在役弹簧支吊架中弹簧刚度的无损检测方法与流程

本发明涉及管道支吊架技术领域，具体涉及一种在役弹簧支吊架中弹簧刚度的无损检测方法。

背景技术：

用于管道中的弹簧支吊架主要用于承载管道的重量、控制管道的热位移和限制管道的振动，管道支吊架安装是否符合要求，运行是否正常直接关系到管系能否安全运行。弹簧支吊架分为可变弹簧支吊架和恒力弹簧支吊架，根据需要可以选择合适的规格型号。

现有的检测技术中没有专门用于弹簧支吊架中弹簧刚度的检测仪器，现场发现弹簧存在承载能力的缺陷后，需要将弹簧支吊架拆卸下来，拆卸过程中要同时对管道进行临时的支撑以替代该点的承载，然后将拆卸下来的弹簧运到专门的检测机构对弹簧承载能力进行检测，而承载能力的检测，主要是对弹簧刚度的检测。若检测发现弹簧有问题，需要进行更换，没问题的，进行回装。

上述整个过程不仅耗时耗力，而且拆装弹簧支吊架的过程存在较大的风险，风险类别包括登高作业风险和高处落物风险等，同时拆卸过程的施工不当，容易对管道系统造成永久性的伤害。

技术实现要素：

本发明基于现有技术存在的问题提供一种在役弹簧支吊架中弹簧刚度的无损检测方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种在役弹簧支吊架中弹簧刚度的无损检测方法，其中，所述弹簧支吊架至少包括吊杆、设于所述吊杆下端部用以抱紧钢管的管夹以及设于所述吊杆上的柱状壳体，所述吊杆穿入所述柱状壳体内且所述吊杆上固定设有位移指示板，所述吊杆位于所述位移指示板和所述柱状壳体的下底板之间的轴段上套设有弹簧，所述弹簧的下端抵持在所述柱状壳体的所述下底板上，所述弹簧的上端随所述吊杆的载荷变化可滑动的设置在所述柱状壳体内，所述无损检测方法包括如下步骤：

(1)在位于所述管夹和所述弹簧之间的吊杆上沿同一环周间隔设置n片应变片，所有的所述应变片分别与应变测试仪电连接；

(2)将液压千斤顶的活塞杆与所述管夹的下端面相贴，控制所述活塞杆向上移动并对所述管夹施加竖直向上的推力，测定所述活塞杆移动的距离δx，同时所述应变测试仪测得n片所述应变片其各自的应变量分别为ε1、ε2、…εn，计算所述吊杆的应变量ε：

由应变量ε计算所述吊杆沿其轴向的承载力变化量δf：

其中，e为吊杆的弹性模量，d为吊杆的直径；

根据公式得到所述弹簧的刚度为：

进一步的，步骤(2)中，所述活塞杆移动的距离δx为3-10mm。

进一步的，步骤(2)中，所述活塞杆推动所述管夹匀速向上移动。

进一步的，在所述液压千斤顶加载过程中，所述吊杆的应变转化为电信号传输给所述应变测试仪，所述应变测试仪将接收的电信号转化为实际应变值进行记录和显示；所述应变测试仪与pc数据处理装置相电连接，所述应变测试仪检测的应变值传输至所述pc数据处理装置并由所述pc数据处理装置计算输出δf的值。

进一步的，所述液压千斤顶为电动液压千斤顶，所述电动液压千斤顶与电动控制系统电连接，所述电动控制系统与用以对所述活塞杆进行速度和位移控制的位移控制单元相电连接。

进一步的，所述应变片的数量为两个，两所述应变片分设于所述吊杆相对的两侧，所述弹簧的刚度为：

进一步的，所述应变片呈条状，所述应变片和所述吊杆之间还设有过渡支座。

进一步的，所述过渡支座其一侧为平面，另一侧为与所述吊杆的曲率半径相一致的圆弧面，所述过渡支座的平面与所述应变片通过螺栓相固定，所述过渡支座的圆弧面与所述吊杆的外周部通过胶水相胶合。

采用以上技术方案后，本发明与现有技术相比具有如下优点：本发明的检测方法不需要将弹簧拆卸下来，不影响弹簧支吊架的正常服役，结构简单，操作方便，测得的数据可直观读取，也能方便的进行存储，便于后续查阅；本发明的无损检测方法通过轻微加载，使得弹簧产生微小变形，在不影响弹簧工作的情况下测得弹簧的刚度，可方便的判断弹簧支吊架的承载能力是否与设计一致，保障弹簧支吊架的使用安全；本发明在吊杆上设置多片应变片，可消除吊杆弯曲造成的影响，使测得的数据更加精准。

附图说明

附图1为本发明中弹簧支吊架典型结构的结构示意图；

附图2为本发明对弹簧支吊架中的弹簧进行刚度检测的结构示意图。

其中，

100、弹簧支吊架；101、吊杆；102、管夹；103、柱状壳体；104、位移指示板；105、下底板；106、弹簧；

200、应变片；300、应变测试仪；400、pc数据处理装置；500、液压千斤顶；600、电动控制系统；700、位移控制单元。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示，一种典型的弹簧支吊架100，至少包括吊杆101、设于吊杆101下端部用以抱紧钢管的管夹102以及设于吊杆101上的柱状壳体103，吊杆101穿入柱状壳体103内且吊杆101上固定设有位移指示板104，吊杆101位于位移指示板104和柱状壳体103的下底板105之间的轴段上套设有弹簧106，弹簧106的下端抵持在柱状壳体103的下底板105上，弹簧106的上端随吊杆101的载荷变化可滑动的设置在柱状壳体103内。

如图2所示，一种适用于上述在役弹簧支吊架100中弹簧106刚度的无损检测方法，包括如下步骤：

(1)在位于管夹102和弹簧106之间的吊杆101上沿同一环周间隔设置n片应变片200，设置多片应变片200可减少吊杆101弯曲造成的影响，所有的应变片200分别与应变测试仪300电连接，应变测试仪300与pc数据处理装置400相电连接。

本实施例中，应变片200呈条状，应变片200和吊杆101之间还设有过渡支座。过渡支座其一侧为平面，另一侧为与吊杆101的曲率半径相一致的圆弧面，过渡支座的平面与应变片200通过螺栓相固定，过渡支座的圆弧面与吊杆101的外周部通过胶水相胶合。通过设置过渡支座可使其与应变片200和吊杆101外周之间均具有良好的贴合度，从而将吊杆101的形变传递给应变片200。

(2)将液压千斤顶500的活塞杆与管夹102的下端面相贴，控制活塞杆向上移动并对管夹102施加竖直向上的推力，测定活塞杆移动的距离δx。优选的，活塞杆推动管夹102匀速向上移动，且活塞杆移动的距离δx为3-10mm。进一步优选的，活塞杆移动的距离δx为5mm。通过上述轻微加载，可使得弹簧106产生微小变形，不影响弹簧106工作。由于液压千斤顶500加载过程中，刚性件(吊杆101、管夹102等)的形变远远小于弹簧106的形变，因此在液压千斤顶500加载过程中弹簧106沿轴向移动的距离即可认为是δx。

本实施例中的液压千斤顶500为电动液压千斤顶，电动液压千斤顶与电动控制系统600电连接，电动控制系统600与用以对活塞杆进行速度和位移控制的位移控制单元700相电连接。

液压千斤顶500加载的同时应变测试仪300测得n片应变片200其各自的应变量分别为ε1、ε2、…εn，计算吊杆101的应变量ε：

由应变量ε计算吊杆101沿其轴向的承载力变化量δf(也即弹簧106沿其轴向的承载力变化量)：

其中，e为吊杆101的弹性模量，d为吊杆101的直径；

根据公式得到弹簧106的刚度为：

在液压千斤顶500加载过程中，吊杆101发生变形，吊杆101的应变转化为电信号传输给应变测试仪300，应变测试仪300将接收的电信号转化为实际应变值进行记录和显示。应变测试仪300检测的应变值传输至pc数据处理装置400并由pc数据处理装置400计算输出δf的值。

优选的，应变片200的数量为两个，两应变片200分设于吊杆101相对的两侧，此时弹簧106的刚度为：

本发明的检测方法不需要将弹簧106拆卸下来，不影响弹簧支吊架100的正常服役，结构简单，操作方便。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。