[發(fā)明專利]一種模擬天然氣管道受振動和彎矩荷載的試驗裝置及方法

在審

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• 申請日: 2016-01-21
• 公開（公告）號: CN105547859A
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曲杰;岳凱
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: G01N3/20
• 分類號: G01N3/20;G01N3/12;G01N3/36
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 羅觀祥

1.一種模擬天然氣管道受振動和彎矩荷載的試驗裝置，其特征在于包括

底座(2)；

分別設(shè)置在底座(2)兩端的用于給試驗管道(1)的兩端提供下壓力矩的外壓桿組件(3)，以模擬試驗管道(1)受到彎矩荷載時的彎曲變形；

設(shè)置在底座(2)中部設(shè)有兩組液壓機(jī)構(gòu)(4)，試驗管道(1)承載在兩組液壓機(jī)構(gòu)(4)上并通過緊固件與之固定連接；所述兩組液壓機(jī)構(gòu)(4)用于模擬試驗管道(1)在受到振動的狀態(tài)；

試驗管道(1)的一端密封，另一端連接加壓系統(tǒng)，加壓系統(tǒng)給試驗管道(1)內(nèi)提供氣壓或者液壓，用于模擬天然氣管道內(nèi)輸送的氣體或者液體；

兩組液壓機(jī)構(gòu)(4)和加壓系統(tǒng)分別信號連接工控計算機(jī)(9)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述模擬天然氣管道受振動和彎矩荷載的試驗裝置，其特征在于，所述液壓機(jī)構(gòu)(4)包括，液壓缸(4.1)、位移傳感器(8)、電液伺服閥(6)、液壓油源控制系統(tǒng)(5)和振動控制器(7)；

所述液壓缸(4.1)的上油腔和下油腔分別通過管路連接電液伺服閥(6)，所述電液伺服閥(6)通過管路連接液壓油源控制系統(tǒng)(5)；

所述位移傳感器(8)、電液伺服閥(6)和液壓油源控制系統(tǒng)(5)分別與振動控制器(7)信號連接；所述振動控制器(7)信號連接工控計算機(jī)(9)；所述工控計算機(jī)(9)通過對振動控制器(7)的控制，使液壓缸(4.1)的活塞桿完成所需伸縮行程、伸縮速度和伸縮頻率，以模擬試驗管道(1)在受到振動時的狀態(tài)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述模擬天然氣管道受振動和彎矩荷載的試驗裝置，其特征在于，所述加壓系統(tǒng)包括壓縮機(jī)(10)、增壓泵(11)、壓力控制器(12)、第一壓力傳感器(13)、第二壓力傳感器(14)；

所述壓縮機(jī)(10)通過工質(zhì)輸送管連接試驗管道(1)的未密封端，所述增壓泵(11)設(shè)置于工質(zhì)輸送管的管路上，在壓縮機(jī)(10)至增壓泵(11)的工質(zhì)輸送管管路上設(shè)有第一壓力傳感器(13)，在增壓泵(11)至連接試驗管道(1)的工質(zhì)輸送管管路上設(shè)有第二壓力傳感器(14)；

所述第一壓力傳感器(13)和第二壓力傳感器(14)分別與壓力控制器(12)信號連接；所述壓力控制器(12)信號連接工控計算機(jī)(9)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述模擬天然氣管道受振動和彎矩荷載的試驗裝置，其特征在于，所述外壓桿組件(3)包括外壓桿(3.1)、外壓板(3.2)、絲杠(3.3)、絲杠連接板(3.4)；

所述外壓桿(3.1)的下端連接底座(2)的端部，外壓桿(3.1)的上端依次穿過外壓板(3.2)和絲杠連接板(3.4)；所述外壓板(3.2)置于試驗管道(1)的上方；所述絲杠(3.3)設(shè)置在絲杠連接板(3.4)的中部，絲杠(3.3)與絲杠連接板(3.4)之間采用螺紋配合；當(dāng)轉(zhuǎn)動絲杠(3.3)使其向下運(yùn)動時，使試驗管道(1)的兩端向下運(yùn)動發(fā)生彎曲變形，以模擬試驗管道(1)受到彎矩荷載時的彎曲變形測試。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述模擬天然氣管道受振動和彎矩荷載的試驗裝置，其特征在于，所述試驗管道(1)承載在兩組液壓機(jī)構(gòu)(4)上并通過緊固件與之固定連接，其中，該緊固件包括固定在液壓缸(4.1)的活塞桿端部的支撐彎模(4.3)和卡扣(4.4)，所述試驗管道(1)被限制在支撐彎模(4.3)于卡扣(4.4)之間。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述模擬天然氣管道受振動和彎矩荷載的試驗裝置，其特征在于，所述支撐彎模(4.3)和卡扣(4.4)與試驗管道(1)的接觸面為面接觸。

7.一種模擬天然氣管道受振動和彎矩荷載的方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1至6中任一項所述模擬天然氣管道受振動和彎矩荷載的試驗裝置實現(xiàn)，具體包括如下步驟：

模擬試驗管道(1)受到彎矩荷載時的彎曲變形測試步驟

由位于底座(2)兩端的外壓桿組件(3)對試驗管道(1)兩端施加載荷使其彎曲變形，即外壓板(3.2)壓在試驗管道(1)的上表面，通過旋轉(zhuǎn)絲杠(3.3)的端部與外壓板(3.2)相抵，并使其推動試驗管道(1)向下運(yùn)動，從而使試驗管道(1)的兩端向下運(yùn)動發(fā)生彎曲變形；完成模擬試驗管道(1)受到彎矩荷載時的彎曲變形測試；

模擬試驗管道(1)內(nèi)壓測試步驟

按照試驗要求，在工控計算機(jī)(9)輸入對應(yīng)指令，控制壓縮機(jī)(10)和增壓泵(11)對試驗管道(1)內(nèi)進(jìn)行加壓，加壓是指氣壓或者液壓；通過第一壓力傳感器(13)和第二壓力傳感器(14)監(jiān)測和反饋壓力信息，壓力控制器(12)根據(jù)監(jiān)測和反饋到的壓力信息，對加壓系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使試驗管道(1)內(nèi)的液體或者氣體壓力達(dá)到試驗要求并保持穩(wěn)定；完成模擬試驗管道(1)內(nèi)壓測試；

模擬試驗管道(1)在受到振動荷載時的步驟

在工控計算機(jī)(9)輸入試驗要模擬的振動波形的控制信號，工控計算機(jī)(9)給電液伺服閥(6)發(fā)出控制信號，控制兩組液壓缸(4.1)動作，即控制液壓缸(4.1)的活塞桿完成所需的伸縮速度和伸縮頻率動作，驅(qū)動試驗管道(1)發(fā)生振動；同時，利用位移傳感器(8)對液壓缸(4.1)活塞桿的伸縮行程進(jìn)行監(jiān)測和反饋，工控計算機(jī)(9)根據(jù)反饋信號進(jìn)行活塞桿的位置伺服控制，使液壓缸(4.1)有穩(wěn)定的輸出，并得到實驗所需要的波形圖；完成模擬試驗管道(1)在受到振動時的測試。