CN111307836B - 一种地震波载荷下pe管性能测试装置 - Google Patents
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Abstract
一种地震波载荷下PE管性能测试装置及其工作方法,包括地震波发射模块、性能测试模块、计算机,地震波发射模块包括横波发射装置、纵波发射装置,横波发射装置一端与测试箱侧面固结,测试箱放置于导轨上,随横波发射装置作用沿导轨移动;纵波发射装置放置于四个支架内,上端与工作台下端固结,测试平台在纵波发射装置作用下沿竖直方向移动。测试箱连接泵和空压机,内可更换介质,验证PE管在不同环境中受地震波的影响;PE管周向放置若干应变片,两端通过拉力计与测试箱两端内部连接,用以测试PE管变化。横、纵波发射装置、应变片、拉力计、泵和空压机均受计算机控制。本发明可产生不同波形的地震波,并测试地震波对处于不同环境中PE管的性能影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种地震波载荷下PE管性能测试装置,具体涉及一种地震波发射装置和PE管性能测试装置及其工作方法。
背景技术
PE管是一种柔韧性好、抗冲击力强、耐磨损的优质管材,且其重量轻、易搬运、焊接工艺简单,因此广泛用于煤气、石油以及天然气的输送。地震是一种严重的自然灾害,其造成的见解损失往往比直接损失还要大,比如对燃气、石油输送PE管造成破坏,造成燃气泄漏,造成重大生命财产损失和环境污染。因此,对PE管性能受地震影响的测试非常有现实意义。可通过实验测试PE管性能受地震影响,针对弱点提出改进,以减小甚至避免地震对PE管造成的破坏。
但现有技术大多是测试地震所导致的地质灾害对PE管的影响,是一个静态的测试过程,而忽视了地震波对PE管的影响。PE管在地震波的作用下,可能会发生破裂和弯曲变形,以及破坏PE管接口,地震波对PE管性能影响是一个动态过程,目前相关方面的测试装置还比较少。因此,研究地震波对PE管的影响,设计出地震波对PE管性能影响的测试装置是非常有必要的。
发明内容
本发明公开了一种地震波载荷下PE管性能测试装置及其方法,可根据实际需求,通过控制地震波发射装置振动频率,发射不同类型的地震波;根据测试需求,选择测试箱内加入的介质种类,通过应变片和拉力计所测数据,测试多种环境下地震波对PE管性能的影响。为解决地震波对天然气、石油输送方面问题提供了基础。本发明还公布地震波对PE管性能影响测试装置的工作方法。
完成上述发明任务的技术方案是,一种地震波载荷下PE管性能测试装置,包括地震波发射模块、测试模块、计算机。计算机控制地震波发射模块产生地震波,传至测试模块,通过所测数据,测试地震波对PE管性能的影响。
所述地震波发射模块,包括横波发射装置、纵波发射装置。所述横波发射装置,固定放置于工作台上,横波发射装置的一端固接在测试箱外表面;位移传感器放置于横波发射装置内;所述纵波发射装置放置于测试平台的四个支架内,纵波发射装置上端与测试平台下部固接,位移传感器放置在纵波发射装置内部;横波发射装置、纵波发射装置通过液压源提供液压。
所述测试模块包括测试箱、测试平台、泵、空压机、应变片、拉力计、PE管;所述测试平台设计有导轨槽,用以放置测试箱;测试平台上挖有排液槽,以排出测试箱内液体;所述所述测试箱包括箱体和箱盖;所述箱体下部装有滑轮,滑轮放置在测试平台导轨内,测试箱可在横波发射装置作用下沿导轨移动;所述箱体一角挖有排液孔,用以排出测试箱内气体和液体,排液孔可由加有密封圈的塞子堵住,实现密封同时保证箱体能够承受一定压力;所述排液孔外部装有安全网,以防止箱体内压力过高导致塞子飞出造成安全隐患;所述箱盖内装有密封装置,可保证箱盖和箱体密封并承受一定内压;所述应变片根据测试需求,将一定数量应变片均匀贴在被测PE管外表面;所述拉力计有两个,其一端分别与被测PE管两端连接,另一端与测试箱两端内表面连接。
所述计算机可收集位移传感器、应变片、拉力计所测数据收集;所述计算机可控制泵和空压机、液压源的打开与关闭,用以改变测试箱内环境、控制地震波发射器发射所需要的地震波。
本发明的优点和积极效果在于:
1.本发明可提供稳定性好、重复性好的地震波;
2.本发明可根据实验需要发射多种地震波类型;
3.本发明可通过应变片和拉力计所测数值,判断地震波对PE管性能影响的变化;
4.本发明可通过改变测试箱内介质,从而改变PE管所处环境,以验证PE管性能在不同环境中受地震波影响。
附图说明
图1为一种地震波载荷下PE管性能测试装置示意图俯视图;
图2为一种地震波载荷下PE管性能测试装置示意图主视图;
1.支柱2.纵波发射装置3.位移传感器4.测试平台5.横波发射装置6.位移传感器7.拉力计8.箱体9.PE管10.应变片11.介质(泥土、液体、气体)12.空压机13.排液孔14.塞子15.排液槽16.泵17.箱盖18.导轨19.活塞杆20.活塞21.滑轮22.充液管线23.充气管线
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
一种地震波载荷下PE管性能测试装置包括地震波发射模块、测试模块、计算机。
实验时,先将拉力计7和应变片10分别放置于被测PE管两端和环向外表面,并将被测PE管固定在测试箱8两端内表面;然后根据现场测试,确定地震波的相关参数与实验环境介质的相关参数,计算机根据所选取的介质,控制泵16或者空压机12打开,将水或气体充入测试箱8内,或人工将泥土加入测试箱8内;再然后,计算机控制地震波发射模块发射实验所需要的地震波,进行实验测试,应变片10和拉力计7数值实时传输至计算机中,通过观察所测数据判断在不同环境中地震波对PE管性能的影响。
所述地震波发射模块包括横波发射装置5和纵波发射装置2,其动力源为液压源。所述地震波发射装置实质为双作用液压缸,通过控制活塞两端进液和出液的效率,便可以改变活塞的移动速度从而产生不同的波,进而带动测试箱8产生不同类型的波。所述纵波发射装置2下部与支柱1上部连接,上部与测试平台4下部固接,内部放置有位移传感器3,当计算机控制液压源使液压缸作用时,便可以产生纵波,通过测试平台4传入测试箱8内;所述横波发射装置5固定在测试平台4上,内部放置有位移传感器6,一端与测试箱8外表面固接,当计算机控制液压源使液压缸作用时,便可根据需求产生横波;实验需要复合波时,计算机控制液压源分别为横波发射装置5、纵波发射装置2提供所需的液压,即可产生复合波;通过改变所提供的液压大小和液体的打入排出速率,即可改变所产生地震波的参数。
所述测试模块包括测试箱8、测试平台4、应变片10、拉力计7、泵16、空压机12。所述测试平台上装有导轨18,可使测试箱8在横波发射装置5的作用下沿导轨18移动;所述测试平台4上挖有排液槽13,便于排出测试箱8内液体和气体;所述测试箱8包括下部装有滑轮,放置于测试平台4上导轨18内,测试箱8在横波发射装置5作用下沿导轨18移动;所述箱体8一角挖有排液孔14,用以排出测试箱内气体和液体,排液孔14可由加有密封圈的15堵住,实现密封同时保证箱体能够承受一定压力;所述箱盖17内装有密封装置,可保证箱盖17和箱体8密封并承受一定内压;根据测试需求,将一定数量应变片10均匀贴在被测PE管外表面,以测试PE管受地震波影响时应变变化,应变片10数据实时传输至计算机内;所述拉力计7有两个,其内端分别与被测PE管两端连接,外端与测试箱8两端内表面连接,以测试PE管受地震波影响时轴向力的变化,拉力计所测数据实时传输至计算机中;所述泵16通过充液管线连接在测试箱上,当测试环境为液体时,计算机控制泵16作用将液体抽入测试箱8中,以模拟PE管处于液体中受地震波的影响;所述空压机12通过充气管线过排液孔连接测试箱8,当测试环境为气体时,计算机控制空压机12作用,改变测试箱8内压强大小,以模拟PE管在不同压强的气体环境中其性能受地震波的影响。
所述计算机自动收集应变片10、拉力计7、位移传感器3、5所传输的数据并储存,并以曲线图的方式呈现;所述计算机还可控制泵16和空压机12、液压源的打开与关闭,用以改变测试箱8内环境、控制地震波发射模块发射所需要的地震波。
该装置的具体测试方法为:
1.根据现场测试实验的需要,确定PE管所处环境的相关参数,如果PE管处于水中,确定水的密度;PE管处于泥土中,确定泥土的密度和相关参数;PE管处于有压气体中,确定气体压强。
2.将应变片10按实验要求贴在PE管9周向外表面;然后将两个拉力计7分别装在PE管9两端,将拉力计7固定连接在测试箱体8两端内表面;用塞子15堵住排液孔14。
3.计算机根据步骤1所确定参数,测试环境为泥土时,加入泥土并将泥土压实至与实际环境相符的程度,盖上箱盖17;测试环境为液体时,计算机控制泵16打开,抽液体进入测试箱8,盖上箱盖17;测试环境为气体时,先盖上箱盖17,计算机控制打开空压机12,由排液孔14打入气体,直至箱体8内压强满足实验需求。
4.测试环境准备好后,观察应变片10和拉力计7能否准确传输数据。
5.根据实验需要,确定地震波的相关参数(如频率等),并确定地震波的控制方式。
6.计算机根据所确定的地震波的控制方式和相关参数,计算机控制使液压源工作,使地震波发射模块产生相关的波形;实验只需要横波时,液压源只为横波发射装置5提供液压,双作用液压活塞缸运动,即可推动测试箱8沿导轨18运动,进而产生横波;实验只需要纵波时,液压源只为纵波发射装置2提供液压,双作用液压缸运动,即可推动测试平台4纵向运动,从而推动测试箱8纵向运动,产生纵波;实验需要复合波时,同时为横波发射装置5和纵波发射装置2提供液压,即可产生复合的地震波,通过改变所提供的液压大小和液体的打入排出速率,即可改变所产生地震波的参数。
7.地震波开始作用时,观察计算机上所收集到的数据并保存;达到实验预定时长后,停止数据的收集。
8.计算机控制关闭地震波发射装置。
9.打开塞子,使排液槽13和排液孔14畅通,排出气体或者液体,或者清除测试箱8内泥土,并保持箱内清洁。
Claims (2)
1.一种地震波载荷下PE管性能测试装置,用以测试在不同介质中地震波对PE管的性能影响,该装置包括:地震波发射模块、测试模块、计算机;所述地震波发射模块包括横波发射装置(5)、纵波发射装置(2),横波发射装置与测试箱箱体(8)相连,纵波发射装置(2)与测试平台(4)相连;所述测试模块包括测试箱箱体(8)、测试箱箱盖(17)、应变片(10)、拉力计(7)、测试平台(4)、泵(16)、空压机(12)和PE管(9),测试箱箱体(8)放置在测试平台(4)上导轨(18)内,拉力计(7)的一端固定在PE管(9)端面,一端固定在测试箱箱体(8)一端内表面,应变片(10)均匀贴在PE管(9)外表面,空压机(12)和泵(16)通过充气管线(22)、充液管线(23)与测试箱箱体(8)连接;计算机与泵(16)、空压机(12)相连;泵(16)和空压机(12)受计算机控制,通过管道与测试箱连接,可通过控制泵(16)抽入液体进入测试箱模拟PE管(9)处于液体环境,控制空压机(12)抽入气体进入测试箱模拟PE管(9) 处于气体环境或压力状态下,放入泥土模拟PE管(9) 处于固体环境中,以测试PE管在多种环境中受地震波影响性能产生的变化。
2.根据权利要求1所述的一种地震波载荷下PE管性能测试装置,其特征在于,横波发射装置(5)一端与测试箱箱体(8)一端外表面固接、纵波发射装置(2)一端与测试平台(4)下表面固接,测试箱箱体(8)放置在测试平台(4)的导轨(18)内,因此可将产生地震波传至测试箱内,通过改变液压源进入横波发射装置(5)、纵波发射装置(2)的液体压力和速率,进而改变所产生的地震波的参数。
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