[发明专利]一种管线状态传感装置及使用方法

说明书

本发明提供了一种管线状态传感装置及使用方法，解决现有只能对管道部分状态进行检测，及使用传感光纤检测成本昂贵，不便于已有管道加装和铺设的问题。该装置包括测量单元、采集单元及数据处理单元；测量单元包括接口、平行设置的两层矩形柔性膜、及设置在两层矩形柔性膜之间三个弯曲传感器；三个弯曲传感器为呈直角三角形分布的纵向弯曲传感器、垂直弯曲传感器、斜角弯曲传感器，三个弯曲传感器均为应变电阻器，其输出端均与接口相连；接口位于两层矩形柔性膜之间的边缘，其余边缘通过密封组件密封；采集单元用于实时采集三个弯曲传感器的电阻值；数据处理单元用于将采集得到的电阻值与初始电阻值进行比较，作为判断管道是否变形的依据。

技术领域

本发明属于石油天然气工业油气输送管道安全技术，具体涉及一种管线状态传感装置及使用方法。

背景技术

管道输运由于具有运输量大、稳定连续、成本较低、占地较少、维护方便等优点，是现代能源工业中，天然气、原油、成品油等产品运输的主要方式。由于油气集输管道输送的油、气等多相介质具有易燃、易爆的特性，在经过人口分布密集区，一旦发生事故，则会造成巨大的人员、经济损失以及环境污染，因此需要对集输管线进行监测，特别是需要能够及时发现问题并精确定位的实时监测技术。

在管线的实时监测技术中，关键的一个环节是管道状态的实时监测，由于管道在地下会受到地层运动、地表物品挤压、管内介质的压力等影响，可能导致管道发生胀径、弯曲、扭转等变形及破坏，危及管道的安全运行和周边的财、物、环境。因此需要对管道运行时的状态实时监测，而目前已有的监、检测手段只能对管道的部分状态进行检测，如公开号为CN 104457637A的专利，只能使用声波信号对管道位置坐标和宏观位置移动进行检测，无法检测管道本体的胀径和弯曲；公开号为CN 108413862 A的专利，使用应变片对直埋热力管道的环向变形和轴向变形进行检测、当管道发生较大的胀径和扭转时，已超出应变片的测量范围，无法进一步实时检测；公开号为CN109827519 A的专利，用传感光纤作为监测元件与信号传输媒介，对管道变形进行监测，但是铺设时需要将管道全部开挖，工程巨大费用昂贵，同时发生意外破坏后整个光纤均失效，不便于已有管道的加装和铺设。

发明内容

为了解决现有监、检测手段只能对管道的部分状态进行检测，以及使用传感光纤进行检测使得成本昂贵，不便于已有管道的加装和铺设的技术问题，本发明提供了一种实时监测管道形变的系统及方法。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种管线状态传感装置，其特殊之处在于，包括测量单元、采集单元及数据处理单元；所述测量单元包括接口、平行设置的两层矩形柔性膜、以及设置在两层矩形柔性膜之间的三个弯曲传感器；所述三个弯曲传感器分别为纵向弯曲传感器、垂直弯曲传感器、斜角弯曲传感器，纵向弯曲传感器、垂直弯曲传感器、斜角弯曲传感器呈直角三角形分布，且纵向弯曲传感器、垂直弯曲传感器分别平行于矩形柔性膜的相邻两个边缘设置；所述纵向弯曲传感器、垂直弯曲传感器、斜角弯曲传感器均为应变电阻器，其输出端分别与接口相连；所述接口位于两层矩形柔性膜之间的边缘，两层矩形柔性膜之间的其余边缘通过密封组件进行密封；所述采集单元与接口相连，用于实时采集三个弯曲传感器的输出电阻值；所述数据处理单元用于将采集得到的输出电阻值与初始输出电阻值进行比较，作为判断管道是否变形的依据。

进一步地，所述密封组件为防水性密封胶。

进一步地，所述接口与垂直弯曲传感器位于矩形柔性膜的同一侧。

进一步地，其中一层矩形柔性膜的外表面设有粘胶。

进一步地，斜角弯曲传感器与垂直弯曲传感器的夹角为45度。

进一步地，纵向弯曲传感器、垂直弯曲传感器、斜角弯曲传感器的输出端分别通过信号线与接口相连。

同时，本发明提供了一种基于上述管线状态传感装置的使用方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：