[發明專利]一種基于光纖光柵傳感的管道泄漏、腐蝕在線監測裝置及方法

有效

• 申請號: 201710136942.6
• 申請日: 2017-03-08
• 公開（公告）號: CN106764463B
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 梁磊;馮坤;許儒泉;王慧;徐剛;張健;吳慧峰;李東旭;曹珊;仇磊;涂彬;段細云;蔡彥璞;王仁亮;羅玉文;王永皎
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: F17D5/02
• 分類號: F17D5/02
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王丹

本發明涉及一種基于光纖光柵傳感的管道泄漏、腐蝕在線監測裝置及方法，包括分光系統、解調系統、控制系統和固定在長直管道外壁上和彎管處外壁上的光纖光柵傳感器，固定在長直管道外壁上的光纖光柵傳感器均只有一個光纖光柵并且沿軸向等距排布、通過測得管道環向應變的變化情況來判斷長直管道是否泄漏、找到泄漏位置、獲取均勻腐蝕情況，固定在彎管處外壁上的光纖光柵傳感器上均設有多個光纖光柵并且同一光纖光柵傳感器上的光纖光柵沿周向均勻排布、通過測得局部環向應變的變化情況來判斷彎管處的非均勻腐蝕情況。該裝置結構簡單、成本低、安裝方便、監測精度高。

技術領域

本發明屬于管道監測技術領域，具體涉及一種基于光纖光柵傳感的管道泄漏、腐蝕在線監測裝置及方法。

背景技術

管道廣泛應用于油、氣、水等的運輸和電力電纜等的鋪設中，管道的健康狀態決定了管道的使用壽命以及故障發生率，為了降低故障發生率，需要對管道進行監測。現有的管道監測方法(漏磁檢測法、渦流檢測法和超聲波檢測法等)主要是把智能檢測器置于管道內，在輸送介質的推動下，完成管道內、外腐蝕缺陷的檢測，檢測原理均為測量壁厚變化從而得到管道的腐蝕發展狀況。現有的管道監測方法對(埋地)管道進行定期檢測，雖然能夠提高(埋地)管道的安全性，但仍有許多不足之處，最突出的缺陷是不能對(埋地)管道運行狀態進行實時檢測，管道在兩次檢測間是否安全只能根據上次檢測結果預估，但這種預估常常由于管道運行期間受許多不確定因素影響而出現很大誤差，難以完全保證管道安全，這就為(埋地)管道破壞留下了隱患。而且隨著長距離(埋地)管道應用越來越多，利用現有這些檢測方法檢測(埋地)管道，檢測一次將花費很長時間，效率很低。

管道發生泄漏時，在泄漏處因流體的損失而引起局部流體密度減小，導致瞬時壓力降低。瞬時的壓降作用在流體介質上，形成一個負壓波。負壓波以聲速向管道上下游傳播，傳統方法利用設置在管道兩端的壓力傳感器檢測壓力波信號，根據信號變化程度和變化的時間差，采用信號相關處理方法，可以進行泄漏判定和泄漏定位。傳統的基于壓力傳感器的負壓波檢測法有一定的局限性，即須已知負壓波的傳播速度。而負壓波波速受流體密度、管道材料、管道壁厚等多方面參數的影響，導致實際工程中無法獲得負壓波波速的準確值。

2007年2月刊登在《激光技術》第31卷第1期的文章《應用在油氣管線的光纖光柵溫度應變傳感系統》中，在進站口和出站口各安裝一個光纖光柵溫度傳感器，在站中安裝一個壓力傳感器，獲得油氣管線中原油壓力和溫度的變化量，從而根據不同的應變和溫度值，在站中采取相應的加溫加壓或減壓等措施，確保原油在輸油管線順利外輸；但是這種系統只能發現油氣已經大量泄露時的情況，而不能夠在泄露初期及時預報；2013年10月刊登在《傳感技術學報》第26卷第10期的文章《基于短柵區光纖光柵傳感器的油氣管線腐蝕在線檢測系統研究》中，在油氣管線外表面沿周向布設光纖光柵應變傳感器，監測油氣管線周向應變，從而監測油氣管線腐蝕情況，防止原油泄漏。但是這種系統只是對每一個測量點進行單一溫度監測或者單一應變監測，監測數據過于單一，誤報率較高。授權公告號為ZL03137597.9的中國發明專利“一種用于油氣管線檢測的光纖光柵傳感測試系統”中將光纖光柵傳感器及傳輸光纖埋入油氣管線管壁中進行地下管道的監測，但是這種系統當光纖光柵傳感器或者傳輸光纖發生故障時，將無法完成更換，造成油氣管線無法重復使用的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于光纖光柵傳感的管道泄漏、腐蝕在線監測裝置及方法，該裝置可以實時監測長直管道的泄漏、找到泄漏位置、獲取均勻腐蝕情況，可以實時監測彎管處的非均勻腐蝕情況，結構簡單、成本低、安裝方便、監測精度高。

本發明所采用的技術方案是：

一種基于光纖光柵傳感的管道泄漏、腐蝕在線監測裝置，包括