CN104515665B - 防甩击限制件的鉴定系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防甩击限制件（3）的鉴定系统及方法，所述鉴定系统包括管道模拟件（2）以及与所述管道模拟件（2）相匹配的防甩击限制件（3），所述管道模拟件（2）用于水平撞击所述防甩击限制件（3）以检测所述防甩击限制件（3）的塑性变形以及是否破坏。所述方法包括：S1、给管道模拟件（2）施加初速度；S2、管道模拟件（2）水平撞击所述防甩击限制件（3）；S3、检测所述防甩击限制件（3）的塑性变形情况和是否破坏。本发明通过利用与高能管道工程实际尺寸相同的管道模拟件（2）水平撞击防甩击限制件（3），既可以减小与真实的高能管道断裂时的甩击行为的受力差异，且模拟场地可以设置于室内，更方便数据采集。

Description

防甩击限制件的鉴定系统及方法

技术领域

本发明涉及核岛设备领域，尤其涉及一种通过模拟核电厂核岛高能管道断裂时的甩击行为对防甩击限制件进行鉴定的防甩击限制件的鉴定系统及方法。

背景技术

核电厂核岛防甩击限制件设置在核岛高能管道上，防甩击限制件（3）用于限制高能管道断裂时的甩击行为，其结构设计的主要原理是通过防甩击限制件自身的塑性形变来吸收高能管道甩击的能量，从而达到抑制高能管道甩击、保护周围环境的目的。

防甩击限制件的鉴定需要通过动态试验来模拟高能管道的甩击行为，以鉴定该设备对高能管道甩击的抑制能力。

目前国内外采用的方法均为落锤试验，试验原理是通过重锤从高空坠落来模拟高能管道甩击的行为。试验台架的主要结构组成包括质量块、高空台架和防甩样件。这种试验方法的局限性在于：

1）质量块的尺寸无法达到高能管道的工程实际尺寸：

由于高能管道甩击能量巨大，无法模拟，只能采用小比尺试验，而小比尺试验的结果相比于工程实际尺寸有一定的偏差，需要进行参数修正和相似性论证；例如，现有技术中采用的质量块通常为高能管道工程实际尺寸的一半。

2）质量块过重或者高空台架的架设高度限制了试验的场地，影响数据采集：

为了模拟甩击的巨大能量，有三种方法获取巨大的能量，一是增加质量块的质量，二是增加高空台架的架设高度，三是需要在质量块上施加初速度。

增加质量块的质量以及施加初速度的方法可控性不好，高空台架的架设高度如果很高，不便于在室内试验，只能将试验台设于室外，给试验数据的采集造成一定的难度。

3）撞击时的受力模拟差异很大：

质量块受重力作用与实际甩击时管道断裂端的受力情况差异很大。质量块所受重力的作用贯穿始终，而实际的管道甩击的作用力由于系统后撤，压力外泄，而在短时间内急剧衰减。因此，重锤试验的结果过于保守，会导致按此方法确定的设计计算方法过于保守，最终导致设计出的防甩击限制件笨重，用钢量多。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述模拟场地受限、质量块过重、数据采集不便的缺陷，提供一种防甩击限制件的鉴定系统及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种防甩击限制件的鉴定系统，包括管道模拟件以及与所述管道模拟件相匹配的固定于第一支架上的防甩击限制件，所述管道模拟件用于水平撞击所述防甩击限制件以检测所述防甩击限制件的塑性变形以及是否破坏。

在本发明所述的防甩击限制件的鉴定系统中，所述系统还包括置于轨道内的钢缆、由所述钢缆牵引的台车、用于通过所述钢缆传递牵引力给所述台车的机车、固定安装于所述台车上的质量块、连接所述钢缆和台车的锁扣；

所述台车朝向第一支架的一端安装有第二支架，所述第二支架的前端固定有所述管道模拟件；

所述质量块用于进一步增加撞击的能量和平衡所述台车的质量分布；

所述锁扣用于在需要撤除所述牵引力时脱开，进而断开对所述台车的所述牵引力。

在本发明所述的防甩击限制件的鉴定系统中，所述第一支架是由型钢焊接组成的钢结构，所述钢结构锚固在墙壁或者地面，所述防甩击限制件由螺栓固定于所述第一支架上。

在本发明所述的防甩击限制件的鉴定系统中，所述第二支架包括两根在水平面上平行设置的支撑杆，两根所述支撑杆一端均固定于所述台车朝向所述防甩击限制件的一端，两根所述支撑杆另一端共同固定所述管道模拟件；

两根所述支撑杆的外侧壁之间的距离小于所述第一支架的开口端的水平方向上的宽度，使得所述第二支架携带所述管道模拟件穿过所述第一支架的所述开口端后撞击所述防甩击限制件。

在本发明所述的防甩击限制件的鉴定系统中，所述系统还包括安装于所述管道模拟件上的用于采集所述管道模拟件的实时速度的速度传感器和用于采集所述管道模拟件的实时加速度的加速度传感器、安装于所述防甩击限制件上的应变片传感器、位于所述轨道两侧的用于捕捉整个撞击的动态过程的高速摄像仪。

本发明还公开了一种防甩击限制件的鉴定方法，所述方法包括：

S1、给管道模拟件施加初速度，用以提供撞击所述防甩击限制件的能量；

S2、管道模拟件水平撞击所述防甩击限制件；

S3、检测所述防甩击限制件的塑性变形情况和是否破坏。

在本发明所述的防甩击限制件的鉴定方法中，所述步骤S1具体包括：

S11、将防甩击限制件固定于第一支架上，将所述管道模拟件和质量块固定装于台车上，且使所述管道模拟件正对所述防甩击限制件；

S12、机车通过钢缆提供牵引力，牵引所述台车沿朝向所述防甩击限制件方向作加速运动直至速度传感器采集到的所述管道模拟件的实时速度等于预设速度。

在本发明所述的防甩击限制件的鉴定方法中，所述步骤S2具体包括：

S21、所述管道模拟件以预设速度撞击所述防甩击限制件，且所述管道模拟件的实时速度急剧衰减；

S22、在所述管道模拟件的实时速度减为零的时刻，所述锁扣脱开撤除所述牵引力。

在本发明所述的防甩击限制件的鉴定方法中，所述步骤S2进一步包括：

在撞击的过程中，高速摄像仪对准所述防甩击限制件进行拍摄以捕捉整个撞击的动态过程；

安装于所述防甩击限制件上的应变片传感器采集相应于所述能量的形变。

在本发明所述的防甩击限制件的鉴定方法中，所述方法还包括：

S4、根据所述高速摄像仪所拍摄的所述动态过程，利用分析软件对所述管道模拟件的运动以及防甩击限制件的塑性变形响应进行分析。

实施本发明的防甩击限制件的鉴定系统及方法，具有以下有益效果：通过利用与高能管道工程实际尺寸相同的管道模拟件水平撞击防甩击限制件，既可以减小与真实的高能管道断裂时的甩击行为的受力差异，且模拟场地可以设置于室内，更方便数据采集，又可以进一步的通过在安置了管道模拟件的台车上再安置质量块，在需要的撞击能量一定时，既可以调节质量块的重量又可以调节撞击的初速度，因此质量块可以不需过重，只需加大撞击的初速度即可。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明防甩击限制件的鉴定系统的最佳实施例的立体结构示意图；

图2是图1的防甩击限制件的鉴定系统的主视图；

图3是图1的防甩击限制件的结构示意图；

图4是本发明防甩击限制件的鉴定方法的流程图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1是本发明防甩击限制件的鉴定系统的最佳实施例的立体结构示意图；图2是图1的防甩击限制件的鉴定系统的主视图。

本发明的防甩击限制件3的鉴定系统，包括管道模拟件2、与管道模拟件2相匹配的防甩击限制件3、第一支架10、台车1、机车、钢缆、轨道30、质量块、锁扣、速度传感器。

其中，管道模拟件2用于水平撞击防甩击限制件3，第一支架10用于固定所述防甩击限制件3，第一支架10是由型钢焊接组成的钢结构，该钢结构锚固在强度足够的墙壁或者地面，所述防甩击限制件3固定于所述第一支架10上。

防甩击限制件的结构参考图3所示。

速度传感器安装于所述管道模拟件2上用以采集所述管道模拟件2的实时速度（即台车1的实时速度）。

为了提供给管道模拟件2撞击防甩击限制件3的能量并平衡台车1质量的分布，本发明将管道模拟件2固定于台车1上前端的第二支架20上，同时还在台车1内固定安装有质量块，因为撞击的能量实际是整个台车1的动能，所以撞击的能量与防甩击限制件3的速度（即台车1的速度）以及台车1的质量有关，如果要增加撞击的能量，一方面可以加大质量块的质量，另一方面可以增加撞击的速度，如此可以很好的克服现有技术中质量块重量过重操作不方便的缺点。

所述第二支架20包括两根在水平面上平行设置的支撑杆21，两根所述支撑杆21一端均固定于所述台车1朝向所述防甩击限制件3的一端，另一端共同固定所述管道模拟件2；

每根所述支撑杆21外侧壁与另一根所述支撑杆21外侧壁之间的距离小于所述第一支架10的所述开口端的水平方向上的宽度，使得所述第二支架20携带所述管道模拟件2穿过所述第一支架10的所述开口端后撞击所述防甩击限制件3。

本发明设计了一个轨道30，轨道30内置有钢缆，钢缆与台车1连接，机车通过钢缆施加给台车1一个牵引力，使得台车1做加速运动，由于轨道30可以设置在室内地面，不会出现现有技术的高空台架过高导致的室内可行性太低的缺点，本发明可以在室内试验，数据采集更加方便。

为了达到模拟真实的高能管道甩击过程，利用管道模拟件2以某个特定的能量撞击防甩击限制件3。能量与整个台车1的质量和速度有关。台车1的质量包括台车1本身的质量、管道模拟件2的质量以及质量块的质量，在确定了质量块的情况下，可以计算出一个预设速度以达到试验所需要的能量。为达到此预设速度，台车1初始位置远离防甩击限制件3一定的距离，机车牵引台车1做加速运动，并通过速度传感器采集管道模拟件2的实时速度，台车1加速至预设速度时，管道模拟件2撞击防甩击限制件3，于是管道模拟件2的速度急剧减小，在轨道30边的地面设置锁扣脱开装置，在管道模拟件2的速度减为零的时刻，锁扣脱开装置将钢缆上的锁扣脱开，撤除对台车1的牵引力，撞击后直接通过肉眼检测防甩击限制件3的塑性变形和是否破坏，对撞击后的结果进行检测，为本领域的公知技术，此处不再赘述。

为了更好的对整个撞击过程进行分析，以便对防甩击限制件3进行优化。本发明的系统还包括了安装于管道模拟件2上的加速度传感器、安装于所述防甩击限制件3上的应变片传感器、位于所述轨道30两侧的用于捕捉整个撞击的动态过程的高速摄像仪。速度传感器、加速度传感器以及应变片传感器所采集到的数据均传送至控制系统。控制系统用于对整个试验过程进行监测，并为整个试验提供数据分析。

通过高速摄像仪可以采集整个撞击的动态过程，应变片传感器可以记录防甩击限制件3的变形过程，之后可以利用软件对防甩限制件的各部件变形响应进行分析，还可以根据速度传感器采集到的实时速度和加速度传感器采集到的加速度，利用软件对管道模拟件2的运动进行分析。上述分析可以很好的观察整个撞击的响应情况和防甩击限制件3的变形过程等，根据这些分析结果，可以对之后的防甩击限制件3进行优化。

由于本发明中的管道模拟件2的尺寸与高能管道的工程实际尺寸大小相同，因此可以进一步减小与真实甩击过程的差异。

本发明还提供一种防甩击限制件3的鉴定方法，如图4所示，本实施例中的方法采用上述鉴定系统实现，所述方法包括：

S1、给管道模拟件2施加初速度，用以提供撞击所述防甩击限制件3的能量；步骤S1具体包括：

S11、将所述管道模拟件2和质量块安装于台车1上，且使所述管道模拟件2正对所述防甩击限制件3；

S12、机车通过钢缆提供所述牵引力，牵引所述台车1沿朝向所述防甩击限制件3方向作加速运动直至速度传感器采集到的所述管道模拟件2的实时速度等于预设速度；

S2、管道模拟件2水平撞击所述防甩击限制件3；

步骤S2具体包括：

S21、所述管道模拟件2以预设速度撞击所述防甩击限制件3，所述管道模拟件2的速度急剧衰减；

S22、在所述管道模拟件2的速度减为零的时刻，所述锁扣脱开撤除所述牵引力。

在撞击的过程中，高速摄像仪对准所述防甩击限制件3进行拍摄以捕捉整个撞击的动态过程；同时，安装于所述防甩击限制件3上的应变片传感器产生相应于所述能量的形变。

S3、检测所述防甩击限制件3的塑性变形情况和是否破坏。检测的是否破坏，所采用的评判标准与现有技术相同，都是采用的肉眼观察防甩击限制件3是否完全断裂。

S4、根据所述高速摄像仪所拍摄的所述动态过程，结合速度传感器采集到的实时速度和加速度传感器采集到的加速度，利用分析软件对管道模拟件2的运动以及防甩击限制件3的塑性变形响应进行分析。

所述方法还包括：

S5、根据所述加速度传感器采集到的加速度数据以及应变片传感器采集到的形变，利用分析软件对所述管道模拟件的运动以及防甩击限制件的塑性变形响应进行分析。

通过上述分析可以很好的观察整个撞击的响应情况和防甩击限制件3的变形过程等，根据这些分析结果，可以对之后的防甩击限制件3进行优化。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种防甩击限制件(3)的鉴定系统，其特征在于，包括与高能管道工程实际尺寸相同的管道模拟件(2)以及与所述管道模拟件(2)相匹配的固定于第一支架(10)上的防甩击限制件(3)，所述管道模拟件(2)用于水平撞击所述防甩击限制件(3)以检测所述防甩击限制件(3)的塑性变形以及是否破坏；

所述系统还包括置于轨道(30)内的钢缆、由所述钢缆牵引的台车(1)以及连接所述钢缆和台车(1)的锁扣；所述台车(1)上固定有所述管道模拟件(2)，使所述台车(1)在牵引力下带动所述管道模拟件(2)一同水平撞击；所述锁扣用于在管道模拟件撞击后速度减为零时，撤除对所述台车(1)的牵引力。

2.根据权利要求1所述的防甩击限制件(3)的鉴定系统，其特征在于，所述系统还包括用于通过所述钢缆传递牵引力给所述台车(1)的机车、固定安装于所述台车(1)上的质量块；

所述台车(1)朝向第一支架(10)的一端安装有第二支架(20)，所述第二支架(20)的前端固定有所述管道模拟件(2)；

所述质量块用于进一步增加撞击的能量和平衡所述台车(1)的质量分布。

3.根据权利要求2所述的防甩击限制件(3)的鉴定系统，其特征在于，所述第一支架(10)是由型钢焊接组成的钢结构，所述钢结构锚固在墙壁或者地面，所述防甩击限制件(3)由螺栓固定于所述第一支架(10)上。

4.根据权利要求3所述的防甩击限制件(3)的鉴定系统，其特征在于，所述第二支架(20)包括两根在水平面上平行设置的支撑杆(21)，两根所述支撑杆(21)的一端均固定于所述台车(1)朝向所述防甩击限制件(3)的一端，两根所述支撑杆(21)的另一端共同固定所述管道模拟件(2)；

两根所述支撑杆(21)的外侧壁之间的距离小于所述第一支架(10)的开口端的水平方向上的宽度，使得所述第二支架(20)携带所述管道模拟件(2)穿过所述第一支架(10)的所述开口端后撞击所述防甩击限制件(3)。

5.根据权利要求4所述的防甩击限制件(3)的鉴定系统，其特征在于，所述系统还包括安装于所述管道模拟件(2)上的用于采集所述管道模拟件(2)的实时速度的速度传感器和用于采集所述管道模拟件(2)的实时加速度的加速度传感器、安装于所述防甩击限制件(3)上的应变片传感器、位于所述轨道(30)两侧的用于捕捉整个撞击的动态过程的高速摄像仪。

6.一种防甩击限制件(3)的鉴定方法，能够应用于如权利要求1至5任一项所述的防甩击限制件的鉴定系统中，其特征在于，所述方法包括：

S1、将与高能管道工程实际尺寸相同的管道模拟件(2)固定装于台车(1)上，机车通过钢缆向所述台车(1)提供牵引力，给管道模拟件(2)施加初速度，用以提供撞击所述防甩击限制件(3)的能量；

S2、所述台车(1)在牵引力下带动管道模拟件(2)水平撞击所述防甩击限制件(3)；

S3、检测所述防甩击限制件(3)的塑性变形情况和是否破坏。

7.根据权利要求6所述的防甩击限制件(3)的鉴定方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：

S11、将防甩击限制件(3)固定于第一支架(10)上，将所述管道模拟件(2)和质量块固定装于台车(1)上，且使所述管道模拟件(2)正对所述防甩击限制件(3)；

S12、机车通过钢缆提供牵引力，牵引所述台车(1)沿朝向所述防甩击限制件(3)方向作加速运动直至速度传感器采集到的所述管道模拟件(2)的实时速度等于预设速度。

8.根据权利要求7所述的防甩击限制件(3)的鉴定方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：

S21、所述管道模拟件(2)以预设速度撞击所述防甩击限制件(3)，所述管道模拟件(2)的实时速度急剧衰减；

S22、在所述管道模拟件(2)的实时速度减为零的时刻，所述锁扣脱开撤除所述牵引力。

9.根据权利要求8所述的防甩击限制件(3)的鉴定方法，其特征在于，所述步骤S2进一步包括：

在撞击的过程中，高速摄像仪对准所述防甩击限制件(3)进行拍摄以捕捉整个撞击的动态过程；

安装于所述防甩击限制件(3)上的应变片传感器采集相应于所述能量的形变。

10.根据权利要求9所述的防甩击限制件(3)的鉴定方法，其特征在于，所述方法还包括：

S4、根据所述高速摄像仪所拍摄的所述动态过程，利用分析软件对所述管道模拟件(2)的运动以及防甩击限制件(3)的塑性变形响应进行分析。