本發(fā)明屬于水力模型試驗設(shè)計，具體涉及一種壓力鋼管局部破裂水力模型試驗平臺及試驗方法。
背景技術(shù)：
1、在水電工程中，鋼管因承壓高、調(diào)節(jié)地基變形能力強、防滲性好等優(yōu)點，已逐漸成為水電站中從水庫、前池或者調(diào)壓室向水輪機輸送水量的重要方式。壓力鋼管大多安裝在高陡邊坡上，施工過程中可能存在管背圍巖大面積塌方、過大外荷載以及施工不當?shù)葐栴}，運行過程中還面臨承受動水壓力、高內(nèi)水壓力帶來的風(fēng)險。考慮到壓力鋼管末端靠近廠房，運行中一旦發(fā)生局部破裂，將發(fā)生水淹廠房、機組的事故，后果非常嚴重。當壓力鋼管存在破裂風(fēng)險，對電站的安全與正常運行造成安全隱患時，一般采取以下兩種處理措施：第一，在廠房前布置一道防沖墻；第二，對壓力鋼管進行更換改造。
2、由壓力鋼管局部破裂水力模型試驗得到的漏水特性是確定防沖墻位置以及壓力鋼管更新改造時機的重要依據(jù)。但目前，尚未對壓力鋼管局部破裂試驗平臺以及試驗方法形成系統(tǒng)研究。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明第一個目的在于，針對上述提及的問題，提供一種壓力鋼管局部破裂水力模型試驗平臺。
2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
3、一種壓力鋼管局部破裂水力模型試驗平臺，包括試驗?zāi)M模塊、試驗測量模塊、試驗數(shù)據(jù)采集處理模塊；
4、所述試驗?zāi)M模塊包括廠房典型建筑物模型、壓力鋼管、壓力鋼管鎮(zhèn)墩、u型槽、頂升裝置、安裝底板、排水渠道、前池水箱，所述安裝底板上設(shè)有廠房典型建筑物模型，所述安裝底板周側(cè)設(shè)有排水渠道，所述前池水箱與壓力鋼管連通，所述壓力鋼管設(shè)置在u型槽內(nèi)，所述壓力鋼管與u型槽之間設(shè)有壓力鋼管鎮(zhèn)墩，所述u型槽靠近前池水箱一側(cè)的底部設(shè)有頂升裝置，所述壓力鋼管上開槽模擬壓力鋼管局部破裂；
5、所述試驗測量模塊包括設(shè)置在安裝底板周側(cè)的多個攝像機，設(shè)置在安裝底板上的多個超聲波位移傳感器，設(shè)置在廠房典型建筑物模型迎水面的高精度瞬時壓力傳感器；
6、所述試驗數(shù)據(jù)采集處理模塊包括信號傳輸系統(tǒng)、信號收集系統(tǒng)、工作站。
7、在采用上述技術(shù)方案的同時，本發(fā)明還可以采用或者組合采用如下技術(shù)方案：
8、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：所述廠房典型建筑物模型尺寸按比例模擬廠房中的典型建筑物的長、寬、高。
9、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：所述壓力鋼管端部設(shè)有閥門。
10、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：所述攝像機固定于可滑動攝像機支架上，所述安裝底板的周側(cè)設(shè)有攝像機滑動軌道，所述可滑動攝像機支架滑動固定在攝像機滑動軌道上。
11、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：所述信號傳輸系統(tǒng)用于接收和傳遞攝像機、超聲波位移傳感器、高精度瞬時壓力傳感器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。
12、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：所述信號收集系統(tǒng)用于存儲試驗采集到的各種信號。
13、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：所述工作站用于安裝信號處理軟件及數(shù)據(jù)分析軟件。
14、本發(fā)明第二個目的在于，提供一種壓力鋼管局部破裂水力模型的試驗方法。
15、為此，本發(fā)明的上述目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)：
16、一種壓力鋼管局部破裂水力模型試驗平臺的試驗方法，所述方法基于前文所述的試驗平臺，并包括如下步驟：
17、s1、分析電站壓力鋼管的變形觀測成果及數(shù)值仿真結(jié)果，初步確定壓力鋼管可能的破裂位置及破裂尺寸，在此基礎(chǔ)上設(shè)計多組試驗工況；
18、s2、確定水力模型試驗參數(shù)；
19、s3、根據(jù)電站前池、壓力鋼管、廠房、廠區(qū)排水渠結(jié)構(gòu)的實際布置，搭建壓力鋼管局部破裂水力模型試驗平臺；
20、s4、給壓力前池充水，使上游隧洞來流量、前池內(nèi)水位、壓力鋼管出口流量滿足數(shù)值要求，并且達到穩(wěn)定狀態(tài)；
21、s5、根據(jù)步驟s1確定的壓力鋼管局部破裂試驗工況，在壓力鋼管模型的相應(yīng)部位開口，然后馬上關(guān)閉壓力管道末端閥門；
22、s6、記錄各試驗工況下漏水流態(tài)和漏水對廠區(qū)主要建筑物的淹沒情況，量測漏水對建筑物的作用力；
23、s7、試驗數(shù)據(jù)分析。
24、本發(fā)明提供一種壓力鋼管局部破裂水力模型試驗平臺及試驗方法，具有如下有益效果：本發(fā)明利用頂升裝置以及模塊化的組裝方式，能夠準確靈活地表達壓力鋼管與廠房重要設(shè)施之間的位置關(guān)系，保障后續(xù)水力試驗的準確性；本發(fā)明的試驗方法規(guī)定了試驗工況設(shè)計-模型參數(shù)確定-試驗操作規(guī)程-試驗數(shù)據(jù)記錄與分析等一系列流程，能夠系統(tǒng)完整地指導(dǎo)水電站壓力鋼管局部破裂水力模型試驗。
1.一種壓力鋼管局部破裂水力模型試驗平臺，其特征在于：包括試驗?zāi)M模塊、試驗測量模塊、試驗數(shù)據(jù)采集處理模塊；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力鋼管局部破裂水力模型試驗平臺，其特征在于：所述廠房典型建筑物模型(1)尺寸按比例模擬廠房中的典型建筑物的長、寬、高。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力鋼管局部破裂水力模型試驗平臺，其特征在于：所述壓力鋼管(2)端部設(shè)有閥門。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力鋼管局部破裂水力模型試驗平臺，其特征在于：所述攝像機(9)固定于可滑動攝像機支架(12)上，所述安裝底板(6)的周側(cè)設(shè)有攝像機滑動軌道(13)，所述可滑動攝像機支架(12)滑動固定在攝像機滑動軌道(13)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力鋼管局部破裂水力模型試驗平臺，其特征在于：所述信號傳輸系統(tǒng)(14)用于接收和傳遞攝像機(9)、超聲波位移傳感器(10)、高精度瞬時壓力傳感器(11)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力鋼管局部破裂水力模型試驗平臺，其特征在于：所述信號收集系統(tǒng)(15)用于存儲試驗采集到的各種信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力鋼管局部破裂水力模型試驗平臺，其特征在于：所述工作站(16)用于安裝信號處理軟件及數(shù)據(jù)分析軟件。
8.一種壓力鋼管局部破裂水力模型的試驗方法，其特征在于：所述方法基于如權(quán)利要求1-7中任意一項所述的試驗平臺，并包括如下步驟：