[发明专利]一种考虑预应力影响的深水管道湿模态试验系统及方法

说明书

本发明实施例涉及一种考虑预应力影响的深水管道湿模态试验系统及方法，所述系统包括：试验水压加载子系统、试验轴向载荷子系统、力锤激励子系统、数据采集子系统、试验管件及配套附件；所述试验水压加载子系统用于实现所述试验管件周围高压水环境模拟，包括压力舱和注水加压及稳压装置；所述试验轴向载荷子系统用于实现所述试验管件轴向拉力、轴向压力和轴向扭矩的加载，包括轴向加载连接轴、扭矩加载装置和轴力加载装置；所述力锤激励子系统用于实现力锤激励及控制，包括液压力锤加载油缸及控制装置，力传感器和锤头；所述数据采集子系统为传感器和配套的数据采集仪，所述配套附件包括端部法兰和铰接法兰。

技术领域

本发明实施例涉及海洋工程振动测试技术领域，尤其涉及一种考虑预应力影响的深水管道湿模态试验系统及方法。

背景技术

深水油气输送管道是海洋油气资源开发的“生命线”，在复杂外界激励作用下结构产生的响应会影响深水油气输送管道的正常工作，甚至产生结构破坏和石油泄漏等灾难性后果。对于深水油气输送管道，所处的高压水环境和可能受到的轴力、扭矩等引起的预应力会对深水油气输送管道的振动特性产生明显的影响。因此，考虑预应力影响的深水管道湿模态振动特性分析具有非常重要的实际工程应用价值。

现今国内外深水管道湿模态试验技术相关研究存在的不足之处主要体现在以下方面：1、现有的深水管道湿模态试验技术，主要用于有限潜深管道或者内部装油管道的湿模态试验，不能模拟深水管道实际工况中的高压水环境，更不能实现深水管道可能受到的外部水压、轴力和扭矩的联合加载；2、现有的深水管道湿模态试验技术较多使用加速度传感器或者位移传感器，应用于深水结构需进行水密和保护壳防护等处理，不仅增大试验成本和操作难度，还影响试验的准确性。

发明内容

鉴于此，为解决现有技术中的问题，本发明实施例提供了一种考虑预应力影响的深水管道湿模态试验系统及方法。

本发明实施例提供了一种考虑预应力影响的深水管道湿模态试验系统，所述系统包括：试验水压加载子系统、试验轴向载荷子系统、力锤激励子系统、数据采集子系统、试验管件及配套附件；

所述试验水压加载子系统用于实现所述试验管件周围高压水环境模拟，包括压力舱和注水加压及稳压装置；

所述试验轴向载荷子系统用于实现所述试验管件轴向拉力、轴向压力和轴向扭矩的加载，包括轴向加载连接轴、扭矩加载装置和轴力加载装置；

所述力锤激励子系统用于实现力锤激励及控制，包括液压力锤加载油缸及控制装置，力传感器和锤头；

所述数据采集子系统为传感器和配套的数据采集仪，所述配套附件包括端部法兰和铰接法兰。

在一个可选的实施方式中，所述压力舱由舱体(6)、首舱盖(2)、尾舱盖(12)、首舱盖开合锁(1)和首舱盖支撑座(3)组成；

所述舱体(6)首端设有所述首舱盖(2)，由所述首舱盖开合锁(1)启闭，用于所述试验管件进出所述舱体(6)，所述舱体(6)包括内径固定的圆筒；

所述首舱盖(2)设有法兰盘，用于与所述试验管件的端部法兰(5)或者铰接用固定法兰(10)连接；

所述舱体(6)尾端由所述尾舱盖(12)长期密封，所述尾舱盖(12)上设有通孔，通孔上水密安装有所述轴向加载连接轴(11)。

在一个可选的实施方式中，所述轴向加载连接轴(11)一端与所述扭矩加载装置(14)连接，用于传递扭矩和轴力，另一端设有法兰盘，用于与所述试验管件的端部法兰(5)或者铰接用固定法兰(10)连接；

所述轴力加载装置(15)与所述扭矩加载装置(14)连接，且采用液压控制。

在一个可选的实施方式中，所述力传感器内置于所述液压力锤加载油缸(7)中，用于测量所述锤头(8)的输出力；