CN102507314B - 钢管弯曲变形试验系统中试验管管端转角测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢管弯曲变形试验系统中试验管管端转角测量装置，包括拉线式位移传感器，所述拉线式位移传感器通过传感器安装板安装在轴座上，所述拉线式位移传感器的线绳固定在固定侧力臂转轴筒上，所述轴座上设有轴承，所述轴承上设有转动轴，所述转动轴上套设固定侧力臂转轴筒，所述固定侧力臂转轴筒连接固定侧力臂，所述拉线式位移传感器电连接控制系统，所述控制系统连接计算机数据采集与分析系统。所述拉线式位移传感器用螺钉通过传感器安装板水平地安装在轴座上。本发明的测量装置结构简单、测量结果准确、安装方便、测量成本低；本发明的测量装置可用于不同的直径、壁厚及长度试验管弯曲变形试验的管端转角测量。

Description

钢管弯曲变形试验系统中试验管管端转角测量装置

技术领域

本发明涉及石油管工程领域，特别涉及一种钢管弯曲变形试验系统中试验管管端转角测量装置。

背景技术

在钢管弯曲变形试验中，试验管直径、壁厚变化范围很大，仅用弯曲载荷和管端位移之间的关系曲线图还不能准确评价试验管的抗弯曲变形能力。综合考虑弯曲载荷和管端位移关系曲线、弯曲载荷和管端转角关系曲线才能更加准确地评价不同直径、壁厚及不同钢级的试验管抗弯曲变形能力。多年的试验研究结果表明，弯曲载荷和管端转角关系更加能说明试验管的抗弯曲变形能力，也是评价试验管抗弯曲变形能力的重要依据。

由于试验管在承受弯曲载荷的弯曲变形过程中，试验管不仅有弯曲变形，而且在水平面内有平面运动，这样就很难找到测量管端转角的测量基准，没有测量基准作参考，转角测量就无法谈起。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：目前尚无钢管弯曲大变形试验系统，对试验管管端转角测量更是缺乏经验。

发明内容

本发明实施例的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供一种测量模型简单准确、测量成本低、使用安装方便的钢管弯曲变形试验系统中试验管管端转角测量装置。

为了实现上述目的本发明采取的技术方案是：一种钢管弯曲变形试验系统中试验管管端转角测量装置，包括拉线式位移传感器，所述拉线式位移传感器通过传感器安装板安装在轴座上，所述拉线式位移传感器的线绳固定在固定侧力臂转轴筒上，所述轴座上设有轴承，所述轴承上设有转动轴，所述转动轴上套设固定侧力臂转轴筒，所述固定侧力臂转轴筒连接固定侧力臂，所述拉线式位移传感器电连接控制系统，所述控制系统连接计算机数据采集与分析系统。

所述拉线式位移传感器用螺钉通过传感器安装板水平地安装在轴座上。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

1.本发明实施例的测量模型结构简单，测量结果准确；

2.本发明实施例的试验管管端截面转角测量方法巧妙，测量成本低；

3.本发明实施例的试验管管端截面转角测量装置安装方便，测量装置可重复使用；

4.本发明实施例的测量原理及测量方法可适用于不同直径、壁厚的高压、高钢级钢管，且测量装置不受试验管长度、直径及壁厚的变化影响，一套测量装置可用于不同的直径、壁厚及长度试验管弯曲变形试验的管端转角测量。

本发明特别适用于模拟高压、大口径、大壁厚、高钢级油气输送管承受实际服役载荷状态，测量试验管弯曲变形试验时试验管管端的转角。

附图说明

图1是本发明实施例提供的钢管弯曲变形试验系统中试验管管端转角测量装置示意图。

图中：1传感器安装板、2拉线式位移传感器、3固定侧力臂转轴筒、4轴承、5转动轴、6轴座、7固定侧力臂、8试验管、9信号调理器、10计算机数据采集与分析系统。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

参见图1，一种钢管弯曲变形试验系统中试验管管端转角测量装置，包括拉线式位移传感器2，拉线式位移传感器2安装在传感器安装板1上，传感器安装板1再通过螺钉安装在轴座6上，拉线式位移传感器2的线绳固定在固定侧力臂转轴筒3上，轴座6上设有轴承4，轴承4上设有转动轴5，转动轴5上套设固定侧力臂转轴筒3，固定侧力臂转轴筒3连接固定侧力臂7，拉线式位移传感器2电连接信号调理器9，信号调理器9连接计算机数据采集与分析系统10。拉线式位移传感器2可以直接读出位移长度。

参见图1，本发明的装置在使用时，首先按试验要求制备好试验管8，用焊接方式将制备好的试验管8和连接法兰进行连接。无损探伤检查焊接质量合格后进行静水压试验，检验合格确定试验管达到试验要求。吊装焊接上连接法兰的试验管8到试验机械加载系统上，调整安装精度，使试验管8中心线平行于机械加载系统的承力梁的中心线、固定侧力臂7垂直于机械加载系统的承力梁中心线，定位后把紧高强度螺栓组。

根据拉线式位移传感器2安装位置及试验管8管端可能的最大转角选择适合的量程及符合要求精度的拉线式位移传感器2。试验管8管段可能的最大转角一般不超过10°，因为试验管在实验过程中达到屈曲即被视为实验结束，而此时的钢管整体弯曲不超过15°，因此两边的力臂转角不超过10°。而此时对应的拉线式传感器的量程对应的转角量程即为“适合的量程”。通过传感器安装板1把拉线式位移传感器2水平地安装在机械加载系统的轴座6上，拉线式位移传感器2的绳索固定在固定侧力臂7的测量点上。固定侧力臂7的测量点为固定侧力臂转轴筒3，调整并连接好本发明的管端转角测量装置，进入试验测量状态。

按试验管弯曲试验要求加载进行试验，随试验管弯曲变形，试验管8管端随固定侧力臂7转动，固定侧力臂转轴筒3也随之转动，固定侧力臂转轴筒3的转动使拉线式位移传感器2位移改变，拉线式位移传感器2的位移改变后发出一个可计量的、成线性比例的电信号，电信号经信号调理器9放大处理后输出到计算机数据采集与分析系统10，计算机数据采集与分析系统10按要求进行记录、处理及输出打印，计算机数据采集与分析系统10用于转角值，按照现有的拉线式传感器技术进行数据处理，将位移值转化为转角值后输出打印。通过本发明机械装置，直接测得钢管弯曲试验系统中力臂末端的转角，从而通过几何关系获得整管末端的弯曲角度。

本发明试验管管端转角的测量原理：由于试验管管端和固定力臂是刚性连接，试验管弯曲变形试验时，试验管端的转角和固定侧力臂的转角相同。固定侧力臂是一个刚性很大的焊接结构件，因此，试验管管端的转角测量可以转化为固定侧力臂的转角测量。固定侧力臂转角测量的测量点选在固定侧力臂转轴筒上。当试验管受弯曲载荷发生弯曲变形时，试验管管端和固定侧力臂同时发生转动，固定侧力臂转轴筒上的测量点也同时发生转动。固定侧力臂转轴筒上的测量点就是拉线式位移传感器线绳的安装点，测量点的转角线位移等同于拉线式位移传感器的位移。通过拉线式位移传感器的位移测量，运用几何关系计算就能得出试验管管端横截面的转角。

试验管管端转角的计算模型如下：

A(t)＝57.296[L(t)-L(0)]/R    (1)

L(0)-------试验管在未发生弯曲变形前拉线式位移传感器测量长度(mm)；

L(t)-------试验管在发生弯曲变形后拉线式位移传感器测量长度(mm)；

R------固定侧力臂转轴筒半径(mm，试验系统固定值)；

A(t)------试验管发生弯曲变形时试验管管端转角(°)。

本发明的拉线式位移传感器重量轻，测量范围大，测量精度高，稳定性好，安装方便，拉线具有自张紧作用，是试验管管端截面转角测量的理想工具。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种钢管弯曲变形试验系统中试验管管端转角测量装置，其特征在于，包括拉线式位移传感器，所述拉线式位移传感器安装在传感器安装板上，所述传感器安装板安装在轴座上，所述拉线式位移传感器的线绳固定在固定侧力臂转轴筒上，所述轴座上设有轴承，所述轴承上设有转动轴，所述转动轴上套设固定侧力臂转轴筒，所述固定侧力臂转轴筒连接固定侧力臂，所述拉线式位移传感器电连接信号调理器，所述信号调理器连接计算机数据采集与分析系统;

试验管设置在试验机械加载系统上，试验管中心线平行于机械加载系统的承力梁的中心线、固定侧力臂垂直于机械加载系统的承力梁中心线；

所述传感器安装板通过螺钉水平地安装在轴座上；

试验时，试验管管端随固定侧力臂转动，固定侧力臂转轴筒也随之转动，固定侧力臂转轴筒的转动使拉线式位移传感器位移改变，所述拉线式位移传感器的位移改变后发出一个可计量的、成线性比例的电信号，所述电信号经信号调理器放大处理后输出到所述计算机数据采集与分析系统，所述计算机数据采集与分析系统按要求进行记录、处理及输出打印。

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