CN111707437A - 一种模拟高空坠落物冲击油气管道实验平台及应用方法 - Google Patents

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吴昱辰
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王凯
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Abstract

本发明公开了一种模拟高空坠落物冲击油气管道实验平台及应用方法。所述模拟高空坠落物冲击油气管道实验平台，包括承载系统、测试系统和数据采集系统。通过承载系统、测试系统和数据采集系统的高效配合，可观测被不同条件下高空坠落物砸中后油气管道的宏观破坏特征，并可定量测量不同大小冲击能量条件下油气管道所受冲击力的变化规律，获得油气管道在高空坠落物冲击下损伤破坏的判定条件，为采取合理的油气管道保护措施提供有力依据。

Description

一种模拟高空坠落物冲击油气管道实验平台及应用方法
技术领域
本发明涉及油气管道维护技术研究领域，尤其涉及一种模拟高空坠落物冲击油气管道实验平台及应用方法。
背景技术
高空坠落是生产生活中常见的事故之一，造成了大量的人员伤亡和财产损失。在油气运输方面，高空坠落物(如崩塌落石)是危害油气管道的典型地质灾害之一。目前，虽然在高空坠落物对油气管道影响方面的研究已经较为丰富，但考虑高空坠落物的能量特征、对管道的作用机理以及损伤特征的研究仍然较少；另外，高空坠落物对油气管道损伤的研究方法主要包括理论分析、数值模拟，而实验研究则较少。一种模拟高空坠落物冲击油气管道实验平台，通过改变重物的形状、重量和下落高度以及油气管道类型来模拟高空坠落物对油气管道的冲击破坏现象，观测油气管道所受冲击力的变化规律及宏观破坏特征，获得高空坠落物冲击条件下油气管道损伤规律，为现场采取合理的油气管道保护措施提供依据。
发明内容
本发明的目的在于提出一种模拟高空坠落物冲击油气管道实验平台及应用方法，通过承载系统、测试系统和数据采集系统的高效配合，可观测被不同条件下高空坠落物砸中后油气管道的宏观破坏特征，并可定量测量不同大小冲击能量条件下油气管道所受冲击力的变化规律，获得油气管道在高空坠落物冲击下损伤破坏的判定条件，为采取合理的油气管道保护措施提供有力依据。
一种模拟高空坠落物冲击油气管道实验平台，包括：
承载系统，包括悬臂吊、自动脱钩装置、遥控器和遥控器接线；所述悬臂吊的最大高度为10m，悬臂长3m，悬臂末端设置自动脱钩装置；所述自动脱钩装置上安装有电磁吸盘，用于释放重物并使其以自由落体形式下落；所述遥控器通过遥控器接线与电磁吸盘连接；
测试系统，包括测力平台、固定装置和高速摄像机；所述测力平台用于定量测试油气管道被重物击中后所受冲击力的变化规律；所述固定装置通过固定螺栓将油气管道固定在测力平台上；所述固定装置尺寸可调节，用于固定不同类型的油气管道；所述高速摄像机固定于悬臂吊下部与油气管道平齐的高度处，用于记录油气管道受到重物击打后变形破坏的过程；
数据采集系统，包括数据线、数据采集卡和计算机；所述数据采集卡通过数据线分别与测力平台数据线接口和计算机相连，用于记录油气管道受重物击打后所受冲击力的变化规律。
优选地，一种模拟高空坠落物冲击油气管道实验平台，通过改变重物的形状、重量和下落高度以及油气管道类型来模拟高空坠落物对油气管道的损伤破坏现象。
本发明还提出了一种模拟高空坠落物冲击油气管道实验平台的应用方法，应用上述实验平台，其包括如下工作步骤：
a、根据现场高空坠落物对油气管道产生的冲击力大小及能量分布规律，选择合适的重物形状、重量和下落高度以及油气管道类型；
b、实验人员操作遥控器将自动脱钩装置下降到地面处，将步骤(a)中选择的重物吸附在自动脱钩装置的电磁吸盘上，并闭锁制动系统；
c、将自动脱钩装置拉起到预先设计的下落高度处；
d、将油气管道通过固定装置和固定螺栓固定在测力平台上，然后将测力平台放置于吊起的重物正下方的地面上，使得重物的重心和油气管道的中心线位于同一竖直平面上；
e、用数据线将计算机、数据采集卡、测力平台数据线接口连接起来，打开测力平台开关和高速摄像机；
f、调试所有测试设备，确保安全可靠；
g、实验人员撤离到安全区域，确认安全后，通过遥控器启动电磁吸盘的制动系统，让重物以自由落体形式击打在油气管道上；
h、重复上述步骤(a)～(g)，完成不同重物形状、重量和不同下落高度以及不同油气管道类型条件下油气管道受重物击打的物理模拟试验，分别记录并分析各组数据，获得油气管道受到重物击打时所受冲击力变化特征及宏观破坏规律。
本发明具有如下优点：
本发明述及的模拟高空坠落物冲击油气管道实验平台，通过承载系统、测试系统和数据采集系统的高效配合可以模拟高空坠落物对油气管道的冲击破坏现象；通过改变重物的形状、重量和下落高度以及油气管道类型可以模拟各种不同条件下高空坠落物对油气管道的冲击破坏现象；自动脱钩装置可以通过遥控器实现远程控制，保证了实验过程的安全性；通过测力平台可以定量测试油气管道被重物击中后所受冲击力的变化规律；通过高速摄像机可以实时记录受重物击打后油气管道的宏观破坏过程；最终可以获得油气管道在高空坠落物冲击下损伤破坏的判定条件，为采取合理的油气管道保护措施提供有力依据。
附图说明
图1为本发明实施例中模拟高空坠落物冲击油气管道实验平台主视图。
图2为本发明实施例中在测力平台上固定油气管道的斜视图。
图中，1-悬臂吊；2-自动脱钩装置；3-电磁吸盘；4-重物；5-遥控器接线；6-遥控器；7-测力平台；8-固定装置；9-油气管道；10-高速摄像机；11-固定螺栓；12-测力平台开关；13-测力平台数据线接口；14-数据线；15-数据采集卡；16-计算机。
具体实施方式
结合图1所示，一种模拟高空坠落物冲击油气管道实验平台，包括承载系统、测试系统和数据采集系统，可观测被不同条件下高空坠落物砸中后油气管道的宏观破坏特征，并可定量测量不同大小冲击能量条件下油气管道所受冲击力的变化规律，获得油气管道在高空坠落物冲击下损伤破坏的判定条件，为采取合理的油气管道保护措施提供有力依据。
一种模拟高空坠落物冲击油气管道实验平台及应用方法，其特征包括：
如图1所示，承载系统，包括悬臂吊1、自动脱钩装置2、遥控器6和遥控器接线5；所述悬臂吊1的最大高度为10m，悬臂长3m，悬臂末端设置自动脱钩装置2；所述自动脱钩装置2上安装有电磁吸盘3，用于释放重物4并使其以自由落体形式下落；所述遥控器6通过遥控器接线5与电磁吸盘3连接。通过改变重物4的形状、重量和下落高度以及油气管道9类型来模拟高空坠落物对油气管道9的损伤破坏现象
如图1和图2所示，测试系统，包括测力平台7、固定装置8和高速摄像机10；所述测力平台7用于定量测试油气管道9被重物4击中后所受冲击力的变化规律；所述固定装置8通过固定螺栓11将油气管道9固定在测力平台7上；所述固定装置8尺寸可调节，用于固定不同类型的油气管道9；所述高速摄像机10固定于悬臂吊1下部与油气管道9平齐的高度处，用于记录油气管道9受到重物4击打后变形破坏的过程。
如图1和图2所示，数据采集系统，包括数据线14、数据采集卡15和计算机16。所述数据采集卡15通过数据线14分别与测力平台数据线接口13和计算机16相连，用于记录油气管道9受重物4击打后所受冲击力的变化规律。
应用上述实验平台，其包括如下工作步骤：
a、根据现场高空坠落物对油气管道9产生的冲击力大小及能量分布规律，选择合适的重物4形状、重量和下落高度以及油气管道9类型；
b、实验人员操作遥控器6将自动脱钩装置2下降到地面处，将步骤(a)中选择的重物4吸附在自动脱钩装置2的电磁吸盘3上，并闭锁制动系统；
c、将自动脱钩装置2拉起到预先设计的下落高度处；
d、将油气管道9通过固定装置8和固定螺栓11固定在测力平台7上，然后将测力平台7放置于吊起的重物4正下方的地面上，使得重物4的重心和油气管道9的中心线位于同一竖直平面上；
e、用数据线14将计算机16、数据采集卡15、测力平台数据线接口13连接起来，打开测力平台开关12和高速摄像机10；
f、调试所有测试设备，确保安全可靠；
g、实验人员撤离到安全区域，确认安全后，通过遥控器6启动电磁吸盘3的制动系统，让重物4以自由落体形式击打在油气管道9上；
h、重复上述步骤(a)～(g)，完成不同重物4形状、重量和不同下落高度以及不同油气管道9类型条件下油气管道9受重物4击打的物理模拟试验，分别记录并分析各组数据，获得油气管道9受到重物4击打时所受冲击力变化特征及宏观破坏规律。
当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替换、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。

Claims (3)

1.一种模拟高空坠落物冲击油气管道实验平台及应用方法，其特征在于：所述模拟高空坠落物冲击油气管道实验平台包括：
承载系统，包括悬臂吊、自动脱钩装置、遥控器和遥控器接线；所述悬臂吊的最大高度为10m，悬臂长3m，悬臂末端设置自动脱钩装置；所述自动脱钩装置上安装有电磁吸盘，用于释放重物并使其以自由落体形式下落；所述遥控器通过遥控器接线与电磁吸盘连接；
测试系统，包括测力平台、固定装置和高速摄像机；所述测力平台用于定量测试油气管道被重物击中后所受冲击力的变化规律；所述固定装置通过固定螺栓将油气管道固定在测力平台上；所述固定装置尺寸可调节，用于固定不同类型的油气管道；所述高速摄像机固定于悬臂吊下部与油气管道平齐的高度处，用于记录油气管道受到重物击打后变形破坏的过程；
数据采集系统，包括数据线、数据采集卡和计算机；所述数据采集卡通过数据线分别与测力平台数据线接口和计算机相连，用于记录油气管道受重物击打后所受冲击力的变化规律。
2.根据权利要求1所述的模拟高空坠落物冲击油气管道实验平台及应用方法，其特征在于：通过改变重物的形状、重量和下落高度以及油气管道类型来模拟高空坠落物对油气管道的损伤破坏现象。
3.一种模拟高空坠落物冲击油气管道实验平台及应用方法，其特征在于：采用如权利要求1和2项所述的模拟高空坠落物冲击油气管道实验平台，包括如下步骤：
a、根据现场高空坠落物对油气管道产生的冲击力大小及能量分布规律，选择合适的重物形状、重量和下落高度以及油气管道类型；
b、实验人员操作遥控器将自动脱钩装置下降到地面处，将步骤(a)中选择的重物吸附在自动脱钩装置的电磁吸盘上，并闭锁制动系统；
c、将自动脱钩装置拉起到预先设计的下落高度处；
d、将油气管道通过固定装置和固定螺栓固定在测力平台上，然后将测力平台放置于吊起的重物正下方的地面上，使得重物的重心和油气管道的中心线位于同一竖直平面上；
e、用数据线将计算机、数据采集卡、测力平台数据线接口连接起来，打开测力平台开关和高速摄像机；
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