CN103592094A - 一种流致管束振动实验装置 - Google Patents

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Abstract

一种流致管束振动实验装置，包括壳体状的流致振动实验装置，所述的流致振动实验装置内部带有由支撑板支撑的管束，流致振动实验装置的两端为法兰盘，流致振动实验装置的内部设置有加速度传感器，流致振动实验装置的上方通过顺次带有压力表、流量计以及第一阀门的管道同水泵相连接，水泵还通过带有第二阀门的管道同水箱相连接，水箱通过带有第三阀门的管道同流致振动实验装置的底部相连接，水箱和第三阀门之间的管道同流量计以及第一阀门之间的管道通过带有第四阀门的管道相连接。真正实现了一种有效的流致管束振动实验装置。

Description

一种流致管束振动实验装置
技术领域
本发明涉及一种流致管束振动力学分析装置技术领域，具体涉及一种流致管束振动实验装置。
背景技术
流体导致管束振动造成的灾难事故时有发生。在海洋平台、核电站、石油石化这样的工业中，海洋从式井组隔水管、换热器管束在流体作用下，可能诱导管束振动过大，引起管束之间碰撞，从而导致管束失效。从上世纪60年代至今，流致管束振动力学分析一直是管束设计最活跃的基础研究领域之一。本实验装置设计的目的为模拟流致管束振动的发生过程，检测并分析振动的数据，为理论研究做好实验基础。
发明内容
本发明的目的提供一种流致管束振动实验装置，包括壳体状的流致振动实验装置，所述的流致振动实验装置内部带有由支撑板支撑的管束，流致振动实验装置的两端为法兰盘，流致振动实验装置的内部设置有加速度传感器，流致振动实验装置的上方通过顺次带有压力表、流量计以及第一阀门的管道同水泵相连接，水泵还通过带有第二阀门的管道同水箱相连接，水箱通过带有第三阀门的管道同流致振动实验装置的底部相连接，水箱和第三阀门之间的管道同流量计以及第一阀门之间的管道通过带有第四阀门的管道相连接。真正实现了一种有效的流致管束振动实验装置。
为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种流致管束振动实验装置的解决方案，具体如下：
一种流致管束振动实验装置，包括壳体状的流致振动实验装置1，所述的流致振动实验装置1内部带有由支撑板支撑的管束，流致振动实验装置1的两端为法兰盘101，流致振动实验装置1内部设置有加速度传感器7，流致振动实验装置1的上方通过顺次带有压力表2、流量计3以及第一阀门B的管道同水泵5相连接，水泵5还通过带有第二阀门A的管道同水箱6相连接，水箱6通过带有第三阀门D的管道同流致振动实验装置1的底部相连接，水箱6和第三阀门D之间的管道同流量计3以及第一阀门B之间的管道通过带有第四阀门C的管道相连接。
所述的水泵5为2ZDK-20自吸式离心泵，所述的加速度传感器7为YD21加速度传感器，所述的压力表2为YTZ-150压力表，所述的流量计3为EMF5000电磁流量计，所述的第一阀门B、第二阀门A、第三阀门D以及第四阀门C均为球阀。
流致振动实验装置1的上方通过顺次带有压力表2、流量计3以及第一阀门B的管道同水泵5相连接的连接处、水泵5通过带有第二阀门A的管道同水箱6相连接的连接处、，水箱6通过带有第三阀门D的管道同流致振动实验装置1的底部相连接的连接处同水箱6和第三阀门D之间的管道同流量计3以及第一阀门B之间的管道通过带有第四阀门C的管道相连接的连接处均采用软管连接200的结构。
所述的法兰盘101同支撑板能够完成四种流动角的实验，四种流动角的实验分别为法兰盘101同支撑板三角形排列下的30度流动角和60度流动角，以及法兰盘101同支撑板四边形排列下的45度流动角和90度流动角。
本发明与现有技术相比还具有高效、精准、灵活以及安全的有益效果，另外此发明所有动作连贯运作设定3 秒钟一次，超过人工操作产能40%--50%，杜绝工伤致残事故。电控方面采用伺服***使机器运作速度加快、省电，达到节能环保作用。特别是翻转运动机构、执行端旋转运动机构和垂直运动机构的设计方案，使客户在原有的制造方式上节省机器投资、模具投资40% 以上。
附图说明
图1为本发明的流致管束振动实验装置的实验***图。
图2为本发明的流致管束振动实验装置的结构示意图。
图3为本发明的流致管束振动实验装置的方案设计理论框图。
图4为本发明的法兰盘同支撑板三角形排列下的30度流动角和60度流动角结构示意图，图4（a）为法兰盘同支撑板三角形排列下的30度流动角结构示意图，图4（b）为法兰盘同支撑板三角形排列下的60度流动角结构示意图。
图5为本发明的法兰盘同支撑板四边形排列下的90度流动角和45度流动角结构示意图，图5（a）为法兰盘同支撑板四边形排列下的90度流动角结构示意图，图5（b）为法兰盘同支撑板四边形排列下的45度流动角结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对发明内容作进一步说明：
参照图1-图2所示，包括壳体状的流致振动实验装置1，所述的流致振动实验装置1内部带有由支撑板支撑的管束，流致振动实验装置1的两端为法兰盘101，流致振动实验装置1的内部设置有加速度传感器7，流致振动实验装置1的上方通过顺次带有压力表2、流量计3以及第一阀门B的管道同水泵5相连接，水泵5还通过带有第二阀门A的管道同水箱6相连接，水箱6通过带有第三阀门D的管道同流致振动实验装置1的底部相连接，水箱6和第三阀门D之间的管道同流量计3以及第一阀门B之间的管道通过带有第四阀门C的管道相连接。所述的水泵5为2ZDK-20自吸式离心泵，所述的加速度传感器7为YD21加速度传感器，所述的压力表2为YTZ-150压力表，所述的流量计3为EMF5000电磁流量计，所述的第一阀门B、第二阀门A、第三阀门D以及第四阀门C均为球阀。流致振动实验装置1的上方通过顺次带有压力表2、流量计3以及第一阀门B的管道同水泵5相连接的连接处、水泵5通过带有第二阀门A的管道同水箱6相连接的连接处、，水箱6通过带有第三阀门D的管道同流致振动实验装置1的底部相连接的连接处同水箱6和第三阀门D之间的管道同流量计3以及第一阀门B之间的管道通过带有第四阀门C的管道相连接的连接处均采用软管连接200的结构。所述的法兰盘101同支撑板能够完成四种流动角的实验，四种流动角的实验分别为法兰盘101同支撑板三角形排列下的30度流动角和60度流动角，以及法兰盘101同支撑板四边形排列下的45度流动角和90度流动角。
本发明的工作原理为图1箭头所示，先将水箱6中注满水，之后启动水泵5打开第一阀门B，关闭第三阀门D，让壳体状的流致振动实验装置1中先积满水，之后，调节第三阀门D与分流管路的第四阀门C，使流体在壳体状的流致振动实验装置1中影响管束，当流速达到一定范围时就会引起管束共振，此时，通过在管束中间安装的传感器记录振动的数据。在整套实验***中，如图3所示输入的量有管束（包括材料、尺寸、排列方式、节径比）和流速，输出的量为管束振动的状态（包括管束关键点的速度、位移、加速度）。
另外在实验过程中，要求有几个量是可以变化的。1.用支撑板调节管束的有效长度；2.通过旋转端盖的位置来调整管束的流动角；3.尺寸不变，更换不同材料的管束；4.通过更换管束密封垫与支撑板调节管束的外径；5.管束外径保持不变，通过更换管束调节管束壁厚；本套实验装置中，首先要实现变化的是1.有效长度、2.流动角、3.材料。其他变量在实验结束后如有需要再进行设计。这样具体操作方法如下：
1)管束在壳体中由支撑板支撑，通过调节两个支撑板之间的距离可调节流体作用在管束上的有效长度。
2)壳体上法兰盘的结构原理图如图4和图5所示。该结构可以实现两组端盖和支撑板完成四种流动角（流速方向与相邻管束中心连线的最小夹角）的实验，能够节约试验成本，简化实验过程。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (4)

1. 一种流致管束振动实验装置，其特征在于包括壳体状的流致振动实验装置（1），所述的流致振动实验装置（1）内部带有由支撑板支撑的管束，流致振动实验装置（1）的两端为法兰盘（101），流致振动实验装置（1）的内部设置有加速度传感器（7），流致振动实验装置（1）的上方通过顺次带有压力表（2）、流量计（3）以及第一阀门（B）的管道同水泵（5）相连接，水泵（5）还通过带有第二阀门（A）的管道同水箱（6）相连接，水箱（6）通过带有第三阀门（D）的管道同流致振动实验装置（1）的底部相连接，水箱（6）和第三阀门（D）之间的管道同流量计（3）以及第一阀门（B）之间的管道通过带有第四阀门（C）的管道相连接。
2. 根据权利要求1所述的流致管束振动实验装置，其特征在于所述的水泵（5）为2ZDK-20自吸式离心泵，所述的加速度传感器（7）为YD21加速度传感器，所述的压力表（2）为YTZ-150压力表，所述的流量计（3）为EMF5000电磁流量计，所述的第一阀门（B）、第二阀门（A）、第三阀门（D）以及第四阀门（C）均为球阀。
3. 根据权利要求1或权利要求2所述的流致管束振动实验装置，其特征在于流致振动实验装置（1）的上方通过顺次带有压力表（2）、流量计（3）以及第一阀门（B）的管道同水泵（5）相连接的连接处、水泵（5）通过带有第二阀门（A）的管道同水箱（6）相连接的连接处、水箱（6）通过带有第三阀门（D）的管道同流致振动实验装置（1）的底部相连接的连接处同水箱（6）和第三阀门（D）之间的管道同流量计（3）以及第一阀门（B）之间的管道通过带有第四阀门（C）的管道相连接的连接处均采用软管连接（200）的结构。
4. 根据权利要求1或权利要求2所述的流致管束振动实验装置，其特征在于所述的法兰盘（101）同支撑板能够完成四种流动角的实验，四种流动角的实验分别为法兰盘（101）同支撑板三角形排列下的30度流动角和60度流动角，以及法兰盘（101）同支撑板四边形排列下的45度流动角和90度流动角。
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