CN111307836B - 一种地震波载荷下pe管性能测试装置 - Google Patents

Abstract

一种地震波载荷下PE管性能测试装置及其工作方法，包括地震波发射模块、性能测试模块、计算机，地震波发射模块包括横波发射装置、纵波发射装置，横波发射装置一端与测试箱侧面固结，测试箱放置于导轨上，随横波发射装置作用沿导轨移动；纵波发射装置放置于四个支架内，上端与工作台下端固结，测试平台在纵波发射装置作用下沿竖直方向移动。测试箱连接泵和空压机，内可更换介质，验证PE管在不同环境中受地震波的影响；PE管周向放置若干应变片，两端通过拉力计与测试箱两端内部连接，用以测试PE管变化。横、纵波发射装置、应变片、拉力计、泵和空压机均受计算机控制。本发明可产生不同波形的地震波，并测试地震波对处于不同环境中PE管的性能影响。

Description

一种地震波载荷下PE管性能测试装置

技术领域

本发明涉及一种地震波载荷下PE管性能测试装置，具体涉及一种地震波发射装置和PE管性能测试装置及其工作方法。

背景技术

PE管是一种柔韧性好、抗冲击力强、耐磨损的优质管材，且其重量轻、易搬运、焊接工艺简单，因此广泛用于煤气、石油以及天然气的输送。地震是一种严重的自然灾害，其造成的见解损失往往比直接损失还要大，比如对燃气、石油输送PE管造成破坏，造成燃气泄漏，造成重大生命财产损失和环境污染。因此，对PE管性能受地震影响的测试非常有现实意义。可通过实验测试PE管性能受地震影响，针对弱点提出改进，以减小甚至避免地震对PE管造成的破坏。

但现有技术大多是测试地震所导致的地质灾害对PE管的影响，是一个静态的测试过程，而忽视了地震波对PE管的影响。PE管在地震波的作用下，可能会发生破裂和弯曲变形，以及破坏PE管接口，地震波对PE管性能影响是一个动态过程，目前相关方面的测试装置还比较少。因此，研究地震波对PE管的影响，设计出地震波对PE管性能影响的测试装置是非常有必要的。

发明内容

本发明公开了一种地震波载荷下PE管性能测试装置及其方法，可根据实际需求，通过控制地震波发射装置振动频率，发射不同类型的地震波；根据测试需求，选择测试箱内加入的介质种类，通过应变片和拉力计所测数据，测试多种环境下地震波对PE管性能的影响。为解决地震波对天然气、石油输送方面问题提供了基础。本发明还公布地震波对PE管性能影响测试装置的工作方法。

完成上述发明任务的技术方案是，一种地震波载荷下PE管性能测试装置，包括地震波发射模块、测试模块、计算机。计算机控制地震波发射模块产生地震波，传至测试模块，通过所测数据，测试地震波对PE管性能的影响。

所述地震波发射模块，包括横波发射装置、纵波发射装置。所述横波发射装置，固定放置于工作台上，横波发射装置的一端固接在测试箱外表面；位移传感器放置于横波发射装置内；所述纵波发射装置放置于测试平台的四个支架内，纵波发射装置上端与测试平台下部固接，位移传感器放置在纵波发射装置内部；横波发射装置、纵波发射装置通过液压源提供液压。

所述测试模块包括测试箱、测试平台、泵、空压机、应变片、拉力计、PE管；所述测试平台设计有导轨槽，用以放置测试箱；测试平台上挖有排液槽，以排出测试箱内液体；所述所述测试箱包括箱体和箱盖；所述箱体下部装有滑轮，滑轮放置在测试平台导轨内，测试箱可在横波发射装置作用下沿导轨移动；所述箱体一角挖有排液孔，用以排出测试箱内气体和液体，排液孔可由加有密封圈的塞子堵住，实现密封同时保证箱体能够承受一定压力；所述排液孔外部装有安全网，以防止箱体内压力过高导致塞子飞出造成安全隐患；所述箱盖内装有密封装置，可保证箱盖和箱体密封并承受一定内压；所述应变片根据测试需求，将一定数量应变片均匀贴在被测PE管外表面；所述拉力计有两个，其一端分别与被测PE管两端连接，另一端与测试箱两端内表面连接。

所述计算机可收集位移传感器、应变片、拉力计所测数据收集；所述计算机可控制泵和空压机、液压源的打开与关闭，用以改变测试箱内环境、控制地震波发射器发射所需要的地震波。

本发明的优点和积极效果在于：

1.本发明可提供稳定性好、重复性好的地震波；

2.本发明可根据实验需要发射多种地震波类型；

3.本发明可通过应变片和拉力计所测数值，判断地震波对PE管性能影响的变化；

4.本发明可通过改变测试箱内介质，从而改变PE管所处环境，以验证PE管性能在不同环境中受地震波影响。

附图说明

图1为一种地震波载荷下PE管性能测试装置示意图俯视图；

图2为一种地震波载荷下PE管性能测试装置示意图主视图；

1.支柱2.纵波发射装置3.位移传感器4.测试平台5.横波发射装置6.位移传感器7.拉力计8.箱体9.PE管10.应变片11.介质(泥土、液体、气体)12.空压机13.排液孔14.塞子15.排液槽16.泵17.箱盖18.导轨19.活塞杆20.活塞21.滑轮22.充液管线23.充气管线

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

一种地震波载荷下PE管性能测试装置包括地震波发射模块、测试模块、计算机。

实验时，先将拉力计7和应变片10分别放置于被测PE管两端和环向外表面，并将被测PE管固定在测试箱8两端内表面；然后根据现场测试，确定地震波的相关参数与实验环境介质的相关参数，计算机根据所选取的介质，控制泵16或者空压机12打开，将水或气体充入测试箱8内，或人工将泥土加入测试箱8内；再然后，计算机控制地震波发射模块发射实验所需要的地震波，进行实验测试，应变片10和拉力计7数值实时传输至计算机中，通过观察所测数据判断在不同环境中地震波对PE管性能的影响。

所述地震波发射模块包括横波发射装置5和纵波发射装置2，其动力源为液压源。所述地震波发射装置实质为双作用液压缸，通过控制活塞两端进液和出液的效率，便可以改变活塞的移动速度从而产生不同的波，进而带动测试箱8产生不同类型的波。所述纵波发射装置2下部与支柱1上部连接，上部与测试平台4下部固接，内部放置有位移传感器3，当计算机控制液压源使液压缸作用时，便可以产生纵波，通过测试平台4传入测试箱8内；所述横波发射装置5固定在测试平台4上，内部放置有位移传感器6，一端与测试箱8外表面固接，当计算机控制液压源使液压缸作用时，便可根据需求产生横波；实验需要复合波时，计算机控制液压源分别为横波发射装置5、纵波发射装置2提供所需的液压，即可产生复合波；通过改变所提供的液压大小和液体的打入排出速率，即可改变所产生地震波的参数。

所述测试模块包括测试箱8、测试平台4、应变片10、拉力计7、泵16、空压机12。所述测试平台上装有导轨18，可使测试箱8在横波发射装置5的作用下沿导轨18移动；所述测试平台4上挖有排液槽13，便于排出测试箱8内液体和气体；所述测试箱8包括下部装有滑轮，放置于测试平台4上导轨18内，测试箱8在横波发射装置5作用下沿导轨18移动；所述箱体8一角挖有排液孔14，用以排出测试箱内气体和液体，排液孔14可由加有密封圈的15堵住，实现密封同时保证箱体能够承受一定压力；所述箱盖17内装有密封装置，可保证箱盖17和箱体8密封并承受一定内压；根据测试需求，将一定数量应变片10均匀贴在被测PE管外表面,以测试PE管受地震波影响时应变变化，应变片10数据实时传输至计算机内；所述拉力计7有两个，其内端分别与被测PE管两端连接，外端与测试箱8两端内表面连接，以测试PE管受地震波影响时轴向力的变化，拉力计所测数据实时传输至计算机中；所述泵16通过充液管线连接在测试箱上，当测试环境为液体时，计算机控制泵16作用将液体抽入测试箱8中，以模拟PE管处于液体中受地震波的影响；所述空压机12通过充气管线过排液孔连接测试箱8，当测试环境为气体时，计算机控制空压机12作用，改变测试箱8内压强大小，以模拟PE管在不同压强的气体环境中其性能受地震波的影响。

所述计算机自动收集应变片10、拉力计7、位移传感器3、5所传输的数据并储存，并以曲线图的方式呈现；所述计算机还可控制泵16和空压机12、液压源的打开与关闭，用以改变测试箱8内环境、控制地震波发射模块发射所需要的地震波。

该装置的具体测试方法为：

1.根据现场测试实验的需要，确定PE管所处环境的相关参数，如果PE管处于水中，确定水的密度；PE管处于泥土中，确定泥土的密度和相关参数；PE管处于有压气体中，确定气体压强。

2.将应变片10按实验要求贴在PE管9周向外表面；然后将两个拉力计7分别装在PE管9两端，将拉力计7固定连接在测试箱体8两端内表面；用塞子15堵住排液孔14。

3.计算机根据步骤1所确定参数，测试环境为泥土时，加入泥土并将泥土压实至与实际环境相符的程度，盖上箱盖17；测试环境为液体时，计算机控制泵16打开，抽液体进入测试箱8，盖上箱盖17；测试环境为气体时，先盖上箱盖17，计算机控制打开空压机12，由排液孔14打入气体，直至箱体8内压强满足实验需求。

4.测试环境准备好后，观察应变片10和拉力计7能否准确传输数据。

5.根据实验需要，确定地震波的相关参数(如频率等)，并确定地震波的控制方式。

6.计算机根据所确定的地震波的控制方式和相关参数，计算机控制使液压源工作，使地震波发射模块产生相关的波形；实验只需要横波时，液压源只为横波发射装置5提供液压，双作用液压活塞缸运动，即可推动测试箱8沿导轨18运动，进而产生横波；实验只需要纵波时，液压源只为纵波发射装置2提供液压，双作用液压缸运动，即可推动测试平台4纵向运动，从而推动测试箱8纵向运动，产生纵波；实验需要复合波时，同时为横波发射装置5和纵波发射装置2提供液压，即可产生复合的地震波，通过改变所提供的液压大小和液体的打入排出速率，即可改变所产生地震波的参数。

7.地震波开始作用时，观察计算机上所收集到的数据并保存；达到实验预定时长后，停止数据的收集。

8.计算机控制关闭地震波发射装置。

9.打开塞子，使排液槽13和排液孔14畅通，排出气体或者液体，或者清除测试箱8内泥土，并保持箱内清洁。

Claims (2)

1.一种地震波载荷下PE管性能测试装置，用以测试在不同介质中地震波对PE管的性能影响，该装置包括：地震波发射模块、测试模块、计算机；所述地震波发射模块包括横波发射装置(5)、纵波发射装置(2)，横波发射装置与测试箱箱体(8)相连，纵波发射装置(2)与测试平台(4)相连；所述测试模块包括测试箱箱体(8)、测试箱箱盖(17)、应变片(10)、拉力计(7)、测试平台(4)、泵(16)、空压机(12)和PE管(9)，测试箱箱体(8)放置在测试平台(4)上导轨(18)内，拉力计(7)的一端固定在PE管(9)端面，一端固定在测试箱箱体(8)一端内表面，应变片(10)均匀贴在PE管(9)外表面，空压机(12)和泵(16)通过充气管线(22)、充液管线(23)与测试箱箱体(8)连接；计算机与泵(16)、空压机(12)相连；泵(16)和空压机(12)受计算机控制，通过管道与测试箱连接，可通过控制泵(16)抽入液体进入测试箱模拟PE管(9)处于液体环境，控制空压机(12)抽入气体进入测试箱模拟PE管(9) 处于气体环境或压力状态下，放入泥土模拟PE管(9) 处于固体环境中，以测试PE管在多种环境中受地震波影响性能产生的变化。

2.根据权利要求1所述的一种地震波载荷下PE管性能测试装置，其特征在于，横波发射装置(5)一端与测试箱箱体(8)一端外表面固接、纵波发射装置(2)一端与测试平台(4)下表面固接，测试箱箱体(8)放置在测试平台(4)的导轨(18)内，因此可将产生地震波传至测试箱内，通过改变液压源进入横波发射装置(5)、纵波发射装置(2)的液体压力和速率，进而改变所产生的地震波的参数。

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