[发明专利]一种模拟天然气管道受振动和弯矩荷载的试验装置及方法

权利要求书

1.一种模拟天然气管道受振动和弯矩荷载的试验装置，其特征在于包括

底座(2)；

分别设置在底座(2)两端的用于给试验管道(1)的两端提供下压力矩的外压杆组件(3)，以模拟试验管道(1)受到弯矩荷载时的弯曲变形；

设置在底座(2)中部设有两组液压机构(4)，试验管道(1)承载在两组液压机构(4)上并通过紧固件与之固定连接；所述两组液压机构(4)用于模拟试验管道(1)在受到振动的状态；

试验管道(1)的一端密封，另一端连接加压系统，加压系统给试验管道(1)内提供气压或者液压，用于模拟天然气管道内输送的气体或者液体；

两组液压机构(4)和加压系统分别信号连接工控计算机(9)。

2.根据权利要求1所述模拟天然气管道受振动和弯矩荷载的试验装置，其特征在于，所述液压机构(4)包括，液压缸(4.1)、位移传感器(8)、电液伺服阀(6)、液压油源控制系统(5)和振动控制器(7)；

所述液压缸(4.1)的上油腔和下油腔分别通过管路连接电液伺服阀(6)，所述电液伺服阀(6)通过管路连接液压油源控制系统(5)；

所述位移传感器(8)、电液伺服阀(6)和液压油源控制系统(5)分别与振动控制器(7)信号连接；所述振动控制器(7)信号连接工控计算机(9)；所述工控计算机(9)通过对振动控制器(7)的控制，使液压缸(4.1)的活塞杆完成所需伸缩行程、伸缩速度和伸缩频率，以模拟试验管道(1)在受到振动时的状态。

3.根据权利要求1所述模拟天然气管道受振动和弯矩荷载的试验装置，其特征在于，所述加压系统包括压缩机(10)、增压泵(11)、压力控制器(12)、第一压力传感器(13)、第二压力传感器(14)；

所述压缩机(10)通过工质输送管连接试验管道(1)的未密封端，所述增压泵(11)设置于工质输送管的管路上，在压缩机(10)至增压泵(11)的工质输送管管路上设有第一压力传感器(13)，在增压泵(11)至连接试验管道(1)的工质输送管管路上设有第二压力传感器(14)；

所述第一压力传感器(13)和第二压力传感器(14)分别与压力控制器(12)信号连接；所述压力控制器(12)信号连接工控计算机(9)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述模拟天然气管道受振动和弯矩荷载的试验装置，其特征在于，所述外压杆组件(3)包括外压杆(3.1)、外压板(3.2)、丝杠(3.3)、丝杠连接板(3.4)；

所述外压杆(3.1)的下端连接底座(2)的端部，外压杆(3.1)的上端依次穿过外压板(3.2)和丝杠连接板(3.4)；所述外压板(3.2)置于试验管道(1)的上方；所述丝杠(3.3)设置在丝杠连接板(3.4)的中部，丝杠(3.3)与丝杠连接板(3.4)之间采用螺纹配合；当转动丝杠(3.3)使其向下运动时，使试验管道(1)的两端向下运动发生弯曲变形，以模拟试验管道(1)受到弯矩荷载时的弯曲变形测试。

5.根据权利要求4所述模拟天然气管道受振动和弯矩荷载的试验装置，其特征在于，所述试验管道(1)承载在两组液压机构(4)上并通过紧固件与之固定连接，其中，该紧固件包括固定在液压缸(4.1)的活塞杆端部的支撑弯模(4.3)和卡扣(4.4)，所述试验管道(1)被限制在支撑弯模(4.3)于卡扣(4.4)之间。

6.根据权利要求5所述模拟天然气管道受振动和弯矩荷载的试验装置，其特征在于，所述支撑弯模(4.3)和卡扣(4.4)与试验管道(1)的接触面为面接触。

7.一种模拟天然气管道受振动和弯矩荷载的方法，其特征在于，采用权利要求1至6中任一项所述模拟天然气管道受振动和弯矩荷载的试验装置实现，具体包括如下步骤：

模拟试验管道(1)受到弯矩荷载时的弯曲变形测试步骤

由位于底座(2)两端的外压杆组件(3)对试验管道(1)两端施加载荷使其弯曲变形，即外压板(3.2)压在试验管道(1)的上表面，通过旋转丝杠(3.3)的端部与外压板(3.2)相抵，并使其推动试验管道(1)向下运动，从而使试验管道(1)的两端向下运动发生弯曲变形；完成模拟试验管道(1)受到弯矩荷载时的弯曲变形测试；

模拟试验管道(1)内压测试步骤

按照试验要求，在工控计算机(9)输入对应指令，控制压缩机(10)和增压泵(11)对试验管道(1)内进行加压，加压是指气压或者液压；通过第一压力传感器(13)和第二压力传感器(14)监测和反馈压力信息，压力控制器(12)根据监测和反馈到的压力信息，对加压系统进行调节，使试验管道(1)内的液体或者气体压力达到试验要求并保持稳定；完成模拟试验管道(1)内压测试；

模拟试验管道(1)在受到振动荷载时的步骤

在工控计算机(9)输入试验要模拟的振动波形的控制信号，工控计算机(9)给电液伺服阀(6)发出控制信号，控制两组液压缸(4.1)动作，即控制液压缸(4.1)的活塞杆完成所需的伸缩速度和伸缩频率动作，驱动试验管道(1)发生振动；同时，利用位移传感器(8)对液压缸(4.1)活塞杆的伸缩行程进行监测和反馈，工控计算机(9)根据反馈信号进行活塞杆的位置伺服控制，使液压缸(4.1)有稳定的输出，并得到实验所需要的波形图；完成模拟试验管道(1)在受到振动时的测试。