管道健康狀態在線檢測系統的製作方法
2023-05-10 21:50:36 2
本發明涉及一種管道的檢測系統，具體涉及一種管道健康狀態在線檢測系統，屬於設備檢測技術領域。
背景技術：
管道是石油化工等領域內重要組成部分，但也是極容易出現事故的一個環節。管道可能承受許多種外力的作用，包括本身的重量、流體作用在管端的推力、風雪載荷、土壤壓力、熱脹冷縮引起的熱應力、振動載荷和地震災害等，這些不可控的外界因素對管道的影響也不能直接的反映出來；石油化工等管道介質，很多有腐蝕性，事實證明，金屬腐蝕的危害性十分普遍，而且也十分嚴重，腐蝕會造成管壁的減薄，從而出現安全隱患，造成直接或間接損失。
而目前管道安全檢測主要是在工廠停工檢修，或者是在管道出現問題後才使用一定的檢測方法對管道進行檢測；或者只能在出現問題後進行警報，並不能實時監控管道運行時的狀態以及預測管道可能發生的洩露的區域。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是針對上述存在的技術問題提供一種管道健康狀態在線檢測系統，在管道運行時進行實時監控管道的各項參數，例如管道的壁厚變化、管道在運行時的實時應力等。通過這些數據，我們可以推測管道在運行時的狀態，例如是否受土地沉降所產生的附加彎矩、管道上是否有裂紋產生等，並預測可能出現危險的位置。
本發明解決上述技術問題所採用的技術方案是：
管道健康狀態在線檢測系統，包括安裝在管道上的電阻應變片式傳感器、與電阻應變片式傳感器相連的無線應變解調儀、以及數據接收器和與數據接收器相連的數據處理模塊；電阻應變片式傳感器與管道表面相接觸，電阻應變片式傳感器通過導線與無線應變解調儀相連；所述無線應變解調儀置於電阻應變片式傳感器上，無線應變解調儀接收電阻式應變片傳來的數據，並將該數據通過無線應變解調儀的數據發射器傳給數據接收器，數據發射器與電源相連；數據接收器與數據處理模塊連接，數據接收器將接收到的數據傳遞給數據處理模塊進行處理。
本申請的管道健康狀態在線檢測系統，通過電阻應變片式傳感器共同工作，發射器把收集的數據通過無線應變解調儀發送到數據處理模塊，通過數據處理模塊的不同模塊分析計算，最終在顯示器上顯示結果。
更進一步的方案是：
所述的電阻應變片式傳感器在管道表面每隔一定距離的環向上安裝，每個環向安裝多個電阻應變片式傳感器。
更進一步的方案是：
每個電阻應變片式傳感器由三片應變片組成，相鄰的應變片之間呈45゜角。
更進一步的方案是：
每個環向上的傳感器為一組，用導線與無線應變解調儀相連，連接的方法為應變片1/4橋接法。
更進一步的方案是：
所述電阻應變片式傳感器與管道的安裝方式為瞬間固化粘合劑粘接的方式。
更進一步的方案是：
所述無線應變解調儀與數據接收器通過wlan傳輸數據。
更進一步的方案是：
所述數據處理模塊包括管道厚度檢測模塊，管道受彎情況檢測模塊，管道裂紋檢測模塊。
更進一步的方案是：
所述管道厚度檢測模塊，是通過數據接收器接收到的應變數據，由技術員輸入管道彈性模量，管道外徑，管道實時內壓數據，計算得到管壁的厚度。
更進一步的方案是：
所述管道受彎情況檢測模塊，是檢測管道埋在土壤裡時，管道受到土地沉降不均時產生的彎矩，根據該彎矩產生的附加應力大小，進而判斷管道在該受力狀態下是否能繼續工作。
更進一步的方案是：
所述管道裂紋檢測模塊，是通過應力變化趨勢來判斷是否有裂紋產生，進而在裂紋處增設傳感器，監測裂紋擴展情況。
無線應變解調儀與信號發射器通過自帶的電池供電。
本發明的有益效果是：
1、實時監控管道的各種重要信息，提高了系統的安全係數，避免不必要的停車檢查，節約人力物力；並預測可能出現的故障，及時處理，避免發生意外災害。
2、通過應變測量的方法反推壁厚，避免了推力泵等幹擾聲對傳統超聲波測壁厚的影響，不用停車測厚，省時省力，節約成本。
3、通過測管道應變，來監控管道各方向應力的變化，並可以與正常值對比，判斷管道的受力狀況，進而判斷管道是否受損，是否出現裂紋，是否可以繼續使用。
附圖說明
圖1為管道健康狀態在線檢測系統的結構示意圖；
圖2為電阻應變片式傳感器、無線應變解調儀、管道的連接示意圖；
圖3為電阻應變片式傳感器結構示意圖。
附圖標記說明：
1—管道；2—電阻應變片式傳感器；3—無線應變解調儀；
4—數據接收器；5—數據處理模塊；6—電導線；7－應變片。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明作進一步的說明。
如附圖1、2所示，本發明包括安裝在管道1上的電阻應變片式傳感器2，與電阻應變片式傳感2相連的無線應變解調儀3，數據接收器4、與數據接收器相連的數據處理模塊5、連接電阻應變片式傳感器2與無線應變解調儀3的導線6。所述電阻應變片式傳感器2與管道1的安裝方式為瞬間固化粘合劑粘接的方式。所述導線6與電阻應變片式傳感器2的連接方式為焊接。管道環向上的所有電阻應變片式傳感器2分別與無線應變解調儀3相連。無線應變解調儀3的數據發射器與數據接收器4通過wlan傳輸數據。數據接收器4接收到的數據通過數據處理模塊5處理後得到管道的不同參數。數據處理模塊5分為管道厚度檢測模塊，管道受彎情況檢測模塊，管道裂紋檢測模塊。厚度檢測模塊通過數據接收器接收到的應變數據，技術員輸入的管道彈性模量，管道外徑，管道實時內壓等數據，綜合計算得到管壁的厚度。管道受彎情況檢測模塊主要是檢測管道埋在土壤裡時，管道受到土地沉降不均時產生的彎矩，進而判斷管道在該受力狀態下是否能繼續工作。管道裂紋檢測模塊，該模塊主要是通過應力變化來判斷是否有裂紋產生，進而在裂紋處增設傳感器，監測裂紋擴展情況，作出相應措施。
本實施例中，管道1環向上的傳感器個數可隨實際情況進行調整。
如附圖3所示，每個電阻應變片式傳感器由三片應變片7組成，相鄰的應變片之間呈45°角。
本實施例中，無線應變解調儀3的能源來自太陽能發電。
本實施例中，數據處理模塊5處理後的數據能得到管道的厚度、管道所受彎矩以及管道上是否產生裂紋。
實際施工過程中，首先根據管道1的直徑、長度等確定需要布置電阻應變片式傳感器2的個數及位置；將位置選定後，將管道1進行打磨，並用瞬間固化粘合劑將電阻應變片式傳感器2安裝在管道1上，並以管道環向上所有的電阻應變片式傳感器2為一組將其與無線應變解調儀3用導線6連接，並封裝好，避免裝置與管道周圍環境接觸，影響監測效果；然後將數據接收器4與數據處理模塊5相連，數據接收器4接收到的數據通過數據處理模塊5處理後得到管道的不同參數。數據處理模塊分為管道厚度檢測模塊，管道受彎情況檢測模塊，管道裂紋檢測模塊。厚度檢測模塊通過數據接收器接收到的應變數據，技術員輸入的管道彈性模量，管道外徑，管道實時內壓等數據，綜合計算得到管壁的厚度。管道受彎情況檢測模塊主要是檢測管道埋在土壤裡時，管道受到土地沉降不均時產生的彎矩，進而判斷管道在該受力狀態下是否能繼續工作。管道裂紋檢測模塊，該模塊主要是通過應力變化來判斷是否有裂紋產生，進而在裂紋處增設傳感器，監測裂紋擴展情況，作出相應措施。本發明安裝簡單，準確度高，不過對數據處理人員要求較高。
為了更詳細的說明本發明的技術方案，下面以一個更具體的檢測示例來說明。假設一根管道，管道外徑d＝273mm，厚度t＝13mm，彈性模量e＝2.06*105mpa，泊松比μ＝0.3，承受內壓為p＝0.7mpa，假設測得該處的環向上的應變為30με由公式其中σz＝0，得t＝12.52mm，而原厚度為13mm。當管道運行時，如果只受內壓，那麼管道上只會有環向與徑向的應力，其餘方向上的應力很小，如果檢測到其他方向上的應力的出現，或者應變值出現變小的情況或者為負值(只受內壓時應變為拉應變，為正值)，則有彎矩出現或者裂紋出現，如果應變過大，則需去現場檢查。(該處為定性判斷)。如果現場超聲檢測到有微裂紋，則需進一步監測該處情況。
以上所述，僅是本發明的較佳實施例，並非對本發明作任何限制，凡是根據本發明技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬於本實用發明方案的保護範圍內。