CN106546422A - 一种在线测量支吊架弹簧刚度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在线测量支吊架弹簧刚度的方法。目的是提供的方法应具有测量快速、数据精确以及简单方便的特点。技术方案是：一种在线测量支吊架弹簧刚度的方法，按如下步骤依次进行：1)在支吊架两侧的钢架结构上挂起起重葫芦，将管道吊起使其脱离支吊架，消除管道对支吊架造成的载荷影响；2)在支吊架拉杆位置贴上应变片；3)松开葫芦将管道放回到支吊架上，读取应变片测得的应变数据，同时记录弹簧行程；4)通过支吊架资料获得拉杆的材料与截面积；5)确定拉杆的弹性模量；6)代入公式。

Description

一种在线测量支吊架弹簧刚度的方法

技术领域

本发明涉及一种测量方法，尤其是一种支吊架弹簧刚度的在线测量方法。

背景技术

电站锅炉中，主蒸汽管道、高温再热蒸汽管道、低温再热蒸汽管道和给水管道并称为四大管道。支吊架是四大管道系统的重要组成部分,其主要作用是承受管道荷载、限制管道位移和控制管道振动。支吊架结构如图1所示，包括括固定在钢架8上的支吊架套筒3、安装在支吊架套筒内的支吊架拉杆1、设置在支吊架拉杆顶部的压块以及穿套在支吊架拉杆上且位于安装在压块下端的支吊架弹簧2。如果在一组支吊架中出现部分支吊架失效，将造成管道各支吊点工作载荷发生转移，引起管道局部应力增大造成裂纹或破损，从而严重威胁机组安全。

目前，在各大电厂都或多或少存在着管道支吊架失效的问题，管道支吊架的失效形式多种多样，且管部、根部、及连接件均可能失效。其中在长期运行过程中，支吊架弹簧刚度逐渐发生变化是一种较为隐蔽的支吊架失效形式，会造成支吊架的过载或失载，且无法通过调节花兰螺丝进行调整。而在线测定支吊架弹簧刚度是一个较为困难的课题，主要是很难在线测定支吊架的载荷；而且测量弹簧刚度主要是需要测量弹簧的受力和变形量，但对于单个支吊架，由于整个管系存在载荷分配，因此很难测得单个支吊架的载荷情况。

发明内容

本发明的目的是克服上述背景技术的不足，提供一种可在线测量支吊架弹簧刚度的方法，该方法应具有测量快速、数据精确以及简单方便的特点。

本发明提供的技术方案是：

一种在线测量支吊架弹簧刚度的方法，按如下步骤依次进行：

1)在支吊架两侧的钢架结构上挂起起重葫芦，将管道吊起使其脱离支吊架，消除管道对支吊架造成的载荷影响；

2)在支吊架拉杆位置贴上应变片；

3)松开葫芦将管道放回到支吊架上，读取应变片测得的应变数据，同时记录弹簧行程；

4)通过支吊架资料获得拉杆的材料与截面积；

5)确定拉杆的弹性模量；

6)代入公式：弹簧刚度k＝(ε1-ε2)EA/(x1-x2)；

式中：ε1-ε2为应变片测得的拉杆应变数据，

x1-x2为弹簧的行程,

A为拉杆的截面积，

E为拉杆的弹性模量；

弹性模量E。

所述弹性模量通过测定拉杆温度后获得。

本发明有益效果是：

本发明无需知道支吊架的具体载荷情况，就能通过拉杆的应变数据，直径，弹性模量及弹簧的行程，即可计算获得支吊架的弹簧刚度测得弹簧刚度数据，还具有测量快速、数据精确以及简单方便的特点。

附图说明

图1是本发明的测量原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1所示的支吊架，包括固定在钢架8上的支吊架套筒3、安装在支吊架套筒内的支吊架拉杆1、设置在支吊架拉杆顶部的压块以及安装在压块下端的弹簧2，管道7带来的载荷F依次通过支吊架拉杆、弹簧以及支吊架套筒作用在钢架上。

本发明在所述支吊架拉杆上安装有一用于测量拉杆应变量的应变片6，当拉杆因管道的重量向下拉伸时，应变片即输出记录拉杆的应变量数据。所述支吊架套筒的两侧分别装有一安装在钢架上的用于起吊管道的起重葫芦5，两边的起重葫芦可以将管道吊起，可以消除管道对支吊架造成的载荷影响。所述支吊架套筒上布置有用于记录弹簧行程的刻度尺4。

测量弹簧刚度的步骤如下：

1)在支吊架两侧的钢架结构上挂起起重葫芦，将管道吊起，以消除管道对支吊架造成的载荷影响；

2)在支吊架拉杆位置贴上应变片；

3)松开起重葫芦将管道放回到支吊架上，读取应变片测得的支吊架应变数据；同时记录弹簧行程；

4)通过支吊架资料获得拉杆的材料与截面积A；

5)测定拉杆温度确定拉杆的弹性模量E；

6)根据拉杆的应变数据，直径，弹性模量及弹簧的行程计算支吊架的弹簧刚度。

测量原理：

首先拉杆弹性模量记为E，截面积为A，弹簧刚度记为k。

假设用葫芦吊起管道时支吊架所承受载荷为F1，拉杆应变为ε1，弹簧压缩量为x1，则对于弹簧有：

F1＝kx1；

对于拉杆有：

F1＝ε1EA；

于是有：

kx1＝ε1EA； (I)

假设将葫芦放松后支吊架所承受载荷为F2，拉杆应变为ε2，弹簧压缩量为x2，则对于弹簧有：

F2＝kx2；

对于拉杆有：

F2＝ε2EA；

于是有：

kx2＝ε2EA； (II)

由(I)-(II)可以得到：

k(x1-x2)＝(ε1-ε2)EA；

由此得到：

k＝(ε1-ε2)EA/(x1-x2)；

上式中，E和A可以由支吊架拉杆的资料获得，ε1-ε2即为贴于拉杆上的应变片测得的拉杆应变，x1-x2即为弹簧的行程。由此可计算出弹簧刚度k。

Claims (2)

1.一种在线测量支吊架弹簧刚度的方法，按如下步骤依次进行：

1)在支吊架两侧的钢架结构上挂起起重葫芦，将管道吊起使其脱离支吊架，消除管道对支吊架造成的载荷影响；

2)在支吊架拉杆位置贴上应变片；

3)松开葫芦将管道放回到支吊架上，读取应变片测得的应变数据，同时记录弹簧行程；

4)通过支吊架资料获得拉杆的材料与截面积；

5)确定拉杆的弹性模量；

6)代入公式：弹簧刚度k＝(ε1-ε2)EA/(x1-x2)；

式中：ε1-ε2为应变片测得的拉杆应变数据，

x1-x2为弹簧的行程,

A为拉杆的截面积，

E为拉杆的弹性模量；

即完成。

2.根据权利要求1所述的在线测量支吊架弹簧刚度的方法，其特征在于：所述弹性模量通过测定拉杆温度后获得。