[发明专利]一种油气管道局部屈曲实验装置及方法

权利要求书

1.一种油气管道局部屈曲实验装置，其特征在于：包括管道弯曲装置；所述管道弯曲装置包括支撑架、旋转件、传动链件、第一伸缩件、第二伸缩件和驱动系统；

两所述旋转件间隔转动地设置在所述支撑架上，两所述旋转件上均形成有放置待测管道的弧形空隙；两所述传动链件对应绕设在两所述旋转件上，所述传动链件和旋转件之间为传动配合，两所述传动链件的两第一自由端之间通过所述第一伸缩件连接，两所述传动链件的两第二自由端之间通过所述第二伸缩件连接，所述第一伸缩件和第二伸缩件的朝向相同；所述驱动系统与所述第一伸缩件和第二伸缩件连接，所述驱动系统用于驱动所述第一伸缩件和第二伸缩件同步反向伸缩运动。

2.如权利要求1所述的一种油气管道局部屈曲实验装置，其特征在于：所述旋转件包括间隔平行分布的旋转轮和配重盘，所述旋转轮和配重盘之间同轴穿设有支撑轴，所述支撑轴的两端分别通过轴承和轴承支座固定在所述支撑架上，在所述旋转轮和配重盘的上半圆之间设置四根圆轴，四根所述圆轴在所述旋转轮和配重盘的上半圆周上呈间隔45度的不同方向设置，每根所述圆轴的两端通过两轴承分别固定在所述旋转轮和配重盘上，在每根所述圆轴上且靠近配重盘一侧套设有套筒，所述套筒能够相对于所述圆轴转动，所述套筒的外径自其中部向两端逐渐增大，所述四个圆轴上的四个套筒之间的间隙构成放置待测管道的弧形空隙。

3.如权利要求1或2所述的一种油气管道局部屈曲实验装置，其特征在于：还包括管道变形数据采集装置，所述管道变形数据采集装置包括外部框架、弹簧、固定块、测距模块和连接架；所述外部框架呈环形结构，所述固定块呈扇形结构，若干所述固定块均匀布置在所述外部框架内的同一圆周方向上，所述固定块通过所述弹簧固定在所述外部框架的内壁上，在每相邻的两所述固定块之间布置一测距模块，所述测距模块通过所述连接架固定在外部框架的内壁上。

4.如权利要求1或2所述的一种油气管道局部屈曲实验装置，其特征在于：还包括应力应变数据采集装置，所述应力应变数据采集装置包括应力片以及与所述应力片连接的应力仪。

5.如权利要求2所述的一种油气管道局部屈曲实验装置，其特征在于：

在所述旋转轮和配重盘的下半圆之间设置至少一圆轴，所述圆轴的两端通过两轴承分别固定在所述旋转轮和配重块上；所述配重盘呈圆形，且所述配重盘的直径与所述旋转轮的直径相同，所述轴承支座位置可调地安装在所述支撑架上。

6.如权利要求1所述的一种油气管道局部屈曲实验装置，其特征在于：所述第一伸缩件和第二伸缩件均采用液压缸，所述驱动系统包括与液压缸连接的液压泵站，设置在所述液压泵站上的溢流阀、换向阀和节流阀，以及控制所述液压泵站运行的控制箱。

7.如权利要求2所述的一种油气管道局部屈曲实验装置，其特征在于：

所述旋转轮采用链轮，所述传动链件采用链条。

8.如权利要求3所述的一种油气管道局部屈曲实验装置，其特征在于：所述测距模块选用单点相位激光测距传感器模块。

9.如权利要求2所述的一种油气管道局部屈曲实验装置，其特征在于：还包括中间杆件，所述中间杆件的至少部分杆段的外壁与所述套筒的外壁相适配。

10.一种基于权利要求3所述装置的油气管道局部屈曲实验方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)利用管道变形数据采集装置对待测管道进行初始椭圆度测量；

将管道变形数据采集装置套设在待测管道的外部，若干固定块周向均布于待测管道的外周壁上，然后驱动外部框架沿待测管道的轴向运动，若干测距模块从各个方位采集待测管道的直径数据，并传输至上位机；

2)通过驱动系统控制第一伸缩件作伸出运动，控制第二伸缩件作收缩运动，直至第一伸缩件完全伸出，第二伸缩件完全收缩；然后，通过驱动系统控制第一伸缩件和第二伸缩件作伸缩运动，使得两旋转件上的弧形空隙位置相平齐；

3)将待测管道放入管道弯曲装置内，待测管道的两侧分别卡设于两旋转件上的弧形空隙内，然后，根据需要在待测管道上等距贴上应变片，与应变片连接的应变仪与上位机相连；

4)通过驱动系统控制第一伸缩件作收缩运动，第二伸缩件作伸出运动，驱动传动链件运动，进而带动旋转件转动，为待测管道施加弯矩作用；

5)待上位机采集到待测管道上所贴应变片通过应变仪反馈的局部屈曲应力应变数据后，关闭驱动系统；将管道变形数据采集装置套设在待测管道的外部，并驱动管道变形数据采集装置沿待测管道的轴向运动，采集实验后待测管道的直径数据，并传输至上位机，至此完成弯矩作用下油气管道局部屈曲实验。