[發明專利]一種管線狀態傳感裝置及使用方法

在審

• 申請號: 201911083174.8
• 申請日: 2019-11-07
• 公開（公告）號: CN110886967A
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 劉強;汪鵬勃;祝國川;白強;丁楠;李厚補;宋生印;楊專釗;楊揚;張鴻博
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司管材研究所;西安三環科技開發總公司
• 主分類號: F17D5/00
• 分類號: F17D5/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 董娜

本發明提供了一種管線狀態傳感裝置及使用方法，解決現有只能對管道部分狀態進行檢測，及使用傳感光纖檢測成本昂貴，不便于已有管道加裝和鋪設的問題。該裝置包括測量單元、采集單元及數據處理單元；測量單元包括接口、平行設置的兩層矩形柔性膜、及設置在兩層矩形柔性膜之間三個彎曲傳感器；三個彎曲傳感器為呈直角三角形分布的縱向彎曲傳感器、垂直彎曲傳感器、斜角彎曲傳感器，三個彎曲傳感器均為應變電阻器，其輸出端均與接口相連；接口位于兩層矩形柔性膜之間的邊緣，其余邊緣通過密封組件密封；采集單元用于實時采集三個彎曲傳感器的電阻值；數據處理單元用于將采集得到的電阻值與初始電阻值進行比較，作為判斷管道是否變形的依據。

技術領域

本發明屬于石油天然氣工業油氣輸送管道安全技術，具體涉及一種管線狀態傳感裝置及使用方法。

背景技術

管道輸運由于具有運輸量大、穩定連續、成本較低、占地較少、維護方便等優點，是現代能源工業中，天然氣、原油、成品油等產品運輸的主要方式。由于油氣集輸管道輸送的油、氣等多相介質具有易燃、易爆的特性，在經過人口分布密集區，一旦發生事故，則會造成巨大的人員、經濟損失以及環境污染，因此需要對集輸管線進行監測，特別是需要能夠及時發現問題并精確定位的實時監測技術。

在管線的實時監測技術中，關鍵的一個環節是管道狀態的實時監測，由于管道在地下會受到地層運動、地表物品擠壓、管內介質的壓力等影響，可能導致管道發生脹徑、彎曲、扭轉等變形及破壞，危及管道的安全運行和周邊的財、物、環境。因此需要對管道運行時的狀態實時監測，而目前已有的監、檢測手段只能對管道的部分狀態進行檢測，如公開號為CN 104457637A的專利，只能使用聲波信號對管道位置坐標和宏觀位置移動進行檢測，無法檢測管道本體的脹徑和彎曲；公開號為CN 108413862 A的專利，使用應變片對直埋熱力管道的環向變形和軸向變形進行檢測、當管道發生較大的脹徑和扭轉時，已超出應變片的測量范圍，無法進一步實時檢測；公開號為CN109827519 A的專利，用傳感光纖作為監測元件與信號傳輸媒介，對管道變形進行監測，但是鋪設時需要將管道全部開挖，工程巨大費用昂貴，同時發生意外破壞后整個光纖均失效，不便于已有管道的加裝和鋪設。

發明內容

為了解決現有監、檢測手段只能對管道的部分狀態進行檢測，以及使用傳感光纖進行檢測使得成本昂貴，不便于已有管道的加裝和鋪設的技術問題，本發明提供了一種實時監測管道形變的系統及方法。

為實現上述目的，本發明提供的技術方案是：

一種管線狀態傳感裝置，其特殊之處在于，包括測量單元、采集單元及數據處理單元；所述測量單元包括接口、平行設置的兩層矩形柔性膜、以及設置在兩層矩形柔性膜之間的三個彎曲傳感器；所述三個彎曲傳感器分別為縱向彎曲傳感器、垂直彎曲傳感器、斜角彎曲傳感器，縱向彎曲傳感器、垂直彎曲傳感器、斜角彎曲傳感器呈直角三角形分布，且縱向彎曲傳感器、垂直彎曲傳感器分別平行于矩形柔性膜的相鄰兩個邊緣設置；所述縱向彎曲傳感器、垂直彎曲傳感器、斜角彎曲傳感器均為應變電阻器，其輸出端分別與接口相連；所述接口位于兩層矩形柔性膜之間的邊緣，兩層矩形柔性膜之間的其余邊緣通過密封組件進行密封；所述采集單元與接口相連，用于實時采集三個彎曲傳感器的輸出電阻值；所述數據處理單元用于將采集得到的輸出電阻值與初始輸出電阻值進行比較，作為判斷管道是否變形的依據。

進一步地，所述密封組件為防水性密封膠。

進一步地，所述接口與垂直彎曲傳感器位于矩形柔性膜的同一側。

進一步地，其中一層矩形柔性膜的外表面設有粘膠。

進一步地，斜角彎曲傳感器與垂直彎曲傳感器的夾角為45度。

進一步地，縱向彎曲傳感器、垂直彎曲傳感器、斜角彎曲傳感器的輸出端分別通過信號線與接口相連。

同時，本發明提供了一種基于上述管線狀態傳感裝置的使用方法，其特殊之處在于，包括以下步驟：