CN106996806A - 管道健康状态在线检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管道健康状态在线检测系统，包括安装在管道上的电阻应变片式传感器、与电阻应变片式传感器相连的无线应变解调仪、以及数据接收器和与数据接收器相连的数据处理模块，电阻应变片式传感器粘贴在管道表面；无线应变解调仪接收电阻应变片式传感器传来的数据，并将该数据通过数据发射器发送给数据接收器，数据接收器在将该数据传给数据处理模块。本发明能实时监控管道的各种重要信息，并通过其数据处理模块判断管道的工作状态，保证管道的健康安全运行。

Description

管道健康状态在线检测系统

技术领域

本发明涉及一种管道的检测系统，具体涉及一种管道健康状态在线检测系统，属于设备检测技术领域。

背景技术

管道是石油化工等领域内重要组成部分，但也是极容易出现事故的一个环节。管道可能承受许多种外力的作用，包括本身的重量、流体作用在管端的推力、风雪载荷、土壤压力、热胀冷缩引起的热应力、振动载荷和地震灾害等，这些不可控的外界因素对管道的影响也不能直接的反映出来；石油化工等管道介质，很多有腐蚀性，事实证明，金属腐蚀的危害性十分普遍，而且也十分严重，腐蚀会造成管壁的减薄，从而出现安全隐患，造成直接或间接损失。

而目前管道安全检测主要是在工厂停工检修，或者是在管道出现问题后才使用一定的检测方法对管道进行检测；或者只能在出现问题后进行警报，并不能实时监控管道运行时的状态以及预测管道可能发生的泄露的区域。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述存在的技术问题提供一种管道健康状态在线检测系统，在管道运行时进行实时监控管道的各项参数，例如管道的壁厚变化、管道在运行时的实时应力等。通过这些数据，我们可以推测管道在运行时的状态，例如是否受土地沉降所产生的附加弯矩、管道上是否有裂纹产生等，并预测可能出现危险的位置。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

管道健康状态在线检测系统，包括安装在管道上的电阻应变片式传感器、与电阻应变片式传感器相连的无线应变解调仪、以及数据接收器和与数据接收器相连的数据处理模块；电阻应变片式传感器与管道表面相接触，电阻应变片式传感器通过导线与无线应变解调仪相连；所述无线应变解调仪置于电阻应变片式传感器上，无线应变解调仪接收电阻式应变片传来的数据，并将该数据通过无线应变解调仪的数据发射器传给数据接收器，数据发射器与电源相连；数据接收器与数据处理模块连接，数据接收器将接收到的数据传递给数据处理模块进行处理。

本申请的管道健康状态在线检测系统，通过电阻应变片式传感器共同工作，发射器把收集的数据通过无线应变解调仪发送到数据处理模块，通过数据处理模块的不同模块分析计算，最终在显示器上显示结果。

更进一步的方案是：

所述的电阻应变片式传感器在管道表面每隔一定距离的环向上安装，每个环向安装多个电阻应变片式传感器。

更进一步的方案是：

每个电阻应变片式传感器由三片应变片组成，相邻的应变片之间呈45゜角。

更进一步的方案是：

每个环向上的传感器为一组，用导线与无线应变解调仪相连，连接的方法为应变片1/4桥接法。

更进一步的方案是：

所述电阻应变片式传感器与管道的安装方式为瞬间固化粘合剂粘接的方式。

更进一步的方案是：

所述无线应变解调仪与数据接收器通过WLAN传输数据。

更进一步的方案是：

所述数据处理模块包括管道厚度检测模块，管道受弯情况检测模块，管道裂纹检测模块。

更进一步的方案是：

所述管道厚度检测模块，是通过数据接收器接收到的应变数据，由技术员输入管道弹性模量，管道外径，管道实时内压数据，计算得到管壁的厚度。

更进一步的方案是：

所述管道受弯情况检测模块，是检测管道埋在土壤里时，管道受到土地沉降不均时产生的弯矩，根据该弯矩产生的附加应力大小，进而判断管道在该受力状态下是否能继续工作。

更进一步的方案是：

所述管道裂纹检测模块，是通过应力变化趋势来判断是否有裂纹产生，进而在裂纹处增设传感器，监测裂纹扩展情况。

无线应变解调仪与信号发射器通过自带的电池供电。

本发明的有益效果是：

1、实时监控管道的各种重要信息，提高了系统的安全系数，避免不必要的停车检查，节约人力物力；并预测可能出现的故障，及时处理，避免发生意外灾害。

2、通过应变测量的方法反推壁厚，避免了推力泵等干扰声对传统超声波测壁厚的影响，不用停车测厚，省时省力，节约成本。

3、通过测管道应变，来监控管道各方向应力的变化，并可以与正常值对比，判断管道的受力状况，进而判断管道是否受损，是否出现裂纹，是否可以继续使用。

附图说明

图1为管道健康状态在线检测系统的结构示意图；

图2为电阻应变片式传感器、无线应变解调仪、管道的连接示意图；

图3为电阻应变片式传感器结构示意图。

附图标记说明：

1—管道；2—电阻应变片式传感器；3—无线应变解调仪；

4—数据接收器；5—数据处理模块；6—电导线；7－应变片。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如附图1、2所示，本发明包括安装在管道1上的电阻应变片式传感器2，与电阻应变片式传感2相连的无线应变解调仪3，数据接收器4、与数据接收器相连的数据处理模块5、连接电阻应变片式传感器2与无线应变解调仪3的导线6。所述电阻应变片式传感器2与管道1的安装方式为瞬间固化粘合剂粘接的方式。所述导线6与电阻应变片式传感器2的连接方式为焊接。管道环向上的所有电阻应变片式传感器2分别与无线应变解调仪3相连。无线应变解调仪3的数据发射器与数据接收器4通过WLAN传输数据。数据接收器4接收到的数据通过数据处理模块5处理后得到管道的不同参数。数据处理模块5分为管道厚度检测模块，管道受弯情况检测模块，管道裂纹检测模块。厚度检测模块通过数据接收器接收到的应变数据，技术员输入的管道弹性模量，管道外径，管道实时内压等数据，综合计算得到管壁的厚度。管道受弯情况检测模块主要是检测管道埋在土壤里时，管道受到土地沉降不均时产生的弯矩，进而判断管道在该受力状态下是否能继续工作。管道裂纹检测模块，该模块主要是通过应力变化来判断是否有裂纹产生，进而在裂纹处增设传感器，监测裂纹扩展情况，作出相应措施。

本实施例中，管道1环向上的传感器个数可随实际情况进行调整。

如附图3所示，每个电阻应变片式传感器由三片应变片7组成，相邻的应变片之间呈45°角。

本实施例中，无线应变解调仪3的能源来自太阳能发电。

本实施例中，数据处理模块5处理后的数据能得到管道的厚度、管道所受弯矩以及管道上是否产生裂纹。

实际施工过程中，首先根据管道1的直径、长度等确定需要布置电阻应变片式传感器2的个数及位置；将位置选定后，将管道1进行打磨，并用瞬间固化粘合剂将电阻应变片式传感器2安装在管道1上，并以管道环向上所有的电阻应变片式传感器2为一组将其与无线应变解调仪3用导线6连接，并封装好，避免装置与管道周围环境接触，影响监测效果；然后将数据接收器4与数据处理模块5相连，数据接收器4接收到的数据通过数据处理模块5处理后得到管道的不同参数。数据处理模块分为管道厚度检测模块，管道受弯情况检测模块，管道裂纹检测模块。厚度检测模块通过数据接收器接收到的应变数据，技术员输入的管道弹性模量，管道外径，管道实时内压等数据，综合计算得到管壁的厚度。管道受弯情况检测模块主要是检测管道埋在土壤里时，管道受到土地沉降不均时产生的弯矩，进而判断管道在该受力状态下是否能继续工作。管道裂纹检测模块，该模块主要是通过应力变化来判断是否有裂纹产生，进而在裂纹处增设传感器，监测裂纹扩展情况，作出相应措施。本发明安装简单，准确度高，不过对数据处理人员要求较高。

为了更详细的说明本发明的技术方案，下面以一个更具体的检测示例来说明。假设一根管道，管道外径D＝273mm，厚度t＝13mm，弹性模量E＝2.06*10⁵MPa，泊松比μ＝0.3，承受内压为P＝0.7MPa，假设测得该处的环向上的应变为30με由公式 其中σ_z＝0，得t＝12.52mm，而原厚度为13mm。当管道运行时，如果只受内压，那么管道上只会有环向与径向的应力，其余方向上的应力很小，如果检测到其他方向上的应力的出现，或者应变值出现变小的情况或者为负值(只受内压时应变为拉应变，为正值)，则有弯矩出现或者裂纹出现，如果应变过大，则需去现场检查。(该处为定性判断)。如果现场超声检测到有微裂纹，则需进一步监测该处情况。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用发明方案的保护范围内。

Claims (10)

1.管道健康状态在线检测系统，其特征在于：包括安装在管道上的电阻应变片式传感器，与电阻应变片式传感器相连的无线应变解调仪，以及数据接收器和与数据接收器相连的数据处理模块。

2.根据权利要求1所述管道健康状态在线检测系统，其特征在于：

所述的电阻应变片式传感器在管道表面每隔一定距离的环向上安装，每个环向安装多个电阻应变片式传感器。

3.根据权利要求2所述管道健康状态在线检测系统，其特征在于：

所述的电阻应变片式传感器由三片应变片组成，相邻的应变片之间呈45゜角。

4.根据权利要求3所述管道健康状态在线检测系统，其特征在于：

每个环向上的传感器为一组，用导线与无线应变解调仪相连，连接的方法为应变片1/4桥接法。

5.根据权利要求1至4任一权利要求所述管道健康状态在线检测系统，其特征在于：

所述电阻应变片式传感器与管道的安装方式为瞬间固化粘合剂粘接的方式。

6.根据权利要求1所述管道健康状态在线检测系统，其特征在于：

所述无线应变解调仪与数据接收器通过WLAN传输数据。

7.根据权利要求1所述管道健康状态在线检测系统，其特征在于：

所述数据处理模块包括管道厚度检测模块，管道受弯情况检测模块，管道裂纹检测模块。

8.根据权利要求7所述管道健康状态在线检测系统，其特征在于：

所述管道厚度检测模块，是通过数据接收器接收到的应变数据，由技术员输入管道弹性模量，管道外径，管道实时内压数据，计算得到管壁的厚度。

9.根据权利要求7所述管道健康状态在线检测系统，其特征在于：

所述管道受弯情况检测模块，是检测管道埋在土壤里时，管道受到土地沉降不均时产生的弯矩，根据该弯矩产生的附加应力大小，进而判断管道在该受力状态下是否能继续工作。

10.根据权利要求7所述管道健康状态在线检测系统，其特征在于：

所述管道裂纹检测模块，是通过应力变化趋势来判断是否有裂纹产生，进而在裂纹处增设传感器，监测裂纹扩展情况。