[發(fā)明專利]一種具有抑振功能的海管分布式結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測裝置及其監(jiān)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610185295.3
• 申請日: 2016-03-29
• 公開（公告）號: CN105627943B
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發(fā)明（設計）人: 馮新;吳文婧;李昕;劉錦昆;陳同彥;季文峰
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16;F16F15/02
• 代理公司: 大連星海專利事務所有限公司 21208
• 代理人: 花向陽;楊翠翠

1.一種具有抑振功能的海管分布式結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測裝置的監(jiān)測方法，監(jiān)測裝置包括分布式傳感單元（5）和兩個分布式傳感單元（5）之間的連接保護結(jié)構(gòu)，所述分布式傳感單元（5）采用分布式光纖應變傳感器（1）和設置在毛細鋼管（3）中的溫度補償傳感器（2）預埋在具有齒形截面的傳感器封裝保護層（4）中；所述兩個分布式傳感單元（5）之間的連接保護結(jié)構(gòu)采用把一個分布式傳感單元（5）中的分布式光纖應變傳感器（1）與另一個分布式傳感單元（5）中的分布式光纖應變傳感器（1）的端部在先套上鋼熱縮管（8）后熔接在一起，然后加熱保護熔接部的鋼熱縮管（8），同時把一個分布式傳感單元（5）中的溫度補償傳感器（2）與另一個分布式傳感單元（5）中的溫度補償傳感器（2）的端部在先套上鋼熱縮管（8）后熔接在一起，然后加熱保護熔接部的鋼熱縮管（8），在兩個分布式傳感單元（5）的連接處包裹瀝青瑪蹄脂（6）；在海管施工過程中，將三個分布式傳感單元（5）周向均布螺旋式纏繞在海管（7）的外壁上，所述傳感器封裝保護層（4）的圓弧面（4a）緊貼在海管（7）的外圓面上并用高強快固粘結(jié)劑固定，再用導引光纜（9）把分布式傳感單元（5）與采集分析儀（10）連接；其特征是：監(jiān)測方法包括以下步驟：

（a）根據(jù)海管（7）的外徑以及施工工藝，確定分布式傳感單元（5）的長度和螺旋角度；通過對海管（7）的流致振動理論或數(shù)值分析，確定傳感器封裝保護層（4）的齒形截面的尺寸；

（b）根據(jù)步驟（a）確定的參數(shù)，制作傳感器封裝保護層（4）的模具；

（c）采用聚氨酯、聚氯乙烯或聚乙烯在模具中預制傳感器封裝保護層（4）；預制過程中，將分布式光纖應變傳感器（1）預埋在傳感器封裝保護層（4）中，同時將毛細鋼管（3）也預埋在傳感器封裝保護層（4）中；分布式光纖應變傳感器（1）與毛細鋼管（3）在傳感器封裝保護層（4）中平行布設；傳感器封裝保護層（4）預制完成后，利用氣吹法將溫度補償傳感器（2）吹入毛細鋼管（3）中，使其保持松弛狀態(tài)；分布式光纖應變傳感器（1）和溫度補償傳感器（2）在傳感器封裝保護層（4）的端部外預留一段用于相鄰傳感器之間的連接長度；所述分布式光纖應變傳感器（1）、溫度補償傳感器（2）以及傳感器封裝保護層（4）構(gòu)成具有抑振功能、螺旋狀的分布式傳感單元（5）；

（d）在海管（7）施工現(xiàn)場，按照截面等間距布設的方式，采用高強快固粘結(jié)劑把三個螺旋狀的分布式傳感單元（5）平行布設于海管（7）的外壁；

（e）位于相鄰管段上的分布式傳感單元（5），采用現(xiàn)場熔接的方式分別將分布式光纖應變傳感器（1）和溫度補償傳感器（2）首尾相連，然后加熱形成保護的鋼熱縮管（8）；在鋼熱縮管（8）的外面澆筑瀝青瑪蹄脂（6），對分布式傳感單元（5）的連接部位形成封裝保護；

（f）在完成三個分布式傳感單元（5）的布設和連接后，通過導引光纜（9）將分布式光纖應變傳感器（1）和溫度補償傳感器（2）與采集分析儀（10）相連；

（g）利用分布式安全監(jiān)測系統(tǒng)對海管（7）的應變和沿途溫度實施監(jiān)測；根據(jù)分布式溫度測量結(jié)果，對分布式應變監(jiān)測數(shù)據(jù)進行溫度補償；由于海管（7）的每個截面布設有等間距的對應于三個分布式傳感單元（5）的三個測點，根據(jù)消除溫度效應后的分布式應變數(shù)據(jù)，獲得海管（7）在任意截面上由軸壓和彎曲所導致的應變；利用分布式應變監(jiān)測信息，對海管（7）的結(jié)構(gòu)狀態(tài)及其退化情況進行實時評價。