[发明专利]一种管道弯头角度高精度测量工具及测量方法

说明书

本发明公开一种管道弯头角度高精度测量工具及测量方法，其包括相转动连接的第一测量杆件和第二测量杆件，第一测量杆件和第二测量杆件远离连接部端部均设有第三测量杆件，第一测量杆件与位于同一侧的第三测量杆件转动连接，第二测量杆件和位于同一侧的第三测量杆件转动连接；第一测量杆件的一端设有第一角度主尺，另一端设有第一游标尺，第二测量杆件的一端设有第二游标尺，另一端有第三游标尺，以测量第一测量杆件和第二测量杆件之间的夹角；每个第三测量杆件上套设定位件，定位件与第三测量杆件转动连接，以测量定位件绕第三测量杆件的旋转角度。本发明提供的测量工具实现管道外表面任何方位精确定位测量，满足复杂环境需求，极大提高测量精度。

技术领域

本发明涉及管道弯头角度测量领域，尤其涉及一种管道弯头角度高精度测量工具及测量方法。

背景技术

工业管道在电力、化工、能源等领域被广泛运用，管道弯头是管道系统中比较特殊的部件，通过弯头连接直管段，起到改变管道走向的作用，形成具有空间结构的管网，从而实现向不同方向、不同位置传输介质的功能。与此同时，管道弯头也是管道系统中结构强度最薄弱的环节。在内外部载荷共同作用下，尤其是存在水锤、气锤等瞬态载荷冲击工况时，弯头往往较直管段更容易发生变形和破坏。管道相对其他结构比较特殊，其没有明确的棱角、棱边，这给弯头角度(亦即弯头所连接的两段直管段的轴线之间的夹角)的测量造成了困难。

弯头是管道系统中结构强度较为薄弱的环节，在内外部载荷的长期作用和一些瞬态冲击载荷作用下很容易发生变形。针对正在运行的管道系统，个别弯头发生变形时为了避免巨大的经济损失并不希望立即将其停止运行，更希望能对弯头的变形量进行精确测量和分析，定量评估变形弯头的安全余量。

在役管道弯头角度的精确测量存在以下几个难点：(1)不能精确定位管道弯头前后直管段的中轴线，管道弯头角度亦即弯头前后直管段的中轴线之间的角度。但是由于管道没有明确的棱边，中轴线位于管道内部且是虚拟的直线，如何在管道外表面上精确定位管道中轴线的方向，确保所测量的角度即使管道中轴线之间的角度，是精确测量弯头角度必须解决的一个难点；(2)所有发明都只适用于管道上某一特定方位进行测量，不能满足现场复杂环境的测量需求，电力和化工行业的管道，由于厂房相对较小，厂房内部管道、设备以及其他结构布置紧密，目前已有的弯头角度测量方法或工具只能从管道外表面某一特定位置进行测量，这类方法或工具往往会因为现场其他管道、设备以及其他结构的阻碍而在现场无法实施和运用；(3)角度测量的精度不高，工程上，管道弯头角度的测量往往以度为最小单位，较粗糙地测量管道弯头的角度，但是如果需要测量弯头角度的变形量，以度为单位则精度过低，无法捕捉弯头角度的微小变形量。

通过全面的检索，目前还没有能实现弯头角度高精度测量的发明和相关文献。大量管道弯头角度测量工具都只能精确到度，且存在不能精确定位中轴线以及只能在管道上较为单一的方位进行测量的共性问题。比如专利CN201320141753《弯管角度测量仪》以及CN201621476355《弯头量尺》均采用两把一端铰接的双直尺和量角器构成弯头的测量工具，这种结构形式的弯头角度测量装置仅限于在弯头的外侧表面进行测量，通过将两直尺与弯头所连接的直管段外侧表面与弯头中心线所在面的交线接触进行测量。该类方案仅限于管道外侧表面测量且并不能精确定位直管段的中轴线，同时测量精度也不足。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种管道弯头角度高精度测量工具及测量方法，以提高检测精度并满足现场复杂环境需求，所述技术方案如下：

本发明提供了一种管道弯头角度高精度测量工具，其包括相转动连接的第一测量杆件和第二测量杆件，所述第一测量杆件和第二测量杆件远离连接部的端部均设置有第三测量杆件，所述第一测量杆件与位于同一侧的第三测量杆件相转动连接，所述第二测量杆件和位于同一侧的第三测量杆件相转动连接；所述第一测量杆件的一端设置有第一角度主尺，另一端设置有第一游标尺，所述第二测量杆件的一端设置有第二游标尺，另一端设置有第三游标尺，所述第一角度主尺与第二游标尺相匹配，以用于测量所述第一测量杆件轴线和第二测量杆件轴线之间的夹角；