一种远程监测高压管道水压实验升压装置的制作方法

1.本发明属于管道耐压测试技术领域，尤其涉及一种远程监测高压管道水压实验升压装置。


背景技术：

2.高压压力管道安装完成后、投用前应进行水压试验以验证整个管道系统的强度。目前，高压管道现场水压试验的升压速率监测多只能采用肉眼观察压力表，这也是目前较为普遍的方式，上述上述方法都存在效率低、准确度低、严重影响人员安全方面等技术问题。
3.具体而言，高压压力管道安装后，由于长度较大的管道上多有焊接点，一旦管道受压后，焊接点成为管道的首要爆点。具体是，焊接位置一旦发生焊接密封性不高，或者焊接位置存在漏点，极容易引起爆管。
4.在发生上述爆管的情况下，管道上迸溅的金属碎片具有较大的动能，并且无规则飞溅，严重影响检测人员的生命安全。生产生活中，关于管道测试过程中，管道爆炸迸溅的碎片，导致检测人员受伤或者死亡的惨痛安全事故多有公开报道。
5.然而，压力管道使用前，必须对其耐压力进行测试，否则容易引起更大的生产安全事故隐患，造成更大、更严重生命、财产损失。
6.基于此，现有技术中关于管道耐压安全测试多有公开报道，如中国专利申请公开号为：cn209783629u，公开了一种管道安全检测试验台，具体该方案中通过操作台、导轨、门型支撑架a、门型支撑架b、管道升降支撑架、电动葫芦、链条传动机构、管道支撑轮，导轨安装在操作台上，门型支撑架a、门型支撑架b套设在导轨上，门型支撑架a、门型支撑架b的顶端安装管道支撑轮，门型支撑架b顶端的管道支撑轮通过链条传动机构与手轮相连，电动葫芦安装在管道升降支撑架顶端，管道支撑架底端安装在操作台上，实现对测试管道进行安全性耐压测试。
7.然而，上述专利公开的技术方案，并不能解决一旦测试管道爆炸的情况下，如何阻止爆炸的金属碎片对检测人员的损伤。
8.同时，上述专利公开的技术方案使用的局限性较大，实际作业过程中，往往是管道先按照施工要求安装好，再进行耐压测试，显然上述专利公开的技术方案适用性极低，多只能用于厂家抽样测试。


技术实现要素：

9.基于上述背景，本发明所要解决的技术问题在于：提供一种远程监测高压管道水压实验升压装置。
10.为实现以上目的，本发明采用以下的技术方案：
11.一种远程监测高压管道水压实验升压装置，包括用于泵水测试的泵水组件，所述泵水组件连通有测试管道，所述测试管道的进水端装配连接有压力检测系统，所述压力检
测系统用于实时采集并传输测试管道的水压参数；
12.所述测试管道上装配连接有爆管防护机构，所述爆管防护机构包括分别装配连接在测试管道两侧的可拆卸安装件，所述可拆卸安装件上设有抵触在测试管道上的若干个阻尼轴；
13.所述可拆卸安装件的前后两侧之间分别装配连接有阻爆片板；
14.测压过程中，测试管道受损位置，爆炸迸溅的碎片被阻爆片板隔挡，阻尼轴抵触旋转在测试管道上形成阻爆片板的制动力。
15.优选地，所述泵水组件包括水池，所述泵水组件还包括抽管，所述抽管的进水端位于水池内液面下方，出水端连通有抽水泵，所述抽水泵的出水端连通有上水管，所述上水管的出水端连通上短管，所述上短管的出水端连通压力检测系统；
16.所述压力检测系统的出水端连通有下短管，所述下短管的出水端连通测试管道。
17.优选地，所述上短管的出水端装配连接有上法兰，所述下短管的进水端装配连接有适配的下法兰；
18.所述压力检测系统装配连接在上法兰与下法之间的空腔内；
19.所述压力检测系统包括压力变送器，所述压力变送器上装配连接有采集水压的压力传感器；
20.所述压力传感器电性连接有积算仪；所述积算仪通过无线模块通讯连接到设备终端。
21.优选地，所述可拆卸安装件均包括两个间隔设置的卡箍件；
22.所述卡箍件包括夹持在测试管道两侧之间相互配合的两个卡箍板，所述阻尼轴转动连接在同一侧所述卡箍板之间；
23.所述卡箍板的上端之间以及卡箍板的下端之间均一体成型有垂直部，所述垂直部之间分别通过销螺栓装配连接。
24.优选地，所述阻尼轴上套接有弹性橡胶阻尼套。
25.优选地，所述阻爆片板上具有朝内凹陷设置的凹面部，所述凹面部朝向测试管道；
26.所述卡箍板分别通过连杆固定连接在凹面部上。
27.优选地，所述凹面部上装配连接有触爆监控机构；
28.所述触爆监控机构包括固定连接在凹面部端面上的触爆网；
29.所述触爆网的中心部位固定连接有触拉绳，所述触拉绳的外端连接有触拉开关，所述触拉开关电性连接有监控摄像头；
30.当测试管道爆炸时，爆炸的碎片撞击到触爆网，触爆网变形并牵拉触拉开关，监控摄像头通电工作，监控爆炸位点。
31.优选地，所述阻爆片板的顶部之间可拆卸装配连接有防爆网部件；
32.所述阻爆片板的底部之间可拆卸装配连接有防爆网部件；
33.所述防爆网部件用于隔挡飞溅的碎片。
34.优选地，所述防爆网部件包括网框，所述网框内固定连接有金属防爆网。
35.优选地，所述阻爆片板的两端分别固定连接有安装凸头，所述安装凸头上分别固定连接有安装螺栓，所述安装螺栓贯穿所述网框，所述安装螺栓上螺纹连接有紧固螺母。
36.本发明具有以下有益效果：
37.1、本发明公开装置结构中，采用阻爆片板、阻爆片板等阻尼防护结构设计具有以下优点：
38.1.1一旦发生压力过大，管道爆管，此时，爆管的碎片撞击到阻爆片板，阻爆片板采用弧形设计，其凹面具有较大的表面张力，能够抵抗一定强度的爆炸力。
39.1.2当两侧阻爆片板在受到爆炸力(爆管产生的水具有较大的动力)撞击到阻爆片板上，此时，两侧的阻爆片板一旦受力不均匀，且采用弧形设计，在爆炸力作用下，阻爆片板发生旋转，旋转过程中，阻尼轴-弹性橡胶阻尼套因抵触在测试管道上，因此，不断形成阻尼力，通过该方式不仅缓冲掉爆炸力，迅速将爆炸势能降低到最低状态，且保护阻爆片板，避免阻爆片板快速崩裂，无法发挥防护作用。
40.上述装置部件设计，首先解决了传统管道测试过程中，一旦管道爆炸，爆炸产生的迸溅碎片导致检测人员的生命安全。
41.1.3一旦爆管，高压水流撞击到阻爆片板，两侧阻爆片板一旦受力不均，快速旋转过程中，阻尼轴-弹性橡胶阻尼套结构，不断形成较大的阻尼力，将较大的爆炸势能迅速降低到最低状态，发挥保护作用。
42.2、内部骨架筋浇筑到阻爆片板设计，在爆管下较大压力的水流撞击到阻爆片板，在内部骨架筋的支撑下，阻爆片板能够抵抗较大的爆炸力。
43.3、阻爆片板凹面部上装配连接触爆监控机构，实现爆炸即触动监控，具体采用触爆网；触爆网的中心部位固定连接有触拉绳，触拉绳的外端连接有触拉开关，触拉开关电性连接有监控摄像头。实现一旦发生爆管能够及时采集到爆管位置的监控画面，及时作出应急措施，实现智能化、安全化测试管道。
44.4、压力检测系统设计，具体采用压力变送器，压力变送器上装配连接有采集水压的压力传感器；电性连接有积算仪；所述积算仪通过无线模块通讯连接到设备终端。实现压力与电信号的转换，将压力信号转变为电信号。电信号在积算仪的计算下，转换成压力参数，并通过无线模块实时无线传输到设备终端如电脑、手机等设备，方便监控人员后台实时监控检测管道内压力的变化情况。
45.上述设计实现对管道压力梯度检测过程中，不断监控到管道内压力变化情况，一旦管道压力异常，能够实时掌控，作出应急判断。
附图说明
46.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示出的结构获得其它的附图。
47.图1为本发明实施例中的整体工作原理示意图；
48.图2为本发明实施例中爆管防护机构的结构示意图；
49.图3为本发明实施例中可拆卸安装件的结构示意图；
50.图4为本发明实施例中可拆卸安装件安装检测管道的结构示意图；
51.图5为本发明实施例中触爆监控机构、内部骨架筋的结构示意图；
52.图6为本发明实施例中压力检测系统的工作原理结构示意图；
53.图7为本发明实施例中压力变送器的结构示意图；
54.图8为本发明实施例中压力传感器的结构示意图；
55.图9为本发明实施例中压力变送器电性连接积算仪的结构示意图；
56.图10为本发明实施例中积算仪工作结构示意图。
57.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
58.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，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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作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。
59.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
60.另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
61.实施例1
62.如图1-4所示，一种远程监测高压管道水压实验升压装置，包括用于泵水测试的泵水组件，所述泵水组件连通有测试管道12(测试管道12的出水端通过堵头13密封，堵头13上具有机械压力表14)。测试管道12上装配连接有爆管防护机构2，通过爆管防护机构2实现在测试过程中，一旦管道焊接部位发生不耐压爆炸，爆炸迸溅的金属碎片在爆管防护机构2的防护下，避免大量无规则迸溅，导致检测人员的生命安全收到隐患。
63.爆管防护机构2的具体结构如下：
64.爆管防护机构2包括分别装配连接在测试管道12两侧的可拆卸安装件23，具体而言，可拆卸安装件23均包括两个间隔设置的卡箍件。
65.卡箍件包括夹持在测试管道12两侧之间相互配合的两个卡箍板231，卡箍板231的上端之间以及卡箍板231的下端之间均一体成型有垂直部，所述垂直部之间分别通过销螺栓2311装配连接。
66.安装过程中，将两侧的卡箍板231对准测试管道12两侧并利用销螺栓2311装配连接。
67.上述可拆卸安装件23上设有抵触在测试管道12上的若干个阻尼轴232，具体是，阻尼轴232转动连接在同一侧所述卡箍板231之间。可拆卸安装件23的大小，根据管道的粗细实时调节大小。
68.同时，为了提高摩擦力，阻尼轴232上套接有弹性橡胶阻尼套。
69.在阻尼轴232-弹性橡胶阻尼套的作用下，具体是，阻尼轴232-弹性橡胶阻尼套凸
出卡箍板231的内侧面，因此，卡箍板231安装测试管道12后，阻尼轴232-弹性橡胶阻尼套起到夹持力(抵触在测试管道12上)，卡箍板231内侧壁与测试管道12具有间隙，该方式避免卡箍板231抱死测试管道12，导致下述阻爆片板21受到爆炸力作用时，无法旋转缓冲掉爆炸力。
70.上述可拆卸安装件23的前后两侧之间分别装配连接有阻爆片板21；具体是，阻爆片板21上具有朝内凹陷设置的凹面部，所述凹面部朝向测试管道12。卡箍板231分别通过连杆211固定连接在凹面部上。
71.阻爆片板21采用聚氨酯材料浇筑成型。
72.测压过程中，测试管道12受损位置，爆炸迸溅的碎片被阻爆片板21隔挡，阻尼轴232抵触旋转在测试管道12上形成阻爆片板21的制动力。
73.具体是，安装过程中，将两侧的可拆卸安装件23安装在管道焊接点的两侧，(实际工作中，根据测试管道上焊接点数量灵活设计整个装置的数量，焊接点是管道爆炸的主要爆点)此时，阻爆片板21隔挡在焊接位置两侧，并具有一定长度的覆盖面。根据管道的耐压力要求设置阻爆片板21的长度以及厚度。
74.一旦发生压力过大，管道爆管，此时，爆管的碎片撞击到阻爆片板21，阻爆片板21采用弧形设计，其凹面具有较大的表面张力，能够抵抗一定强度的爆炸力。
75.并且，当两侧阻爆片板21在受到爆炸力(爆管产生的水具有较大的动力)撞击到阻爆片板21上，此时，两侧的阻爆片板21一旦受力不均匀，且采用弧形设计，在爆炸力作用下，阻爆片板21发生旋转，旋转过程中，阻尼轴232-弹性橡胶阻尼套因抵触在测试管道12上，因此，不断形成阻尼力，通过该方式不仅缓冲掉爆炸力，迅速将爆炸势能降低到最低状态，且保护阻爆片板21，避免阻爆片板21快速崩裂，无法发挥防护作用。并且，阻尼轴232-弹性橡胶阻尼套结构形成阻爆片板21制动。
76.采用上述装置部件设计，首先解决了传统管道测试过程中，一旦管道爆炸，爆炸产生的迸溅碎片导致检测人员的生命安全。
77.同时，上述设计过程中，一旦爆管，高压水流撞击到阻爆片板21，两侧阻爆片板21一旦受力不均，快速旋转旋转过程中，阻尼轴232-弹性橡胶阻尼套结构，不断形成较大的阻尼力，将较大的爆炸势能迅速降低到最低状态，发挥保护作用。
78.实施例2
79.如图1-5所示，本实施例在实施例1的结构基础上，为了提高阻爆片板21的抗爆能力，聚氨酯材质的阻爆片板21内设有骨架筋24，具体而言，与现有生产聚氨酯材质的产品相同，骨架筋24在生产过程中，放置到模具中，浇筑后形成内部支撑结构。骨架筋24包括若干个与阻爆片板21弧度适配的弧筋241，弧筋241之间固定连接有若干个贯穿筋杆242。形成弧形支护结构。骨架筋24采用钢棒加工，钢棒半径为0.1-0.3cm。
80.浇筑后，在爆管下较大压力的水流撞击到阻爆片板21，在内部骨架筋24的支撑下，阻爆片板21能够抵抗较大的爆炸力。
81.实施例3
82.如图5所示，本实施例在实施例2的结构基础上，一旦发生爆管，迅速了解爆管爆点位置的情况，实现准时、准确监控到爆点位置人员的生命安全情况，实现及时采取可行措施(工业生产中的管道往往很长，且多经过隐秘位置，难以完全掌握)。
83.具体而言，上述凹面部上装配连接有触爆监控机构26；触爆监控机构26包括固定连接在凹面部端面上的触爆网25；触爆网25采用弹性的聚氨酯材料制作，为网状。
84.在触爆网25的中心部位固定连接有触拉绳263，所述触拉绳263的外端连接有触拉开关261，所述触拉开关261电性连接有监控摄像头262。具体而言，监控摄像头262安装在检测爆点周围，并连接到外接电源上，触拉开关261闭合情况下，监控摄像头262工作。
85.安装好整个爆管防护机构2后，将牵拉绳固定在触爆网25的中心部位，一旦发生爆管，在迸溅的水流作用下，触爆网25迅速牵拉并将触拉开关261闭合(安装后，牵拉绳保持张紧状态，但是，并不拉动触拉开关261闭合)，此时，监控摄像头262工作。监控摄像头262优先采用具有报警功能的摄像头。
86.与现有摄像头相同，能够将采集到的监控画面实时传输到监控后台。
87.采用上述设计设计，实现一旦发生爆管能够及时采集到爆管位置的监控画面，及时作出应急措施，实现智能化、安全化测试管道12。
88.实施例4
89.如图5所示，本实施例在实施例3的结构基础上，为了提高防爆效果，上述阻爆片板21的顶部之间可拆卸装配连接有防爆网部件22；阻爆片板21的底部之间可拆卸装配连接有防爆网部件22；防爆网部件22用于隔挡飞溅的碎片。
90.防爆网部件22包括网框222，所述网框222内固定连接有金属防爆网221。阻爆片板21的两端分别固定连接有安装凸头a，所述安装凸头a上分别固定连接有安装螺栓，所述安装螺栓贯穿所述网框222，所述安装螺栓上螺纹连接有紧固螺母。
91.爆管后，在金属防爆网221的隔挡下，避免金属碎屑在上下位置迸溅。
92.实施例5
93.如图1、图6-8所示，本实施例在实施例4的结构基础上，为了实现远程监控水压，上述测试管道12的进水端装配连接有压力检测系统，所述压力检测系统用于实时采集并传输测试管道12的水压参数。
94.具体是，泵水组件包括水池1，所述泵水组件还包括抽管11，所述抽管11的进水端位于水池1内液面下方，出水端连通有抽水泵3，所述抽水泵3的出水端连通有上水管4，所述上水管4的出水端连通上短管6(上水管4与上短管6之间装配第一阀门5)，所述上短管6的出水端连通压力检测系统；压力检测系统的出水端连通有下短管10，所述下短管10的出水端连通测试管道12(下短管10与测试管道12之间装配第二阀门11)。
95.上短管的出水端装配连接有上法兰7，所述下短管10的进水端装配连接有适配的下法兰10；具体是，上法兰7与下法兰10之间安装加厚法兰8，压力检测系统装配连接在加厚法兰8的空腔内。
96.压力检测系统包括压力变送器15，于现有方式相同，压力变送器15上装配连接有采集水压的压力传感器152；压力传感器152安装在压力变送器15上适配的安装腔内，底部采用螺纹接头152密封，上端采用传感器压紧螺母1521定位，实现将压力传感器152定位在压力变送器15内。
97.具体是，压力变送器15上安装有电路板155，压力传感器152安装在电路板155上，电路板155上的引脚154通过导线电性连接有积算仪16；所述积算仪16通过无线模块161通讯连接到设备终端162。
98.压力变送器15为现有技术公开的常规压力变送器15，其内部由扩散硅压力敏感芯片和信号处理电路组成。当外加压力作用在变送器敏感元件上时，首先引起敏感芯片上惠斯顿电桥的输出电压变化，再由变送器内的信号处理电路将其放大并转换成标准的电流信号输出。电流信号的变化与与所加压力成正比。从而实现压力与电信号的转换，将压力信号转变为电信号。
99.电信号在积算仪16的计算下，转换成压力参数，并通过无线模块161实时无线传输到设备终端162如电脑、手机等设备，方便监控人员后台实时监控检测管道内压力的变化情况。
100.采用上述装置部件设计实现对管道压力梯度检测过程中，不断监控到管道内压力变化情况，一旦管道压力异常，能够实时掌控，作出应急判断。
101.实施例6
102.本实施例公开积算仪16将电信号转换成压力的具体算法方式：
103.如图9-10所示，积算仪16计算可以满足系统每分钟压力控制限制(0.07mpa/min)的要求。
104.积算仪16采用最小二乘法对信号进行数学优化技术。它通过最小化误差的平方和寻找数据的最佳函数匹配进行曲线拟合。
105.具体算法原理过程为：
106.通过研究两个变量(x,y)之间的相互关系时，通常可以得到一系列成对的数据(x1,y1.x2,y2...xm,ym)；将这些数据描绘在x-y直角坐标系中，若发现这些点在一条直线附近，可以令这条直线方程如(式1-1)。yi＝a0 a1x(式1-1)。
107.其中：a0、a1是任意实数。为建立这直线方程就要确定a0和a1，应用《最小二乘法原理》，将实测值yi与利用计算值yj(yj＝a0 a1xi)(式1-1)的离差(y
i-yj)的平方和∑(y
i-yj)2最小为“优化判据”。
108.令：φ＝∑(y
i-yj)2(式1-2)；把(式1-1)代入(式1-2)中得：φ＝∑(y
i-a
0-a1xi)
2 (式1-3)；
109.当∑(y
i-yj)2最小时，可用函数φ对a0、a1求偏导数，令这两个偏导数等于零。∑2(a0 a1*x
i-yi)＝0(式1-4)；∑2xi(a0 a1*x
i-yi)＝0(式1-5)亦即：
110.na0 (∑xi)a1＝∑yi(式1-6)(∑xi)a0 (∑xi2)a1＝∑(xi*yi)(式1-7)。
111.得到的两个关于a0、a1为未知数的两个方程组，解这两个方程组得出：
112.a0＝(∑yi)/n-a1(∑xi)/n
ꢀꢀ
(式1-8)；
113.a1＝[n∑(x
i yi)-(∑xi∑yi)]/(n∑x
i2-∑xi∑xi) (式1-9)；
[0114]
把a0、a1代入(式1-1)中，此时的(式1-1)就是我们回归的一元线性方程即：数学模型。
[0115]
在回归过程中，回归的关联式不可能全部通过每个回归数据点(x1,y1.x2,y2...xm,ym)，为了判断关联式的好坏，可借助相关系数“r”，统计量“f”，剩余标准偏差“s”进行判断；“r”越趋近于1越好；“f”的绝对值越大越好；“s”越趋近于0越好。
[0116]
r＝[∑xiy
i-m(∑xi/m)(∑yi/m)]/sqr{[∑x
i2-m(∑xi/m)2][∑y
i2-m(∑yi/m)2]}
ꢀꢀ
(式1-10)。
[0117]
在(式1-10)中，m为样本容量，即实验次数；xi、yi分别为任意一组实验数据x、y的
数值。
[0118]
积算仪16采用可靠的上电复位和掉电数据保护功能，确保断电后数据不丢失。可采集脉冲，电流信号，并输出4-20ma电流信号，并支持rs485远程通讯，rs232c串口打印。内置实时时钟，断电后可独自运行6个月以上，保证时间同步。
[0119]
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。