[发明专利]一种长距离保温输送管道变形及泄漏监测系统

说明书

本发明公开了一种长距离保温输送管道变形及泄漏监测系统，主要包括片式分布式光纤应变传感器(1)、探杆式光纤光栅温度传感器(2)、定位不锈钢卡箍(3)、传输光缆(4)、分布式光纤布里渊解调模块(5)、光纤光栅解调模块(6)、管道变形评定模块(7)、管道泄漏评定模块(8)和管道整体安全评估中心模块(9)。通过安装在长距离保温层输送管道上的片式分布式光纤应变传感器(1)、探杆式光纤光栅温度传感器(2)感知管道变形和泄漏引起的温度变化来进行管道整体安全监测。本发明的优点是管道变形监测不需要考虑保温层的材质或物理性能，应用范围广泛，不仅适合地下和地上长距离保温层输送管道变形和泄漏监测，而且适合其它带有保温层的刚性结构的变形监测。

技术领域

本发明属于长距离管道安全监测领域，具体涉及一种长距离保温输送管道变形及泄 漏监测系统。

背景技术

长距离管道穿越地质条件极其恶劣，在各种复杂的环境荷载(冻融、沉降)、自然灾害(地震、泥石流)、交通荷载、人为破坏(恐怖破坏，长期占压、非法开挖等)以 及材料自身老化等单一或多种因素耦合作用下，管道易发生大变形，泄漏爆炸等灾害性 事故。随着大批新建管道项目获批以及众多服役管道的满负荷运营，我国油气管道已经 进入“管(理)-监/检(测)-养(护)”阶段，采取有效的监测手段对管道结构变形和 泄漏进行监测，为管道服役期状态评估提供依据，提升管道运营安全，延长管道服役寿 命，具有重要的意义。

长距离管道可分为带保温层和不带保温层的管道。对于不带保温层的管道，已有采 用分布式光纤传感器和光纤光栅传感器开展管道整体和局部变形研究的报道。但是对于 带有保温层的管道，管道保温层的材质众多，如地上管道的保温材料有橡塑保温管道、玻璃棉管壳、聚氨酯泡沫以及岩棉保温管；地下管道多采用聚氨酯泡沫+沥青玻璃纤维 构成保温层和3PE防腐钢管防腐层(如西气东输管道)。保温层具有一定的厚度，比如 油田常用的岩棉保温管的保温层厚度为50-75mm，西气东输管道3PE防腐钢管防腐层 厚度为2.5-3.7mm。此外保温层材质离散性大，其弹性模量与管道弹性模量不匹配，如 果直接将传感器布设到保温层外边，会导致外部传感器不能很好的监测到管道的变形。 与此同时，因为有保温层，管道发生微泄漏，泄漏介质不易渗出保温层，已报道的采用 分布式光纤传感技术开展温度管道泄漏监测的技术不适合带有保温层的管道泄漏监测。 已报道其它管道泄漏监测方法，如泄漏介质检测方法(人工巡检、空气采样法)、红外 线扫描巡检、管壁参数无损检测方法(漏磁检测方法、超声波检测法等)、声学原理方 法(应力波法、负压波法等)等，存在泄漏定位精度不高和监测的时效性差等缺点。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种长距离保温输送管道变形及泄漏监 测系统。

本发明的技术方案为：一种长距离保温输送管道变形及泄漏监测系统，包括片式分 布式光纤应变传感器1、探杆式光纤光栅温度传感器2、定位不锈钢卡箍3、传输光缆4、分布式光纤布里渊解调模块5、光纤光栅解调模块6、管道变形评定模块7、管道泄漏评 定模块8和管道整体安全评估中心模块9，其特征在于：探杆式光纤光栅温度传感器2 通过螺丝固定在片式分布式光纤应变传感器1上，然后片式分布式光纤应变传感器1通 过定位不锈钢卡箍3固定在长距离保温输送管道上，通过传输光缆4分别接入分布式光 纤布里渊解调模块5和光纤光栅解调模块6，经过解调的应变和温度信息通过有线或无 线的方式分别传输至管道变形评定模块7和管道泄漏评定模块8开展变形和泄漏评定； 管道变形评定模块7和管道泄漏评定模块8的评定结果通过有线或无线方式传递到管道 整体安全评估中心模块9中，发布管道安全状态。

所述的片式分布式光纤应变传感器1为两根单模光纤10采用环氧玻璃纤维11片式成型封装保护，宽3cm，厚3mm，长度可任意长；传感器表面沿中线位置间隔4m预留 一个直径为2mm的圆孔，圆孔的圆心在传感器长度方向的中心线上。两根单模光纤10 分别位于传感器上下内表面，距离各自外表面0.2mm，距离圆孔中心3mm。