[发明专利]一种管道弯曲应变的获取方法及测量设备

说明书

技术领域

本发明涉及原油管道测量领域，具体涉及一种管道弯曲应变的获取方法及测量设备。

背景技术

长输管道具有输送能力大、成本低等优点，是油气输送的主要方式。但由于地震、滑坡、洪水、永久冻土融沉、冻胀和第三方损毁等地质灾害原因，管道会产生位移，导致管道区域性或局部性弯曲应变，严重时，环境载荷会引起管道褶皱，影响管道完整性，如果不能及时发现和维修，会缩短管道使用寿命，甚至发生油气泄漏的危险，对环境和人类的生命财产安全造成威胁。

现有技术中，通常使用视距技术、声发射和光纤方法等测量管道位移的方法来测量管道位移，但是上述测量管道位移的方法需要安装专用传感器、建设信号传输设施和人为手动操作等，由于专用传感器在测量管道位移时，是隔着水和沙土等介质来测量的，使得测量的数据准确性不高，使得根据所述测量数据而获得的长输管道的弯曲应变的精确性也较低。

发明内容

本发明提供一种管道弯曲应变的获取方法及测量设备，能够将管道测绘装置运行在待测管道中，使得测量而得到的数据准确性更高，使得根据所述测量数据而得到的待测管道的弯曲应变的精确度也更高。

本申请实施例提供了一种管道弯曲应变的获取方法，包括：

获取管道测绘装置通过待测管道的三维路径；

根据所述三维路径，获取时间向量与三维坐标系中的每一个坐标轴的对应关系，其中，所述三维路径为所述三维坐标系中的曲线；

根据曲面计算模型和所述对应关系，获取所述待测管道的弯曲曲率；

根据所述待测管道的弯曲曲率，获取所述待测管道的弯曲应变。

可选的，所述三维路径具体为：

v(s)＝[x(s),y(s),z(s)]   公式(1)

其中，v(s)用于表征所述三维路径，s为选取中心线的距离。

可选的，所述根据所述三维路径，获取时间向量与三维坐标系中的每一个坐标轴的对应关系，具体为：

若时间向量用t表示，且t与三维坐标系中的xy平面之间的角度为P，t与三维坐标系中的yz平面之间的角度为A，则t与每一个坐标轴的对应关系为：

t_x＝cosPsinA

t_y＝cosPcosA    公式(2)

t_z＝sinP。

可选的，所述根据曲面计算模型和所述对应关系，获取所述待测管道的弯曲曲率，具体为：

根据曲面计算模型和所述对应关系，获取所述待测管道的总曲率、所述待测管道的垂直曲率和所述待测管道的水平曲率。

可选的，所述根据曲面计算模型和所述对应关系，获取所述待测管道的总曲率、所述待测管道的垂直曲率和所述待测管道的水平曲率，具体为：

根据三维坐标系中总曲率为k(s)＝dt/ds，确定曲率与三维坐标系中的三个平面的对应关系为：

k_x＝dt_x/ds；k_y＝dt_y/ds；k_z＝dt_z/ds    公式(3)

k=kx2+ky2+kz2]]>   公式(4)

将公式(2)代入公式(3)和公式(4)中，获取所述待测管道的总曲率为：所述待测管道的垂直曲率为k_v＝-dP/ds和所述待测管道的水平曲率为k_h＝-(dA/ds)cosP。

可选的，所述根据所述待测管道的弯曲曲率，获取所述待测管道的弯曲应变，具体包括：

根据弯曲曲率与弯曲应变的关系模型和所述待测管道的弯曲曲率，确定所述待测管道的总弯曲应变为ε＝kD/2、所述待测管道的水平弯曲应变为ε_h＝k_hD/2和所述待测管道的垂直弯曲应变为ε_v＝k_vD/2。