建造時壓力鋼管未安裝應力檢測裝置。在目前的技術條件下，對于無明管段的壓力管道，通過開挖巖石混凝土進行應力檢測，工期長，難度大，會產生意想不到的后果，因此，壓力鋼管的應力檢測只能在管道內壁進行。這種應力檢測方法，除了滿足應力檢測的基本要求外，需要具有無線傳輸，防滲水，防水沖擊能力，能長時間續航能力。

應力檢測是分析大型結構部件裂紋的重要手段，通過對各工況下壓力鋼管應力變化進行測量，分析裂紋產生的原因，通過監測應力變化研究壓力鋼管是否存在應力集中或潛在危險,掌握管道的運行狀態，保障管道安全運行具有重要的意義。

現有的應力檢測裝置存在如下缺點：1)應力檢測信號傳輸一般為有線傳輸方式，由于布線不方便，管內水流沖擊作用，斷線后危險性高，使得壓力鋼管內的應力檢測不能實現。2)應力檢測裝置無防水流沖刷裝置，管內水流對設備阻流面的沖擊力與水流速度二次方、阻流面的高度等成正比，如其他參數不變，水流速度增大一倍，水流沖擊力增大三倍。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是，針對現有技術不足，提供一種操作簡便，實用性強，可進行水下在線實時監測的應力檢測方法，以實現對壓力鋼管進行應力檢測和評估。

一種壓力鋼管內壁應力測量裝置，包括防水應變片、應變數據采集模塊及防沖刷裝置；

所述防水應變片固定在壓力鋼管內壁待測點上，采用防水信號線與應變數據采集模塊相連，所述防水信號線采用防水膠粘結固定在壓力鋼管內壁；

所述應變數據采集模塊安裝在作為防沖刷裝置的中空立方體或長方體內；

所述防沖刷裝置固定在待測點一側，內部還固定設有電源、電源開關、控制模塊及第一無線通信模塊，所述應變數據采集模塊、電源、電源開關及第一無線通信模塊均與控制模塊相連；

應變數據采集模塊將采集的應變信號轉化為電信號，通過控制模塊和第一無線通信模塊傳輸至上位機；

電源開關受控于控制模塊，控制模塊通過第一無線通信模塊接收上位機的控制指令。

壓力鋼管入孔門處設有第二無線通信模塊，上位機通過第二無線通信模塊與第一無線通信模塊進行通信連接。

所述防沖刷裝置還包括由中空容器底部沿水流反向延伸的固定底板和調節水流沖擊板，所述調節水流沖擊板一端轉軸連接在中空容器頂部，另一端可動連接在所述固定底板上。

同時，為避免水流對應變片引線/信號傳輸線沖擊，接線不宜過長，并用防水膠粘結。

調節水流沖擊板與固定底板之間的夾角可調，通過夾角的改變以適應不同的水流速度，從而保證防沖刷裝置的穩定。

所述固定底板通過螺栓固定在壓力鋼管內壁。

用螺栓連接防沖刷裝置，通過螺栓將水流對防沖刷裝置的沖擊作用傳遞給壓力鋼管。

所述固定底板為永磁材料底板。

所述應變片為三向防水應變片。

防沖刷裝置使用防水耐壓材料。

利用該測量裝置的測量過程如下：

首先，在壓力鋼管內壁設置多個應力待測點，在待測點上固定防水應變片；

其次，在待測點一側通過螺栓將防沖刷裝置固定，同時，采用防水信號線將防水應變片與應變數據采集模塊連接；

接著，依據防沖刷裝置能承受的最大沖擊力F，確定調節水流沖擊板與固定底板之間的夾角，使得當前壓力鋼管中水流對防沖刷裝置產生的沖擊力P不超過F，確保防沖刷裝置能夠抵抗水流沖擊力，穩固在壓力鋼管中；

如果防沖刷裝置高度和水流速度一定，則依據公式水流對防沖刷裝置的沖擊力與角度α存在一一對應關系，通過調整角度α，來調節水流對裝置的沖擊力P。