一种多组合液压长管系振动效应测试方法及装置

摘要

本发明公开了一种用于液压系统的多组合液压长管道系统振动效应测试方法及装置，包括供液泵站、液压管道系统、测试系统。其中液压管道系统采用空间蛇型方式布置长管道，中间由可拆卸支架支撑，依靠电磁换向阀实现长、短管道切换；接入管道由高压胶管、短直管道、长直单跨管道、长直多跨管道、U型管道组合而成。测试系统包括压力传感器、流量计、三向加速度传感器、模态分析仪及其分析软件。

说明书

1.所属技术领域

本发明涉及一种多组合液压输流长管系振动效应测试方法及装置，应用于液压管道传输领域。

2.背景技术

液压管道是液压系统不可缺少的元件之一，起着连接和传递作用。管道振动会使管道的连接部位发生松动或管道发生破裂，轻则造成泄漏，重则会因爆炸等而酿成重大事故。管道的振动反过来又会影响管道内流体的流动，形成流体的瞬变流态、波动以及管道振动为一体的流固耦合系统。目前国内工程领域应用得较多的混凝土泵车、盾构掘进机等，其液压执行机构与液压源的距离较远，液压管道长度可以达到几十米甚至上百米。因此，长管道系统对整套设备造成的影响不容忽视。

目前，国内外对于单一类型管道，如悬臂管、简支直管的试验设备已经成熟，但对于能够模拟多种管道类型组合的试验系统还未建立。因此设计一套能够真实模拟工程应用的多种液压管道的实验装置是研究液压管道效应的主要问题。根据工程应用中最为典型的管道结构，设计一套形式能够灵活调整管道组合形式，如软硬管的组合、弯管和直管的组合、异型管组合、不同直径管道的组合等的试验装置，配置合理的传感器、数据采集系统及振动分析系统。建立实验室研究与工程应用之间的相互关系，为工程安全性提供更为真实可靠的实验室研究数据，同时也为液压管道的布局设计、管道减振提供科学、准确的试验参数，从而实现对液压管道实际应用性能的模拟与仿真。

3.发明内容

本发明的目的是针对目前的技术水平和研究现状，设计一套能够真实模拟工程应用的多种液压管道的实验装置来研究液压管道效应，提供一种多组合液压输流长管系振动效应测试方法及装置。

本发明采用的技术方案是：一种多组合液压输流长管系振动效应测试方法及装置，包括供液泵站、高压软管、第一涡轮流量计、三通管接头、立柱架、第一管道、第二管道、第三管道、第四管道、第五管道、第一阀、第二阀、第三阀、截止阀、三通管接头、第二涡轮流量计、可拆卸式管夹、地平面横梁、压力传感器、加速度传感器及监控系统。其特征还在于：供液泵站出油口与高压软管输入端连通；高压软管输出端与三通管接头输入端连通；第一涡轮流量计与三通管接头中间接头连通；第一管道输入端与三通管接头输出端连通；第一管道的输出端与第一阀的进油口P连通；第二管道的输入端与第一阀的回油口T连通；第二管道的输出端与第二阀的进油口P连通；第三管道的输入端与第二阀的回油口T连通；第三管道的输出端与第三阀的进油口P连通；第四管道的输入端与第三阀的回油口T连通；第四管道的输出端与截止阀进油口P连通；第一阀、第二阀、第三阀及截止阀的出油口A分别与第五管道输入端连通；第五管道输出端与三通管接头输入端连通；第二涡轮流量计与三通管接头中间接头连通；第一管道上每隔2m布置一个压力传感器；第二管道和第三管道弯曲半径为200mm的U型管道处，两端分别安装一个压力传感器；第二管道、第三管道和第四管道上每隔4m布置一个压力传感器；所有管道及其附件依靠立柱架和中间立柱以及焊接在上面的管夹固定支撑；中间立柱位置处安装可拆卸式管夹；立柱架和中间立柱通过螺栓固定在两个地平面横梁上；地平面横梁通过地脚螺栓与地面固定，第一阀、第二阀、第三阀均为两位三通电磁换向阀。整套管道机构采用空间蛇型方式布置，保证在有限的空间内完成长管道的布置。

振动测试系统包括压力传感器、三向加速度传感器、数据采集设备、数据存储器、数据分析软件、模态分析仪、模态分析软件和监视屏；其中，压力传感器等距安装，三向加速度传感器用蜂蜡或胶液粘贴在管道测试点处，可根据不同的测试要求选取对应的测试点；管道系统上布置的压力传感器将4-20mA的电流信号输入到数据采集设备，数据采集设备一方面将实时数据显示在监测屏上，另外一方面将数据传输至数据存储器，并通过数据分析软件进行数据分析和处理，将处理后的结果传输至监视屏上；三向加速度传感器将测试数据传输至模态分析仪，模态分析仪中的模态分析软件对数据进行处理，得到管道系统的振动特性并完成模态分析。

在上述技术方案的基础上，具有附加技术特征的进一步技术方案为：整套长管道实验装置，采用空间蛇型方式排列布置，布局紧凑，占地范围小；能够实现多种管道类型的组合；整个管道系统装置中的管道可灵活拆卸、替换，可扩展性强；系统由PLC控制，不仅能够自动实现长、短管道的切换，而且能够实时监测各通道传输信号的变化；数据获取、保存、显示与控制，通过组态软件开发相应的监控程序实现。

本发明具有的有利效益：

1)本发明由于采用了灵活的管道布局方式，如软硬管的组合、弯管和直管的组合、异型管组合、不同直径管道的组合等，可以根据实验需要调整管道组合形式，；

2)通过调整固支数、固支间距，研究管道振动效应，找出合理的固支机构布置方法；

3)采用多种高精度传感器、先进的工控设备以及智能化的控制软件，能够准确地采集、保存、显示与控制试验数据。

4)通过调整供液泵站以及管道试验参数能够研究不同工况下、不同的管道组合的管道振动效应。

本多组合液压长管道系统振动效应测试方法及装置，具有一套管道系统装置多用的功能，从而弥补了单一管道实验装置的不足，真实模拟工程应用领域液压管道的使用情况。通过对所测得的试验数据进行分析，得出科学、准确的管道设计布局和减振的实施方案。

附图说明

图1是本发明多组合液压长管道结构示意图

图2是本发明多组合液压长管道安装立柱架结构原理图

图3是本发明的第一管道传感器布局示意图

图4是本发明的测试系统示意图

具体实施方式

如附图1所示，本发明包括：供液泵站(1)、高压软管(2)、第一涡轮流量计(3)、三通管接头(4)、立柱架(8)(9)(10)(11)(12)、第一管道(20)、第二管道(5)、第三管道(6)、第四管道(7)、第五管道(14)、第一阀(19)、第二阀(16)、第三阀(15)、截止阀(13)、三通管接头(18)、第二涡轮流量计(17)、可拆卸式管夹、地平面横梁、压力传感器、加速度传感器及监控系统，其特征还在于：供液泵站(1)出油口与高压软管(2)输入端连通；高压软管(2)输出端与三通管接头(4)输入端连通；第一涡轮流量计(3)与三通管接头(4)中间接头连通；第一管道(20)输入端与三通管接头(4)的输出端连通；第一管道(20)的输出端与第一阀(19)的进油口P连通；第二管道(5)的输入端与第一阀(19)的回油口T连通；第二管道(5)的输出端与第二阀(16)的进油口P连通；第三管道(6)的输入端与第二阀(16)的回油口T连通；第三管道(6)的输出端与第三阀(15)的进油口P连通；第四管道(7)的输入端与第三阀(15)的回油口T连通；第四管道(7)的输出端与截止阀(13)进油口P连通；第一阀(15)、第二阀(16)、第三阀(19)及截止阀(13)的出油口A分别与第五管道(14)输入端连通；第五管道(14)输出端与三通管接头(18)输入端连通；第二涡轮流量计(17)与三通管接头(18)中间接头连通；第一管道(20)上每隔2m布置一个压力传感器；第二管道(5)和第三管道(6)弯曲半径为200mm的U型管道处，两端分别安装一个压力传感器；第二管道(5)、第三管道(6)和第四管道(7)上每隔4m布置一个压力传感器；所有管道及其附件依靠立柱架(8)、(12)和中间立柱(9)、(10)、(11)以及焊接在上面的管夹固定支撑；中间立柱(9)、(10)、(11)位置处安装可拆卸式管夹；立柱架(8)、(12)和中间立柱(9)、(10)、(11)通过螺栓固定在两个地平面横梁上；地平面横梁通过地脚螺栓与地面固定，第一阀(15)、第二阀(16)、第三阀(19)均为两位三通电磁换向阀，整套管道机构采用空间蛇型方式布置。截止阀关闭时，当只有第一阀1YA通电时，连入管道长度为9m，当1YA、2YA同时得电时，连入管道长度为27m，当1YA、2YA、3YA同时得电时，连入管道长度为54m；当截止阀打开而且1YA、2YA、3YA同时得电时，连入管道长度为63m，实现长、短管道的切换，；整个管道系统装置中的每根管道都可灵活拆卸，替换成用户所需的其他管道类型及长度。压力传感器等距安装，三向加速度传感器用蜂蜡或胶液粘贴在管道测试点处，可根据不同的测试要求选取对应的测试点；管道系统上布置的压力传感器将4-20mA的电流信号输入到数据采集设备，数据采集设备一方面将实时数据显示在监测屏上，另外一方面将数据传输至数据存储器，并通过数据分析软件进行数据分析和处理，将处理后的结果传输至监视屏上；三向加速度传感器将测试数据传输至模态分析仪，模态分析仪中的模态分析软件对数据进行处理，得到管道系统的振动特性并完成模态分析。