CN109099884B - 储罐底板沉降模拟与自动监测实验平台 - Google Patents

储罐底板沉降模拟与自动监测实验平台 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种储罐底板沉降模拟与自动监测实验平台，包括：沉降模拟平台、升降顶杆、顶板、实验用储罐和应力传感器；所述升降顶杆安装在所述沉降模拟平台上；所述升降顶杆上安装有顶板；实验用储罐安置在顶板构成的储罐承载平台上，应力传感器安装在所述实验用储罐的罐底与罐壁连接的角焊缝上；所述升降顶杆用于：通过升降带动顶板升降，模拟储罐沉降工况；所述应力传感器用于：获取实验用储罐沉降时角焊缝承受的应力信号，所述应力信号用于确定储罐极值沉降量。该方案可以通过调节升降顶杆的高度带动顶板升降，自由调节模拟不同储罐沉降工况，能够准确的模拟出不同的储罐沉降工况，提高了实验研究的灵活性。

Description

储罐底板沉降模拟与自动监测实验平台
技术领域
本发明涉及储罐地基沉降模拟与应力监测技术领域，特别涉及一种储罐底板沉降模拟与自动监测实验平台。
背景技术
地基沉降是大型储罐建造或生产过程中面临的重大风险之一,尤其发生地基不均匀沉降会引发罐体倾斜、破裂泄漏、罐体变形卡盘等安全和环保事故。而化工行业储罐多装有危险化学品，容易产生泄漏事故，严重威胁人们的生命及财产安全。实际生产中储罐沉降是难以避免地，但在事故的威胁下储罐极值沉降量难以测量。
发明内容
本发明实施例提供了一种储罐底板沉降模拟与自动监测实验平台，通过调节升降顶杆的高度带动顶板升降，能够准确的模拟出不同的储罐沉降工况，实时测量不同工况下储罐极值沉降量。
该储罐底板沉降模拟与自动监测实验平台包括：沉降模拟平台、升降顶杆、顶板、实验用储罐和应力传感器；
所述升降顶杆安装在所述沉降模拟平台上；所述升降顶杆上安装有顶板；实验用储罐安置在顶板构成的储罐承载平台上，应力传感器安装在所述实验用储罐的罐底与罐壁连接的角焊缝上；
所述升降顶杆用于：通过升降带动顶板升降，模拟储罐沉降工况；
所述应力传感器用于：获取实验用储罐沉降时角焊缝承受的应力信号，所述应力信号用于确定储罐极值沉降量。
在一个实施例中，所述升降顶杆包括多根，所述顶板包括多片，一根升降顶杆对应一片顶板。
在一个实施例中，所述顶板的大小是变化的。
在一个实施例中，还包括：驱动装置，通过沉降模拟平台与所述升降顶杆连接；
所述驱动装置用于：驱动升降顶杆实现升降。
在一个实施例中，所述驱动装置为电机。
在一个实施例中，所述驱动装置为液压驱动装置
在一个实施例中，所述应力传感器包括多个。
在一个实施例中，所述多个应力传感器等间距的安装在所述实验用储罐的罐底与罐壁连接的角焊缝周向上。
在一个实施例中，所述应力传感器为光纤应力传感器。
在一个实施例中，还包括：光纤和数据处理装置，光纤分别连接所述光纤应力传感器和所述数据处理装置；
所述光纤用于：将所述应力信号发送至数据处理装置；
所述数据处理装置用于：接收所述应力信号，根据所述应力信号确定储罐极值沉降量。
在一个实施例中，所述数据处理装置具体用于：
根据所述升降顶杆的沉降量、所述实验用储罐的重量和所述应力信号，确定储罐极值沉降量；
所述实验用储罐的重量通过调节实验用储罐内的液位来确定。
在一个实施例中，所述数据处理装置具体用于：
根据所述升降顶杆的沉降量、所述顶板的沉降面积、所述实验用储罐的重量和所述应力信号，确定储罐极值沉降量；
所述实验用储罐的重量通过调节实验用储罐内的液位来确定。
在本发明实施例中，通过调节升降顶杆的高度带动顶板升降，从而能够准确的模拟出不同的储罐沉降工况，通过测得的实验用储罐沉降时角焊缝承受的应力信号，来实时测量不同工况下储罐极值沉降量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种储罐底板沉降模拟与自动监测实验平台结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种沉降模拟平台上升降顶杆和可调顶板的分布实例图；
图3是本发明实施例提供的一种沉降模拟平台的平面图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中，提供了一种储罐底板沉降模拟与自动监测实验平台，如图1所示，该储罐底板沉降模拟与自动监测实验平台包括：沉降模拟平台1、升降顶杆2、应力传感器4、实验用储罐5和顶板6；
所述升降顶杆2安装在所述沉降模拟平台1上；所述升降顶杆2上安装有顶板6；实验用储罐5安置在顶板6构成的储罐承载平台上，应力传感器4安装在所述实验用储罐5的罐底与罐壁连接的角焊缝7上；
所述升降顶杆2用于：通过升降带动顶板6升降，模拟储罐沉降工况；
所述应力传感器4用于：获取实验用储罐5沉降时角焊缝7承受的应力信号，所述应力信号用于确定储罐极值沉降量。
上述通过调节升降顶杆2的高度，可以实现不同深度的地基沉降造成的储罐沉降工况。
具体实施时，升降顶杆2可以是一个，顶板6是一片，这样就可以实现不同深度的地基沉降造成的储罐沉降工况。为了实现不同面积沉降造成的储罐沉降工况，如图1和2所示，所述升降顶杆2可以包括多根，所述顶板6可以包括多片，一根升降顶杆对应一片顶板，升降顶杆2升降时带动顶板6升降，从而实现不同面积沉降。实际当中，也可以设置成多根升降顶杆2对应一片顶板6。
另外，也可以将顶板6设置成大小和形状可调的，这样任意一根顶杆的高度、任意一片顶板的大小和形状均可独立调节，从而可通过调整升降顶杆2的高度与可调顶板6的形状与大小来模拟不同面积沉降造成的储罐沉降的工况。
如何安装升降顶杆2，可以如图3所示，在沉降模拟平台1上预留多个孔，多个孔按照预设排列规则进行排列，然后按这些孔的排列规则将多根升降顶杆2安装在其内。预设排列规则可以是排列成圆形、四边形或多边形，由于大型储罐的罐底通常为圆形，因此预设排列规则可以是按照圆周排列。其中，比如按照这样的Φ625(最内侧两个孔的间隔距离)、Φ1875(最外侧两个孔的间隔距离)、Φ2500(沉降模拟平台1的直径)排列规则进行排列。
在排列好了升降顶杆2后，如何设置顶板6，可以如图2所示，可以按照圆周排列两排升降顶杆2，两排升降顶杆2形成同心圆。最内圈的升降顶杆2对应的多个顶板6(扇形)构成一个圆形面板，比如，内圈4个升降顶杆2对应4个顶板6(扇形)。最外圈的升降顶杆2对应的多个顶板6构成一个圆环，该圆环与最内圈的圆形面板构成一个更大的圆形面板。比如，最外圈12个升降顶杆2对应12个顶板6，最外圈的3个顶板6与最内圈的1个顶板6可以构成一个更大的扇形。采用这样的方式设置升降顶杆2和顶板6是为了更好的模拟不同面积沉降对储罐沉降造成的影响。
具体实施时，升降顶杆2的升降可以是人工控制，但是人工控制可能比较耗时，且也不是能很准确的调整到所需的高度，此时可以设置一个外部控制设备来自动控制升降顶杆2的升降，这个外部设备就是驱动装置8，如图1所示。驱动装置8通过沉降模拟平台1与所述升降顶杆2连接，其作用是：驱动升降顶杆2实现升降。具体的，所述驱动装置8可以为电机或液压驱动装置。
具体实施时，如图1所示，所述应力传感器4可以包括多个，其等间距的安装在所述实验用储罐5的罐底与罐壁连接的角焊缝7的周向上。
在获得应力信号之后，可以通过人工分析应力信号、升降顶杆2的升降高度、顶板6的大小和形状来分析不同工况下的储罐沉降。也可以将应力信号传输至数据处理装置进行处理。如图1所示，该储罐底板沉降模拟与自动监测实验平台可以包括光纤3和数据处理装置，此时应力传感器4可以采用光纤应力传感器。光纤3分别连接光纤应力传感器4和数据处理装置。其中，光纤3用于：将所述应力信号发送至数据处理装置；所述数据处理装置用于：接收所述应力信号，并根据所述应力信号确定储罐极值沉降量。数据传输采用光纤3传输，具有防火防爆，稳定性好的特点。
具体的，数据处理装置可以：根据所述升降顶杆的沉降量、所述实验用储罐的重量和所述应力信号，确定储罐极值沉降量；所述实验用储罐的重量通过调节实验用储罐内的液位来确定(此时不调节顶板的沉降面积)。数据处理装置还可以：根据所述升降顶杆的沉降量、所述顶板的沉降面积、所述实验用储罐的重量和所述应力信号，确定储罐极值沉降量；所述实验用储罐的重量通过调节实验用储罐内的液位来确定。
综上所述，本发明采用电机或液压驱动升降杆，自主选择顶板号，可以自由调节模拟储罐沉降的面积与工况，提高了实验研究的灵活性；可以模拟不同储罐地基沉降与面积下的极限条件，大大增加了实验研究的实用性；采用光纤方法进行实时应力监测可以实现远程在线监测，灵敏度高；数据传输采用光纤传输，具有防火防爆，稳定性好的特点。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。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 (7)

1.一种储罐底板沉降模拟与自动监测实验平台，其特征在于，包括：沉降模拟平台、升降顶杆、顶板、实验用储罐和应力传感器；
所述升降顶杆安装在所述沉降模拟平台上；所述升降顶杆上安装有顶板；实验用储罐安置在顶板构成的储罐承载平台上，应力传感器安装在所述实验用储罐的罐底与罐壁连接的角焊缝上；
所述升降顶杆用于：通过升降带动顶板升降，模拟储罐沉降工况；
所述应力传感器用于：获取实验用储罐沉降时角焊缝承受的应力信号，所述应力信号用于确定储罐极值沉降量；
所述应力传感器为光纤应力传感器；
所述顶板的大小和形状是变化的；
还包括：光纤和数据处理装置，光纤分别连接所述光纤应力传感器和所述数据处理装置；
所述光纤用于：将所述应力信号发送至数据处理装置；
所述数据处理装置用于：接收所述应力信号，根据所述应力信号确定储罐极值沉降量；
所述数据处理装置具体用于：
根据所述升降顶杆的沉降量、所述顶板的沉降面积、所述实验用储罐的重量和所述应力信号，确定储罐极值沉降量；
所述实验用储罐的重量通过调节实验用储罐内的液位来确定。
2.如权利要求1所述的储罐底板沉降模拟与自动监测实验平台，其特征在于，所述升降顶杆包括多根，所述顶板包括多片，一根升降顶杆对应一片顶板。
3.如权利要求1或2所述的储罐底板沉降模拟与自动监测实验平台，其特征在于，还包括：驱动装置，通过沉降模拟平台与所述升降顶杆连接；
所述驱动装置用于：驱动升降顶杆实现升降。
4.如权利要求3所述的储罐底板沉降模拟与自动监测实验平台，其特征在于，所述驱动装置为电机。
5.如权利要求3所述的储罐底板沉降模拟与自动监测实验平台，其特征在于，所述驱动装置为液压驱动装置。
6.如权利要求1所述的储罐底板沉降模拟与自动监测实验平台，其特征在于，所述应力传感器包括多个。
7.如权利要求6所述的储罐底板沉降模拟与自动监测实验平台，其特征在于，所述多个应力传感器等间距地安装在所述实验用储罐的罐底与罐壁连接的角焊缝周向上。
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