[發明專利]一種基于壓電阻抗法的管螺紋松動監測方法

有效

• 申請號: 201810107626.0
• 申請日: 2018-02-02
• 公開（公告）號: CN108181064B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 梁亞斌;馮謙;江健
• 申請（專利權）人: 武漢地震工程研究院有限公司
• 主分類號: G01M3/40
• 分類號: G01M3/40
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

1.一種基于壓電阻抗法的管螺紋松動監測方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

步驟一，將一個壓電陶瓷片以表面粘貼的方式固定于螺紋接頭的表面，在壓電陶瓷片表面進行防水絕緣處理；

步驟二，將壓電陶瓷片通過線纜與阻抗分析儀相連接，然后將阻抗分析儀與電腦分析終端相連接；

步驟三，電腦分析終端通過線纜控制阻抗分析儀產生一掃頻電壓信號，經線纜傳輸到粘貼在管螺紋接頭表面的壓電陶瓷片上，由于壓電材料的逆壓電效應，壓電陶瓷片產生機械振動，并帶動壓電陶瓷片附近的管螺紋接頭產生振動響應；與此同時，管螺紋的振動響應又被壓電陶瓷片所捕捉和采集，由于壓電材料的正壓電效應，該振動響應又會引起壓電陶瓷片電阻抗信號的變化，經線纜傳輸到阻抗分析儀，隨后轉化為數字信號，傳輸到電腦分析終端；

步驟四，在電腦分析系統中定義管螺紋正常密封工作狀態下，所監測采集的壓電陶瓷片電阻抗信號作為基準信號，構建識別特征參數基準值；之后，通過監測后續服役狀態下不同時期管螺紋連接測量電阻抗信號的識別特征參數，將識別特征參數與識別特征參數基準值對比分析并計算管螺紋接頭的松動評判指標，通過監測評判指標的變化得出管螺紋接頭的密封情況；

松動評判指標包括上述識別特征參數的信號特征值的相對變化值和或變化相對均方差，所定義的松動評判指標越大，則表明被測管螺紋接頭的服役狀態較正常密封狀態差異越明顯，即發生松動泄漏的可能性越大，松動病害越嚴重；

當管螺紋發生松動時，假設螺紋接頭保持位置固定，螺紋管沿著松動方向，此時螺紋管與螺紋接頭的螺紋接觸面積隨之減小；針對管螺紋，假設螺紋管逆時針方向每轉動一周，其與螺紋接頭的接觸面積減小ΔS₀；

這里假設管螺紋松動時，螺紋管發生逆時針θ的扭轉，此種松動狀態下，管螺紋接觸面積改變量ΔS表示為：

公式(2)可以表述為：

ΔS∝θ 公式(3)

即當管螺紋發生松動時，螺紋管和螺紋接頭的螺紋接觸面積變化量與螺紋管沿松動方向扭動的轉角成正比。

2.如權利要求1所述的管螺紋松動監測方法，其特征在于：步驟四中，管螺紋正常密封工作狀態下采集的壓電陶瓷片電阻抗基準信號，取管螺紋安裝完成投入使用初期的采集信號，或者是在通過現有技術檢測方法確認管螺紋沒有松動泄漏發生時，進行實驗采集的信號。

3.如權利要求1或2所述的管螺紋松動監測方法，其特征在于：在步驟四中，識別特征參數為可以表征電阻抗信號特征的直接測量值或者衍生值。

4.如權利要求3所述的管螺紋松動監測方法，其特征在于：所述識別特征參數包括接收電阻抗信號的實部、虛部、相位角、絕對值、峰值頻率中任意一種或幾種組合，和或電阻抗的倒數-電導納信號的實部、虛部、相位角、絕對值、峰值頻率中任意一種或幾種組合。

5.如權利要求1所述的管螺紋松動監測方法，其特征在于：步驟一中，在壓電陶瓷片表面均勻涂抹環氧樹脂，進行防水絕緣處理。

6.如權利要求1所述的管螺紋松動監測方法，其特征在于：掃頻電壓的輸出和電阻抗信號的采集接收裝置為阻抗分析儀，阻抗分析儀通過夾具轉接線纜與壓電陶瓷片相連接，阻抗分析儀通過LAN線纜與電腦分析終端相連。

7.如權利要求1所述的管螺紋松動監測方法，其特征在于：所述電腦分析終端通過阻抗分析儀產生的激勵信號為掃頻電壓信號。