一种管道弯曲应变的获取方法及测量设备技术

本发明专利技术公开了一种管道弯曲应变的获取方法及测量设备，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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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：tx＝cosPsinAty＝cosPcosA    公式(2)tz＝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：kx＝dtx/ds；ky＝dty/ds；kz＝dtz/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kv＝-dP/ds和所述待测管道的水平曲率为kh＝-(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εh＝khD/2和所述待测管道的垂直弯曲应变为εv＝kvD/2。可选的，在所述获取所述待测管道的弯曲应变之后，所述方法还包括：根据所述管道的弯曲应变，获取所述管道表面上任意一点所受的弯曲应变应ε(α)为：ε(α)＝εvcosα+εhsinα其中，α为管道截面的顺时针角度。本申请另一实施例还提供了一种管道弯曲应变的测量设备，包括：三维路径获取单元，用于获取管道测绘装置通过待测管道的三维路径；对应关系获取单元，用于根据所述三维路径，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；弯曲曲率获取单元，用于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；弯曲应变获取单元，用于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。本专利技术的有益效果如下：基于上述技术方案，本专利技术实施例中，获取管道测绘装置通过待测管道的三维路径，再根据所述三维路径，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，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，由于所述三维路径是所述管道测绘装置通过所述待测管道而获得的，使得获取的所述三维路径更准确，进而通过所述三维路径而获取的弯曲应变也更准确，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。附图说明图1为本专利技术实施例中管道弯曲应变的获取方法的流程图；图2为本专利技术实施例中在管道测绘装置运行在管道中的结构图；图3为本专利技术实施例中时间向量与三维坐标系对应的结构图；图4为本专利技术实施例中待测管道的曲率图；图5为本专利技术实施例中检测器的俯仰角的曲线图；图6为本专利技术实施例中检测器的航向角的曲线图；图7为本专利技术实施中待测管道的三维路径图；图8为本专利技术实施中待测管道的水平应变的曲线图；图9为本专利技术实施中待测管道的垂直应变的曲线图；图10为本专利技术实施例中管道弯曲应变的测量设备的结构图。具体实施方式本专利技术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。下面结合附图对本专利技术优选的实施方式进行详细说明。如图1所示，本专利技术一实施例提供了一种管道弯曲应变的获取方法，所述方法包括：步骤101：获取管道测绘装置通过待测管道的三维路径；步骤102：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；步骤103：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；步骤104：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。其中，在步骤101中，所述管道测绘装置包括检测器和跟踪装置，其中，所述检测器包括里程装置和惯性元件，所述惯性元件例如是陀螺仪和加速度计等电子设备，所述里程装置例如是里程计等电子设备，在确定所述待测管道之后，将所述检测器运行在所述待测管道中，通过所述跟踪装置对所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管道弯曲应变的获取方法，其特征在于，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。

【技术特征摘要】
1.一种管道弯曲应变的获取方法，其特征在于，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。
2.如权利要求1所述的获取方法，其特征在于，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。
3.如权利要求2所述的获取方法，其特征在于，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：
tx＝cosPsinA
ty＝cosPcosA   公式(2)
tz＝sinP。
4.如权利要求3所述的获取方法，其特征在于，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。
5.如权利要求4所述的获取方法，其特征在于，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

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【专利技术属性】
技术研发人员：李睿，冯庆善，陈朋超，张海亮，赵晓明，韩小明，刘成海，燕冰川，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11