一種高壓金屬輸氣管裂紋擴(kuò)展測(cè)試系統(tǒng)的脈沖形成網(wǎng)路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高壓金屬輸氣管裂紋擴(kuò)展測(cè)試系統(tǒng)的脈沖形成網(wǎng)路，屬于氣體液體高壓管道輸送工程的技術(shù)與安全領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓輸氣管道在運(yùn)行過程中，因管內(nèi)壓力變化、管道材料疲勞或受損，以及外部作用等原因，導(dǎo)致管道在某處產(chǎn)生管壁裂紋進(jìn)而出現(xiàn)長(zhǎng)距離擴(kuò)展，不僅會(huì)造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)境污染，還將形成地面人員傷亡、建筑物及設(shè)施破壞受損等災(zāi)難性事故。因此，為盡量減小損失、加快事故發(fā)生后的搶修進(jìn)程，國(guó)內(nèi)外廣泛開展了大口徑高壓金屬管道的裂縫形成及擴(kuò)展的力學(xué)行為研究。研究表明，結(jié)構(gòu)性止裂控制是輸氣金屬管道延性止裂的有效控制方法，而高壓金屬管爆破試驗(yàn)是研究結(jié)構(gòu)性止裂控制的重要手段。
[0003]高壓金屬管爆破試驗(yàn)中金屬管的長(zhǎng)度一般為幾十至幾百米。完成裂紋擴(kuò)展速度測(cè)試通常需要幾十至幾百個(gè)通道的時(shí)間探針單元，若將這些時(shí)間探針單元都接入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的每一個(gè)通道，則需要較大數(shù)量的采集系統(tǒng)進(jìn)行同步使用，其線路繁雜，測(cè)試操作難度大。本發(fā)明提供了一種僅使用1個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的2個(gè)通道，就可一次性進(jìn)行大數(shù)量時(shí)間探針單元同時(shí)應(yīng)用的裂紋擴(kuò)展速度測(cè)試脈沖形成方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提出一種高壓金屬輸氣管裂紋擴(kuò)展測(cè)試系統(tǒng)的脈沖形成網(wǎng)路，通過設(shè)置不同的脈沖寬度，使得若干個(gè)時(shí)間探針模塊只需要有限個(gè)通道就可以測(cè)試。
[0005]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的高壓金屬輸氣管裂紋擴(kuò)展測(cè)試系統(tǒng)的脈沖形成網(wǎng)路，包括若干個(gè)時(shí)間探針模塊、脈沖模塊、隔離電路模塊、供電模塊和顯示分析模塊，一個(gè)時(shí)間探針模塊與一個(gè)脈沖模塊串聯(lián)形成一個(gè)支路，若干個(gè)時(shí)間探針模塊形成若干個(gè)支路，若干個(gè)支路并聯(lián)連接，每個(gè)支路的兩端分別與隔離電路模塊和供電模塊連接，隔離電路模塊的輸出端與顯示分析模塊連接;所述時(shí)間探針模塊包含時(shí)間探針單元和調(diào)節(jié)電阻，時(shí)間探針單元與調(diào)節(jié)電阻串聯(lián)，時(shí)間探針單元安裝在高壓輸氣管上，在高壓輸氣管中心設(shè)有裂紋起裂裝置，時(shí)間探針單元模塊沿起裂裝置對(duì)稱分布;每個(gè)脈沖模塊中的脈沖寬度不同。
[0006]作為優(yōu)選，所述脈沖模塊包含單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、電阻RT和電容CT，電容CT連接在芯片CT引腳和RT/CT之間，電阻RT—端連接在芯片的RT/CT引腳上，脈沖寬度為TW = 0.45RTCT，每個(gè)脈沖模塊中脈沖寬度IV均不同。
[0007]作為優(yōu)選，所述時(shí)間探針單元為直徑0.2mm?0.8mm、長(zhǎng)度為金屬管外壁面周長(zhǎng)的漆包銅線。
[0008]作為優(yōu)選，所述時(shí)間探針單元中心位于初始裂紋所在的管壁母線上，時(shí)間探針單元繞金屬管截面180°安裝在金屬管外壁面上，垂直于管壁母線。
[0009]作為優(yōu)選，所述時(shí)間探針單元在管壁上的布置間距為0.25m?1.0m。
[0010]作為優(yōu)選，所述起裂裝置包括切割裝置和炸高器，所述切割裝置包含殼體、位于殼體內(nèi)部的主裝藥和藥型罩，所述殼體的兩側(cè)均設(shè)有L型支撐板上，所述殼體的頂部設(shè)有若干個(gè)擴(kuò)爆藥，所述炸高器包含支撐件、固定支架和調(diào)節(jié)旋鈕，L型支撐板通過調(diào)節(jié)旋鈕與支撐件連接，在藥型罩的下方設(shè)有連接兩側(cè)L型支撐板的伸縮件。
[0011]作為優(yōu)選，所述殼體和藥型罩均包含線型主體和位于線型主體兩端的“船”型端部，殼體線型主體為長(zhǎng)方體等壁厚殼體，殼體船型端部為夾角型等壁厚殼體，藥型罩為鉛銻合金制成，藥型罩線型主體為楔形變壁厚金屬藥型罩，藥型罩船型端部為夾角型變壁厚金屬藥型罩。。
[0012]在本發(fā)明中，綜合考慮材料的力學(xué)、電學(xué)性能等因素，選擇直徑為0.2mm?0.8mm的漆包銅線作為時(shí)間探針單元，使其既有一定的動(dòng)抗拉強(qiáng)度，以承受爆破沖擊荷載作用，又能隨管壁的裂開而同步斷開;時(shí)間探針單元(時(shí)間線)的長(zhǎng)度應(yīng)等于金屬管外壁面的周長(zhǎng)，以確?？煽揩@得斷裂信號(hào)，同時(shí)便于與測(cè)試裝置的連接和自身的防護(hù)。根據(jù)高壓高韌性金屬管裂紋傳播特性，試驗(yàn)時(shí)金屬管裂紋從初始裂紋兩端開始，沿金屬管軸向擴(kuò)展，當(dāng)達(dá)到止裂條件時(shí)，擴(kuò)展方向會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。為準(zhǔn)確測(cè)試金屬管裂紋各階段的擴(kuò)展速度，時(shí)間探針單元中心應(yīng)位于初始裂紋所在的管壁母線上，對(duì)稱中心點(diǎn)繞金屬管截面180°安裝在金屬管外壁面上，垂直于管壁母線。由于高壓高韌性金屬管裂紋預(yù)估傳播速度為100m/s?350m/s，為準(zhǔn)確捕捉到裂紋速度的變化，時(shí)間探針單元布置的間隔宜取0.25m?1.0m。
[0013]有益效果:本發(fā)明的高壓金屬輸氣管裂紋擴(kuò)展測(cè)試系統(tǒng)的脈沖形成網(wǎng)路，通過設(shè)置不同脈沖模塊的脈沖寬度，使得只需要兩個(gè)測(cè)試通道就可以測(cè)試若干個(gè)時(shí)間探針模塊，線路簡(jiǎn)單，測(cè)試操作方便；時(shí)間探針模塊既有一定的動(dòng)抗拉強(qiáng)度，以承受爆破沖擊荷載作用，又能隨管壁的裂開而同步斷開，探測(cè)精度高。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的原理不意圖；
[0015]圖2為圖1中脈沖模塊的示意圖；
[ΟΟ??]圖3為隔尚電路的不意圖；
[0017]圖4為時(shí)間探針單元在金屬管上的安裝示意圖；
[0018]圖5為本發(fā)明中起裂裝置的剖視圖；
[0019]圖6為本發(fā)明中起裂裝置的安裝示意圖；
[0020]圖7為本發(fā)明中切割裝置組元側(cè)視圖；
[0021 ]圖8為本發(fā)明中藥型罩的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖9為本發(fā)明中殼體的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。
[0024]在高壓金屬輸氣管氣壓爆破試驗(yàn)中，試驗(yàn)金屬管總長(zhǎng)100m，直徑1.219m。兩端密封，管內(nèi)充滿12MPa的空氣。使用起裂裝置在試驗(yàn)金屬管的中間引入初始裂縫，在管內(nèi)高壓氣體的作用下，裂紋從中間向兩邊擴(kuò)展。為獲得裂紋擴(kuò)展速度，采用該網(wǎng)路進(jìn)行測(cè)試。網(wǎng)路連接圖如圖1所示，一個(gè)時(shí)間探針模塊3與一個(gè)脈沖模塊2串聯(lián)成一個(gè)支路，每個(gè)支路并聯(lián)，并由干路上的供電模塊1供電，干路兩端接入隔離電路模塊4輸入端，隔離電路模塊4輸出端經(jīng)由長(zhǎng)距離線纜將信號(hào)傳輸至顯示分析模塊5
[0025]在本發(fā)明中，供電模塊1由交流供電組件和直流供電組件組成。交流供電組件包含交直流轉(zhuǎn)換器和穩(wěn)壓裝置，正常情況下由其為系統(tǒng)供電；在可能遇到交流電斷路的情況下，無間隔切換至直流供電組件供電，構(gòu)成不間斷電源。供電模塊1置于爆破試驗(yàn)的安全距離外。
[0026]在本發(fā)明中，時(shí)間探針模塊3由時(shí)間探針單元14、調(diào)節(jié)電阻及其連接線纜組成。時(shí)間探針單元14選用長(zhǎng)度為3.83m、直徑0.4_的漆包線。漆包線對(duì)折后沿金屬管環(huán)向粘貼，如圖4所示，S卩1.195安裝在金屬管上，沿金屬管起裂裝置所在的母線對(duì)稱分布，時(shí)間探針單元14間隔0.5m設(shè)置一個(gè)。漆包線一端連接100歐姆的調(diào)節(jié)電阻，一端連接至供電模塊1和隔離電路模塊4。所有時(shí)間探針模塊3從金屬管中心至兩端分為兩組，每組100個(gè)。
[0027]在本發(fā)明中，脈沖模塊2采用集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS123和電阻RT和電容Ct組成。其連接電路如圖2所示。一個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS123由兩個(gè)單穩(wěn)模塊組成，故相鄰兩個(gè)時(shí)間探針模塊3焊接在一塊74LS123芯片