[实用新型]一种大型油罐金属连接软管的应力应变实时监测装置

说明书

本实用新型涉及一种用于大型油罐金属软管的应力应变实时监测装置，包括光纤、测量元件、温度补偿光栅、光纤环形器、激光发生器、光纤光栅解调仪、计算机、数据线、报警器；测量元件由上基片、中基片、下基片三块基片按上中下顺序相互叠加并用环氧树脂胶封装而成，内部封装有轴向测量光栅和环向测量光栅，使用环氧树脂胶将轴向监测光栅封装在下基片凹槽中，用于监测金属软管的轴向应力应变；温度补偿光栅与测量元件用光纤串联。本实用新型有益效果为：精度高，可靠性强，用于预防油罐沉降、地表凹陷、热应力以金属疲劳引起的金属软管破坏。

技术领域

本实用新型属于石油安全输送领域，涉及应力应变监测技术，具体为一种大型油罐金属连接软管的应力应变实时监测装置。

背景技术

目前，随着我国石油储备战略的进一步推进，国内原油、成品油储备库的建设持续发展，油罐设计建造技术日新月异。为了防止大型油罐的沉降对刚性管道的破坏，通常在油罐与刚性管道之间用一段金属软管进行过渡，保证储罐与管道发生相对较大变形不发生断裂泄露事故。但金属软管也会面临以下威胁：第一，大型油罐因自然沉降导致软管产生较大变形，超过软管变形范围。第二，在储存高凝易粘的含蜡原油时，需要进行加热保温输送和存储，热油通过金属软管往复进出油罐时，金属软管内部会产生热应力导致金属软管疲劳断裂，产生泄露。第三，地质灾害导致的地表塌陷同样会对金属软管造成破坏。为了预防金属软管的破坏引发漏油事故，需要对金属软管的应力应变进行实时监测。

目前还没有针对大型储罐金属连接软管的监测装置，大多实时监测设备是直接对储罐进行监测，时效性差，对软管的监测的不直观。另外是通过定期的检修来实现对金属连接软管进行监测，这种监测方式不能实现实时监测，且监测费时费力，人工成本较高。

当有外力作用于光纤光栅导致其发生变形时，光纤光栅中传导的激光的光学性质如光强、振幅、相位、频率或偏振态等都会发生变化，通过对光纤光栅内传输的激光的光学性质进行解调分析，可以计算出光纤光栅所受外力的大小和变形量的大小。因此可以利用光纤光栅的原理，设计一种大型油罐金属连接软管的应力应变实时监测装置

实用新型内容

为了预防金属软管的破坏引发漏油事故，本实用新型提供一种大型油罐金属连接软管的应力应变实时监测装置，能对金属软管内部的应力应变进行实时监测，当应力应变超出安全范围时，向工作人员进行报警。

本实用新型采用的技术方案是：

一种大型油罐金属连接软管的应力应变实时监测装置，包括光纤、测量元件、温度补偿光栅、光纤环形器、激光发生器、光纤光栅解调仪、计算机、数据线、报警器。

所述的光纤为单模光纤。

所述的测量元件通过焊接固定在金属软管表面，由上基片、中基片、下基片三块基片按上中下顺序相互叠加并用环氧树脂胶封装而成；上基片为一块金属片；中基片是中部开有凹槽，使用环氧树脂胶将环向监测光栅封装在中基片凹槽中，用于监测金属软管的环向应力应变，中基片设置有通孔向下基片传递光纤；下基片是一块开有下基片凹槽的金属片，使用环氧树脂胶将轴向监测光栅封装在下基片凹槽中，用于监测金属软管的轴向应力应变。上基片、中基片(14)、下基片(11)位于同一直线。

温度补偿光栅与测量装置用光纤串联，用于计算温度补偿，其狭缝数不少于1000条/ 毫米。

所述的激光发生器产生是半导体激光，发射两束相同的激光作为入射光，一束传向光纤环形器，一束传向光纤光栅解调仪。

所述的光纤环形器将一束入射光传向串联着的温度补偿光栅和测量装置，同时将温度补偿光栅和测量装置中产生的反射光传向光纤光栅解调仪。

所述光纤光栅解调仪接收温度补偿光栅和测量装置的反射光、透射光，以及一束激光发生器产生的入射光，通过对反射光、透射光、入射光的解调分析，可获得反应应力应变大小的数据。