[发明专利]管道米塞斯应力监测系统及方法

说明书

本发明涉及油气管道监测技术领域，提供了一种管道米塞斯应力监测系统及方法。该系统包括至少五个应力监测传感器(1)、通讯电缆(2)和管道标志桩(3)，管道标志桩(3)包括采集器(32)、与上位机连接的通讯模块(33)、供电单元(31)和保护结构(34)；应力监测传感器(1)包括振弦(17)、套装在振弦(17)上的外护管(18)、两个端块(12)、焊接基片(11)、焊接基片(11)下方贴合管道(4)外壁的固定片(13)、激励线圈(16)、弹簧(14)和紧固螺母(15)；至少四个应力监测传感器(1)间隔均匀地轴向设置在管道(4)外壁，至少一个应力监测传感器(1)环向设置在管道(4)外壁。该系统可以监测管道的环向和轴向应力。

技术领域

本发明涉及油气管道监测技术领域，特别涉及一种管道米塞斯应力监测系统及方法。

背景技术

随着长输管道里程的日益增长，山区、地灾易发区等高风险区逐步成为管道的必经之路，地质灾害或者机械碾压等的影响下，当埋地的长输管道的米塞斯应力超过屈服极限后，管道将发生屈服失效甚至断裂。因此，在设计管道前需要对管道进行应力监测。

长输油气管道的应力包括轴向应力和环向应力。目前采用的监测管道方法是通过应变传感器监测管道的轴向应力的大小，传统的应变传感器无法有效监测管道的环向应力，只能根据管壁的内压计算得出，根据轴向应力与环向应力的关系计算得到管道的最大米塞斯应力值，与管材的屈服极限进行比较，判断管道应力的安全状态。

在本发明的实现过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

目前相关技术中的应变传感器无法有效监测管道的环向应力，通过计算得到的环向应力无法准确的显示该管道的环向应力，因此得到的最大米塞斯应力值也是不准确的，判断出的管道应力的安全状态同样不准确。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种管道米塞斯应力监测系统及方法，以准确监测管道的环向应力和轴向应力，得出最大米塞斯应力，从而准确判断管道应力的安全状态。具体的技术方案如下：

本申请实施例提供了一种管道米塞斯应力监测系统，包括至少五个应力监测传感器、通讯电缆和管道标志桩，其中，

所述管道标志桩内设置有供电单元、采集器、通讯模块和保护结构，所述采集器适于采集管道的环向应力值和轴向应力值，且将采集到的所述应力值通过所述通讯模块传输至上位机，所述供电单元适于为所述采集器和所述通讯模块供电，所述保护结构位于所述管道标志桩下方的内部，适于保护所述采集器和所述供电单元；

所述应力监测传感器包括两个焊接基片、两个端块、两个固定片、振弦、外护管、弹簧和紧固螺母，所述外护管套装在所述振弦上，且与所述振弦固定，所述激励线圈可拆卸地安装在所述外护管上，所述振弦的两端分别固定在所述两个端块内，所述两个端块分别固定在所述两个焊接基片上，所述两个焊接基片分别固定在所述两个固定片上，所述两个固定片适于可变换曲率地贴合在管道外壁上，所述弹簧套装在所述外护管上，位于所述激励线圈的一端与所述两个端块中任一个端块之间，所述弹簧的一端与所述端块固定连接，另一端与所述紧固螺母抵靠，所述外护管的外壁上设置外螺纹，所述紧固螺母与所述外护管螺纹连接；

四个所述应力监测传感器沿轴向方向间隔均匀地设置在所述管道的外壁上，一个所述应力监测传感器沿环向方向设置在所述管道的外壁上；

所述通讯电缆的两端分别与所述激励线圈和所述采集器连接，适于将所述应力监测传感器监测的应力上传到所述管道标志桩的所述采集器上。

可选择地，所述固定片上设置有焊接定位槽，在将所述固定片焊接到管道外壁上时通过所述焊接定位槽确定所述固定片的位置。

可选择地，所述两个端块中的任一个端块均设置有凹槽，所述外护管的两端分别位于所述两个端块的凹槽内。