[发明专利]一种管束结构流致振动的非接触位移测试方法

说明书

本发明公开了一种管束结构流致振动的非接触位移测试方法，本方法合理地选择管束结构管支撑处作为测点，然后在测点设置相应的可以实现非接触式测量的位移传感器，通过位移传感器准确测得测点在液体冲刷环境下的切向和法向位移，通过分析得到的位移数据，根据相关理论公式计算管的体积磨损率，进行管的磨损量及预期寿命的预测，同时为管束结构的微动磨损试验提供数据输入。本发明是一种易实施，测量精度高，可靠性高的非接触式位移测量方法。

技术领域

本发明属于管束结构流致振动测试领域，具体涉及一种管束结构流致振动的非接触位移测试方法。

背景技术

管束结构通常应用场所为管壳式换热器，即管内外不同温度流体的换热，一般来说流速越快，换热效率越高，但流速过高可能产生流致振动，影响安全性能，换热器分为管程和壳程，属于压力容器。在化工能源，发电领域应用广泛，一般包括管板、壳体、管束、折流板、封头等部件，管束结构作为管侧，在外面加上外壳密封成压力容器。

因为管束结构在流体的激励下会诱发振动，此时管与管支撑板处也会发生切向和法向的相对移动，虽然两者之间相对位移很小，但长期的流致振动作用和两者材料力学性能的差异性，有可能会发生管束磨损破坏现场，从而导致严重后果。因此有必要给出管束结构的服役年限，确保在使用寿命范围内不会出现管磨破现象。

当前采用的解决方法，是通过试验测量得到管支撑处的相对位移量，然后以此开展管的微动磨损试验或进行相关理论模型计算，从而得到使用寿命数据。

然而，针对管支撑处位移量的测量，目前本领域内尚未形成统一标准。但是，本领域技术人员都知晓在流体冲刷这种恶劣测试环境下，进行流致振动的管束结构位移测量是相当困难的，因为需要考虑长期最大测试流速下位移传感器的稳定性能，所以必须从测试成本和测试精度两个方面去考虑，但是并没有可依据参考。

综合考虑以上因素，因此需要提出可行性高、可实现水下测量、精度高的非接触式位移测量方法，具备同时测量管束结构管支撑处切向和法向位移的能力。

发明内容

本发明提供的一种管束结构流致振动的非接触位移测试方法，能够实现流体冲刷环境下管束结构管支撑处切向和法向位移的非接触式测量，不仅易实施，而且测量精度高，可靠性高，为微动磨损试验领域提供了先进可靠的位移测量方法。

本发明的技术方案如下：

一种管束结构流致振动的非接触位移测试方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一，考虑管束结构形式，在试验件上选取预期位移较大的测试管的支撑板处作为测点，通常情况下流速较大或管跨距较长的跨中位置为位移较大的区域；其中，所述测点至少包括入口流速大的支撑板处和跨距长的跨中位置的支撑板处；

步骤二，在选择作为测点的测试管外壁安装位移传感器，信号连接线分别从非测试管内引出并与位移传感器连接；

步骤三，在管束结构的端部，从非测试管引出的传感器的各信号连接线均通过接插件密封连接至信号采集系统，配合测试验证信号传输是否正常；

步骤四，封闭管束结构后，持续加水压一段时间，检查接插件密封效果，并测试加水压后的位移传感器信号；

步骤五，当接插件密封效果达到预期效果，且水压测试正常后，将试验件置于测试台架上，连入水循环系统，并测试不同流速工况下，作为测点的各支撑板处的位移，每次采集时间至少2min，每种工况的重复次数至少5次；其中，流速工况大小与试验要求的流速有关，一般按照额定流速为100％计算，有20％，40％。60％，80％，100％，120％等等多种工况；