[實用新型]基于大尺度光柵應變的水電站壓力管道監測系統

有效

• 申請號: 202221106936.9
• 申請日: 2022-05-10
• 公開（公告）號: CN217504701U
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 鄭治國;龍增輝
• 申請（專利權）人: 鄭治國;龍增輝
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 武漢市首臻知識產權代理有限公司 42229
• 代理人: 劉牧

一種基于大尺度光柵應變的水電站壓力管道監測系統，包括管道監測單元、堵頭監測單元、光纖光柵應變解調儀表與信號處理裝置，其中，管道監測單元包括多個間隔設置的光纜圈，光纜圈由單根直管光纜環繞直管的外側圍敷設而成，堵頭監測單元包括一根附著在堵頭外壁上的堵頭光纜，單根直管光纜或堵頭光纜的內部設置有單根傳輸光纖，單根傳輸光纖上設置有依次間隔布置的多個光纖光柵；相鄰的光纜圈通過光纖法蘭盤依次連接而成管道監測單元，再通過堵頭光纜、光纖光柵應變解調儀表與信號處理裝置相連接。本設計不僅能實現全時、全域測量，而且監測效果較好，能對壓力管道健康狀況提前預測，利于實現水電站設備的故障診斷、智能預警與自主決策。

技術領域

本實用新型涉及一種壓力管道監測技術，屬于光纖光柵應用領域，尤其涉及一種基于大尺度光柵應變的水電站壓力管道監測系統。

背景技術

水電站在我國水利設施建設中占有重要地位，其安全運營對國家經濟建設和人民生活有著重要意義。壓力管道作為水電站的一個重要組成部分，能否安全工作對于整個水電站的正常運營至關重要。由于壓力管道長期處于非常惡劣的高壓環境下，易受蠕變、疲勞、腐蝕等各種因素的影響，其安全性隨時間增加會慢慢降低。當閥門開啟或關閉時，管道內部都會產生水擊，給管道內壁帶來巨大的負荷和沖擊力，嚴重時直接導致管道爆裂，勢必影響企業正常運行，還會造成一定的經濟損失甚至危及人民生命安全。

傳統的電類檢測技術僅僅適合部分管道的應力應變檢測，只能監測管道局部信息，易受環境腐蝕的影響，其長期可靠性不高。作為光電技術發展最活躍的分支之一，光纖傳感器具有絕緣性好、抗電磁干擾、耐腐蝕、體積小、靈敏度高和易實現分布式測量等諸多特點，自問世以來就受到了極大重視，幾乎在各個領域都得到了廣泛的研究與應用。然而，傳統光纖光柵傳感器屬于點式測量方法，受解調器件帶寬的限制，每個通道復用數量十分有限，對于大口徑、長距離的壓力管道實現全域測量是不可能的，因而容易遺漏管道潛在的最大受力變形處，造成隱患，降低監測效果，導致事故的發生。

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本專利申請的總體背景的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

發明內容

本實用新型的目的是克服現有技術中存在的無法進行全域測量、監測效果較差的缺陷與問題，提供一種能夠進行全域測量、監測效果較好的基于大尺度光柵應變的水電站壓力管道監測系統。

為實現以上目的，本實用新型的技術解決方案是：一種基于大尺度光柵應變的水電站壓力管道監測系統，所述壓力管道包括直管及與其一端進行密封配合的堵頭；

所述壓力管道監測系統包括管道監測單元、堵頭監測單元、光纖光柵應變解調儀表與信號處理裝置，所述管道監測單元經堵頭監測單元與光纖光柵應變解調儀表的一端進行信號連接，光纖光柵應變解調儀表的另一端與信號處理裝置進行信號連接；

所述管道監測單元包括多個間隔設置的光纜圈，該光纜圈由單根直管光纜環繞直管的外側圍敷設而成，單根直管光纜的內部設置有單根傳輸光纖，該單根傳輸光纖上設置有依次間隔布置的多個光纖光柵；相鄰的光纜圈之間通過光纖法蘭盤相連接，所有的光纜圈依次串連為管道監測單元；

所述堵頭監測單元包括一根附著在堵頭外壁上的堵頭光纜，該堵頭光纜的內部設置有單根傳輸光纖，該單根傳輸光纖上設置有依次間隔布置的多個光纖光柵；相鄰的光纜圈、堵頭光纜之間通過光纖法蘭盤相連接。

所述堵頭監測單元經過光纖跳線接頭與光纖光柵應變解調儀表的一端相連接，光纖光柵應變解調儀表的另一端通過網線與信號處理裝置相連接。

所述直管光纜粘附在直管的外側圍上，所述堵頭光纜粘附在堵頭的外壁上。

在單根傳輸光纖上，相鄰的光纖光柵的布置結構為雙波長。

在單根傳輸光纖上，相鄰的光纖光柵的間距一致。