CN107121260A - 一种煤气柜气动弹性模型风洞试验位移测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种煤气柜气动弹性模型风洞试验位移测量系统，包括煤气柜模型，该煤气柜模型内设有位移检测件，该位移检测件检测风洞试验时所述煤气柜模型柜体的位移量。采用本发明的一种煤气柜气动弹性模型风洞试验位移测量系统的显著效果是，煤气柜模型能准确真实的模拟实际生产中煤气柜的状态，保证试验结果与实际结果接近；试验时将位移计内置，从煤气柜内侧检测柜体在风场中的位移量，避免风场对位移计的影响，提高试验精度。

Description

一种煤气柜气动弹性模型风洞试验位移测量系统

技术领域

本发明涉及具体涉及土木工程风洞试验，具体涉及一种煤气柜气动弹性模型风洞试验位移测量系统。

背景技术

煤气柜是贮存工业及民用煤气的钢制容器，有湿式煤气柜和干式煤气柜两种。湿式煤气柜为用水密封的套简式圆柱形结构；干式煤气柜为用稀(干)油或柔膜密封的活塞式结构。煤气柜的钟罩、塔及活塞为活动式结构，承受气体压力并保证良好的密封性能，其安装精度要求较高。煤气柜柜体材质为碳素钢和低合金钢。工地连接方式有铆接、焊接和高强度螺栓连接。焊接一般采用手工焊和CO₂气体保护焊。柜顶桁架和柜顶板通常借助设置的中央台架进行安装。干式煤气柜在运行阶段，其内部大质量活塞由气压支撑沿柜体立柱内侧上下移动。

煤气柜气弹模型试验中，重点关注柜体表面位移响应。现阶段国内风工程界对煤气柜结构的气动弹性模型风洞试验研究涉及甚少。

对于传统空间网壳结构，风工程界一般采用激光位移计对其进行风洞试验位移响应测量，该方法测量效率较高，精度基本满足科研要求。但是对于煤气柜结构，传统位移测量方法并不适用，其原因主要是：

1、不同工况下，柜体表面位移响应数据量极大，采用传统测试方法需大量激光位移测量设备，试验成本极高。

2、传统测量设备外置，对风场影响较大，对于煤气柜结构这种风敏感结构，受扰动流场结构对试验精度影响较大。

3、由于柜体结构整体较高，激光位移固定设备刚度受到局限，进而直接导致激光位移计本身在风洞试验阶段产生风致振动，与柜体部分产生相对误差，这显然会极大影响试验结果。

鉴于上述原因，采用传统测量方式不能准确测试煤气柜结构位移响应。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种煤气柜气动弹性模型风洞试验位移测量系统。

技术方案如下：

一种煤气柜气动弹性模型风洞试验位移测量系统，其关键在于：包括煤气柜模型，该煤气柜模型内设有位移检测件，该位移检测件检测风洞试验时所述煤气柜模型柜体的位移量。采用该设计，位移计内置，从煤气柜内侧检测柜体在风场中的位移量，避免风场对位移计的影响，提高试验精度。

作为优选，所述煤气柜模型设置在旋转座上，该煤气柜模型包括拼接式柜体，该拼接式柜体内竖向设有中心支撑筒，该中心支撑筒轴向设有多个试验位点，所述中心支撑筒外套设有活塞组件，该活塞组件对应设置在任一所述试验位点处，所述活塞组件和拼接式柜体之间设有浮动导向件；

所述位移检测件为位移计，在所述中心支撑筒上固定连接位移计支架，在该位移计支架上设置多个所述位移计，多个所述位移计在所述位移计支架上竖向分布，所述位移计的感应端朝向所述拼接式柜体。

采用以上技术方案，避免了传统的将活塞组件和煤气柜直接连接的方式，将活塞组件通过中心支撑筒支撑在煤气柜内，模拟活塞的悬浮状态，活塞通过浮动导向件上下移动，能精确的模拟真实情况下活塞的上下升降及悬浮，保证试验的正确性。

作为优选，所述位移计支架包括横向固定杆和竖向固定杆，所述横向固定杆靠近所述中心支撑筒的下端设置，所述横向固定杆的内端与所述中心支撑筒固定，所述竖向固定杆的下端与所述横向固定杆固定，所述位移计竖向分布在所述竖向固定杆上，所述活塞组件上对应所述竖向固定杆设有让位通孔。

采用以上方案，在活塞组件升降模拟活塞的高、中、低位时，活塞组件与位移计之间不会相互干扰。

作为优选，所述活塞组件包括活塞支撑板，该活塞支撑板上方设有活塞模型，所述活塞模型包括模型框架，该模型框架和活塞支撑板之间设有活塞悬浮垫板，该活塞悬浮垫板与模型框架固定，在所述活塞支撑板上表面设有滚动支撑件，所述活塞悬浮垫板落在所述滚动支撑件上，所述活塞支撑板设置在任一所述试验位点处，所述模型框架内的空隙形成所述让位通孔。

该设计方案中，活塞模型通过滚动支撑件落在活塞支撑板上，在煤气柜气弹模型风洞试验研究时，模拟活塞平动。

作为优选，所述滚动支撑件包括安装座体和滚动嵌设在该安装座体内的支撑滚珠，所述安装座体固定在活塞支撑板上，所述支撑滚珠托举所述活塞悬浮垫板，在所述活塞支撑板上环向分布有至少三个所述滚动支撑件。通过支撑滚珠托举活塞模型，活塞模型的平动方向随意性强，能更真实的模拟活塞平动。

作为优选，所述中心支撑筒包括筒体，所述筒体的外壁设有活塞支撑件，该活塞支撑件与任一所述试验位点对应的筒体可拆卸连接，所述活塞组件落在所述活塞支撑件上；

在所述筒体的外壁轴向设有多组螺孔组，该螺孔组形成所述试验位点，每组所述螺孔组包括至少3个定位螺孔，同组螺孔组内的所有所述定位螺孔环向分布在所述筒体的外壁，所述活塞支撑件为支撑螺栓，在同组螺孔组内的所有所述定位螺孔内分别设有所述支撑螺栓。活塞支撑件小巧轻便，便于拆装；该设计中的螺孔组一方面标记定位需要试验的具体位置，另一方面方便与支撑螺栓快速拆装。

作为优选，所述筒体下端环向设有至少3个调平支脚，所述调平支脚包括竖向设置的肋板，所述肋板与所述筒体的外壁连接，所述肋板的下边缘水平连接有支撑底板，该支撑底板上竖向螺纹穿设有调平螺栓。支撑螺栓与定位螺孔能快速拆装。

作为优选，所述拼接式柜体包括至少两个筒形支架，所述筒形支架轴向依次拼接形成煤气柜柜体架，相邻两个筒形支架之间通过联接件连接，该煤气柜柜体架外围设有柜体外皮；

所述柜体外皮包括多块铝板，多块所述铝板依次首尾连接形成所述柜体外皮，在所述煤气柜柜体架上贴合有双面胶，所述铝板通过该双面胶粘贴在所述煤气柜柜体架上。

采用以上技术方案，煤气柜柜体架和柜体外皮均拼装组装，便于移送、转运，组装后，联接件对各段起到稳定连接作用，以保证煤气柜柜体架的稳定和连贯。

作为优选，所述联接件包括沿同一竖直方向对接的上立柱和下立柱，所述上立柱的下端和下立柱的上端连接有同一个联结板，所述上立柱的下端和下立柱的上端设有与所述联结板相匹配的连接卡口，所述联结板位于该连接卡口内，所述联结板分别通过立柱固定螺栓与所述上立柱和下立柱连接，所述上立柱与上方的所述筒形支架连接，所述下立柱与下方的所述筒形支架连接；

所述筒形支架包括多个水平设置的圆形架，多个所述圆形架沿同一竖直方向分布，所述筒形支架还包括多个立杆，多个所述立杆沿所述圆形架的中心环向分布，同一个所述立杆与所有所述圆形架连接，所述圆形架和立杆交叉连接形成网格状的所述筒形支架，在所述筒形支架的网格节点之间连接有斜杆，所述立杆的下端向下延伸形成所述上立柱，所述立杆的上端向上延伸形成所述下立柱，在所述圆形架、立杆和斜杆上分别贴合有所述双面胶，所述位移计的感应端径向朝向所述柜体外皮。

作为优选，所述浮动导向件包括固定在所述活塞组件上的固定座，该固定座上朝向所述拼接式柜体设有弹性件，该弹性件上设有导向滚轮，该导向滚轮沿所述立杆滚动。

作为优选，所述弹性件包括水平穿设在所述固定座上的活塞杆，该活塞杆朝向所述拼接式柜体的一端安装有U型卡，该U型卡的两个竖向部分之间安装有所述导向滚轮，在所述固定座和U型卡之间的活塞杆上套设有压簧，所述固定座另一侧的活塞杆上设有锁销，所述立杆位于所述U型卡的两个竖向部分之间，所述导向滚轮的滚动面与所述立杆贴合。

有益效果：采用本发明的一种煤气柜气动弹性模型风洞试验位移测量系统，煤气柜模型能准确真实的模拟实际生产中煤气柜的状态，保证试验结果与实际结果接近；试验时将位移计内置，从煤气柜内侧检测柜体在风场中的位移量，避免风场对位移计的影响，提高试验精度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为活塞组件b和中心支撑筒a的安装关系图；

图3为图1的水平截面图；

图4为中心支撑筒a的结构示意图；

图5为图4的俯视图；

图6为活塞组件b的结构示意图；

图7为滚动支撑件b4在活塞支撑板b1上的安装示意图；

图8为滚动支撑件b4在活塞支撑板b1上的分布示意图；

图9为联接件c3的结构示意图；

图10为浮动导向件d2的结构示意图；

图11为图10的俯视图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明。

如图1到图11所示，一种煤气柜气动弹性模型风洞试验位移测量系统，包括煤气柜模型，该煤气柜模型内设有位移检测件，该位移检测件检测风洞试验时所述煤气柜模型柜体的位移量。

所述煤气柜模型设置在旋转座上，该煤气柜模型包括拼接式柜体c，该拼接式柜体c内竖向设有中心支撑筒a，该中心支撑筒a轴向设有多个试验位点，所述中心支撑筒a外套设有活塞组件b，该活塞组件b对应设置在任一所述试验位点处，所述活塞组件b和拼接式柜体c之间设有浮动导向件d2；

所述位移检测件为位移计e1，在所述中心支撑筒a上固定连接位移计支架e，在该位移计支架e上设置多个位移计e1，多个所述位移计e1在所述位移计支架e上竖向分布，所述位移计e1的感应端朝向所述拼接式柜体c。

所述位移计支架e包括横向固定杆e2和竖向固定杆e3，所述横向固定杆e2靠近所述中心支撑筒a的下端设置，所述横向固定杆e2的内端与所述中心支撑筒a固定，所述竖向固定杆e3的下端与所述横向固定杆e2固定，所述位移计e1竖向分布在所述竖向固定杆e3上，所述活塞组件b上对应所述竖向固定杆e3设有让位通孔。

所述活塞组件b包括活塞支撑板b1，该活塞支撑板b1上方设有活塞模型b2，在所述活塞支撑板b1上表面设有滚动支撑件b4，所述活塞模型b2落在该滚动支撑件b4上，所述活塞支撑板b1落在所述支撑螺栓上。

所述活塞模型b2包括模型框架b8，该模型框架b8和活塞支撑板b1之间设有活塞悬浮垫板b3，该活塞悬浮垫板b3与模型框架b8固定，该活塞悬浮垫板b3落在所述滚动支撑件b4上，所述活塞支撑板b1、活塞悬浮垫板b3和模型框架b8均呈圆环状，所述活塞支撑板b1、活塞悬浮垫板b3和模型框架b8的环状中心重合，所述活塞支撑板b1、活塞悬浮垫板b3和模型框架b8套设在所述筒体a1上。所述模型框架b8内的空隙形成所述让位通孔。

所述滚动支撑件b4包括安装座体b5和滚动嵌设在该安装座体内b5的支撑滚珠b6，所述安装座体b5固定在活塞支撑板b1上，所述支撑滚珠b6托举所述活塞悬浮垫板b3，在所述活塞支撑板b1上环向分布有至少三个所述滚动支撑件b4。

在所述活塞支撑板b1上对应所述滚动支撑件b4设有支撑件安装孔，在所述安装座体b5上设有水平支耳b7，所述安装座体b5向下沉入所述支撑件安装孔内，所述水平支耳b7贴合在所述活塞支撑板b1上表面并与之固定连接。

所述中心支撑筒a包括筒体a1，所述筒体a1的外壁设有活塞支撑件a3，该活塞支撑件a3与任一所述试验位点对应的筒体a1可拆卸连接，所述活塞组件b落在所述活塞支撑件a3上；

在所述筒体a1的外壁轴向设有多组螺孔组，该螺孔组形成所述试验位点，每组所述螺孔组包括至少3个定位螺孔a4，同组螺孔组内的所有所述定位螺孔a4环向分布在所述筒体a1的外壁，所述活塞支撑件a3为支撑螺栓，在同组螺孔组内的所有所述定位螺孔a4内分别设有所述支撑螺栓。

所述筒体a1下端环向设有至少3个调平支脚a2，所述调平支脚a2包括竖向设置的肋板a7，所述肋板a7与所述筒体a1的外壁连接，所述肋板a7的下边缘水平连接有支撑底板a5，该支撑底板a5上竖向螺纹穿设有调平螺栓a6。

所述拼接式柜体c包括至少两个筒形支架c1，所述筒形支架c1轴向依次拼接形成煤气柜柜体架c2，相邻两个筒形支架c1之间通过联接件c3连接，该煤气柜柜体架c2外围设有柜体外皮c9；

所述柜体外皮c9包括多块铝板，多块所述铝板依次首尾连接形成所述柜体外皮c9，在所述煤气柜柜体架c2上贴合有双面胶，所述铝板通过该双面胶粘贴在所述煤气柜柜体架c2上。

所述联接件c3包括沿同一竖直方向对接的上立柱c4和下立柱c5，所述上立柱c4的下端和下立柱c5的上端连接有同一个联结板c6，所述上立柱c4的下端和下立柱c5的上端设有与所述联结板c6相匹配的连接卡口，所述联结板c6位于该连接卡口内，所述联结板c6分别通过立柱固定螺栓与所述上立柱c4和下立柱c5连接，所述上立柱c4与上方的所述筒形支架c1连接，所述下立柱c5与下方的所述筒形支架c1连接；

所述筒形支架c1包括多个水平设置的圆形架c7，多个所述圆形架c7沿同一竖直方向分布，所述筒形支架c1还包括多个立杆c8，多个所述立杆c8沿所述圆形架c7的中心环向分布，同一个所述立杆c8与所有所述圆形架c7连接，所述圆形架c7和立杆c8交叉连接形成网格状的所述筒形支架c1，在所述筒形支架c1的网格节点之间连接有斜杆c10，所述立杆c8的下端向下延伸形成所述上立柱c4，所述立杆c8的上端向上延伸形成所述下立柱c5，在所述圆形架c7、立杆c8和斜杆c10上分别贴合有所述双面胶，所述位移计e1的感应端径向朝向所述柜体外皮c9。

所述浮动导向件d2包括固定在所述活塞组件b上的固定座d3，该固定座d3上朝向所述拼接式柜体c设有弹性件，该弹性件上设有导向滚轮d5，该导向滚轮d5沿所述立杆c8滚动。

所述弹性件包括水平穿设在所述固定座d3上的活塞杆d4，该活塞杆d4朝向所述拼接式柜体c的一端安装有U型卡d7，该U型卡d7的两个竖向部分之间安装有所述导向滚轮d5，在所述固定座d3和U型卡d7之间的活塞杆d4上套设有压簧d6，所述固定座d3另一侧的活塞杆d4上设有锁销，所述立杆c8位于所述U型卡d7的两个竖向部分之间，所述导向滚轮d5的滚动面与所述立杆c8贴合。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种煤气柜气动弹性模型风洞试验位移测量系统，其特征在于：包括煤气柜模型，该煤气柜模型内设有位移检测件，该位移检测件检测风洞试验时所述煤气柜模型柜体的位移量。

2.根据权利要求1所述的一种煤气柜气动弹性模型风洞试验位移测量系统，其特征在于：所述煤气柜模型设置在旋转座上，该煤气柜模型包括拼接式柜体(c)，该拼接式柜体(c)内竖向设有中心支撑筒(a)，该中心支撑筒(a)轴向设有多个试验位点，所述中心支撑筒(a)外套设有活塞组件(b)，该活塞组件(b)对应设置在任一所述试验位点处，所述活塞组件(b)和拼接式柜体(c)之间设有浮动导向件(d2)；

所述位移检测件为位移计(e1)，在所述中心支撑筒(a)上固定连接位移计支架(e)，在该位移计支架(e)上设置多个所述位移计(e1)，多个所述位移计(e1)在所述位移计支架(e)上竖向分布，所述位移计(e1)的感应端朝向所述拼接式柜体(c)。

3.根据权利要求2所述的一种煤气柜气动弹性模型风洞试验位移测量系统，其特征在于：所述位移计支架(e)包括横向固定杆(e2)和竖向固定杆(e3)，所述横向固定杆(e2)靠近所述中心支撑筒(a)的下端设置，所述横向固定杆(e2)的内端与所述中心支撑筒(a)固定，所述竖向固定杆(e3)的下端与所述横向固定杆(e2)固定，所述位移计(e1)竖向分布在所述竖向固定杆(e3)上，所述活塞组件(b)上对应所述竖向固定杆(e3)设有让位通孔。

4.根据权利要求3所述的一种煤气柜气动弹性模型风洞试验位移测量系统，其特征在于：所述活塞组件(b)包括活塞支撑板(b1)，该活塞支撑板(b1)上方设有活塞模型(b2)，所述活塞模型(b2)包括模型框架(b8)，该模型框架(b8)和活塞支撑板(b1)之间设有活塞悬浮垫板(b3)，该活塞悬浮垫板(b3)与模型框架(b8)固定，在所述活塞支撑板(b1)上表面设有滚动支撑件(b4)，所述活塞悬浮垫板(b3)落在所述滚动支撑件(b4)上，所述活塞支撑板(b1)设置在任一所述试验位点处，所述模型框架(b8)内的空隙形成所述让位通孔。

所述滚动支撑件(b4)包括安装座体(b5)和滚动嵌设在该安装座体内(b5)的支撑滚珠(b6)，所述安装座体(b5)固定在活塞支撑板(b1)上，所述支撑滚珠(b6)托举所述活塞悬浮垫板(b3)，在所述活塞支撑板(b1)上环向分布有至少三个所述滚动支撑件(b4)。

5.根据权利要求2所述的一种煤气柜气动弹性模型风洞试验位移测量系统，其特征在于：所述中心支撑筒(a)包括筒体(a1)，所述筒体(a1)的外壁设有活塞支撑件(a3)，该活塞支撑件(a3)与任一所述试验位点对应的筒体(a1)可拆卸连接，所述活塞组件(b)落在所述活塞支撑件(a3)上；

在所述筒体(a1)的外壁轴向设有多组螺孔组，该螺孔组形成所述试验位点，每组所述螺孔组包括至少3个定位螺孔(a4)，同组螺孔组内的所有所述定位螺孔(a4)环向分布在所述筒体(a1)的外壁，所述活塞支撑件(a3)为支撑螺栓，在同组螺孔组内的所有所述定位螺孔(a4)内分别设有所述支撑螺栓。

6.根据权利要求5所述的一种煤气柜气动弹性模型风洞试验位移测量系统，其特征在于：所述筒体(a1)下端环向设有至少3个调平支脚(a2)，所述调平支脚(a2)包括竖向设置的肋板(a7)，所述肋板(a7)与所述筒体(a1)的外壁连接，所述肋板(a7)的下边缘水平连接有支撑底板(a5)，该支撑底板(a5)上竖向螺纹穿设有调平螺栓(a6)。

7.根据权利要求2所述的一种煤气柜气动弹性模型风洞试验位移测量系统，其特征在于：所述拼接式柜体(c)包括至少两个筒形支架(c1)，所述筒形支架(c1)轴向依次拼接形成煤气柜柜体架(c2)，相邻两个筒形支架(c1)之间通过联接件(c3)连接，该煤气柜柜体架(c2)外围设有柜体外皮(c9)；

所述柜体外皮(c9)包括多块铝板，多块所述铝板依次首尾连接形成所述柜体外皮(c9)，在所述煤气柜柜体架(c2)上贴合有双面胶，所述铝板通过该双面胶粘贴在所述煤气柜柜体架(c2)上。

8.根据权利要求7所述的一种煤气柜气动弹性模型风洞试验位移测量系统，其特征在于：所述联接件(c3)包括沿同一竖直方向对接的上立柱(c4)和下立柱(c5)，所述上立柱(c4)的下端和下立柱(c5)的上端连接有同一个联结板(c6)，所述上立柱(c4)的下端和下立柱(c5)的上端设有与所述联结板(c6)相匹配的连接卡口，所述联结板(c6)位于该连接卡口内，所述联结板(c6)分别通过立柱固定螺栓与所述上立柱(c4)和下立柱(c5)连接，所述上立柱(c4)与上方的所述筒形支架(c1)连接，所述下立柱(c5)与下方的所述筒形支架(c1)连接；

所述筒形支架(c1)包括多个水平设置的圆形架(c7)，多个所述圆形架(c7)沿同一竖直方向分布，所述筒形支架(c1)还包括多个立杆(c8)，多个所述立杆(c8)沿所述圆形架(c7)的中心环向分布，同一个所述立杆(c8)与所有所述圆形架(c7)连接，所述圆形架(c7)和立杆(c8)交叉连接形成网格状的所述筒形支架(c1)，在所述筒形支架(c1)的网格节点之间连接有斜杆(c10)，所述立杆(c8)的下端向下延伸形成所述上立柱(c4)，所述立杆(c8)的上端向上延伸形成所述下立柱(c5)，在所述圆形架(c7)、立杆(c8)和斜杆(c10)上分别贴合有所述双面胶，所述位移计(e1)的感应端径向朝向所述柜体外皮(c9)。

9.根据权利要求8所述的一种煤气柜气动弹性模型风洞试验位移测量系统，其特征在于：所述浮动导向件(d2)包括固定在所述活塞组件(b)上的固定座(d3)，该固定座(d3)上朝向所述拼接式柜体(c)设有弹性件，该弹性件上设有导向滚轮(d5)，该导向滚轮(d5)沿所述立杆(c8)滚动。

10.根据权利要求9所述的一种煤气柜气动弹性模型风洞试验位移测量系统，其特征在于：所述弹性件包括水平穿设在所述固定座(d3)上的活塞杆(d4)，该活塞杆(d4)朝向所述拼接式柜体(c)的一端安装有U型卡(d7)，该U型卡(d7)的两个竖向部分之间安装有所述导向滚轮(d5)，在所述固定座(d3)和U型卡(d7)之间的活塞杆(d4)上套设有压簧(d6)，所述固定座(d3)另一侧的活塞杆(d4)上设有锁销，所述立杆(c8)位于所述U型卡(d7)的两个竖向部分之间，所述导向滚轮(d5)的滚动面与所述立杆(c8)贴合。