一种埋地管道安全状态监测与预警方法技术

本发明专利技术公开了一种埋地管道安全状态监测与预警方法，通过非接触式磁力检测技术确定风险管段位置，根据综合风险状态评价标准评估风险管段等级对高风险管段进行监测；在确定的监测管段的应力集中区域安装应变传感器，节省了应变传感器成本；使监测数据更准确地反映监测管段的应力危险程度；结合有限元模拟计算方法和应力变化监测值，确定管道的实时应力总值，实现应力超限预警，从而保障高风险管段的安全运行；同时开展多方位监测，保证在一种或两种监测手段失效的情况下，仍然可以通过其他监测手段获取管道的安全信息，使得监测系统持续有效的运行，各监测项之间具有内在联系，数据可以相互对比验证，保证了监测数据的正确性。

A safety monitoring and early warning method for buried pipeline

【技术实现步骤摘要】
一种埋地管道安全状态监测与预警方法
本专利技术涉及埋地管道监测
，具体涉及一种埋地管道安全状态监测与预警方法。
技术介绍
埋地管道沿线地质环境错综复杂，自然条件恶劣，管道容易遭受山体滑坡等危险因素的影响，极易造成管道局部变形或应力集中，甚至导致管道断裂，严重威胁管道的安全运行，为防止埋地管道失效事故的发生，需要针对管道安全状态采取长期有效的监测。目前，在油气管道安全状态监测方法中，应用较为广泛的技术手段是管道应力应变监测技术。管道应变监测技术是管道完整性管理的重要技术之一，它能直观、定量地获得埋地管道管体本身的实时应力应变数据，能够及时发现管道变形，还可以指导滑坡灾害的治理过程，评价灾害治理的实际效果，在监测领域具有一定的技术价值。目前，采用应力应变监测技术对埋地管道的安全状态进行监测的主要步骤是：①在敏感地灾点范围(1-2km)内，根据工程经验确定高风险管段的位置；②开挖监测管段安装应变传感器，清除监测管段周围覆土，在监测管段表面每隔一定距离(如5m)安装一组传感器，每组传感器分别安装在管道的0、3和9点钟方向。③回填土方后安装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种埋地管道安全状态监测与预警方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、收集待检测管道基础资料，对资料中处于“Ⅱ”级以上高后果区和“中”风险等级以上地质灾害区叠加状态的管道进行非接触式磁应力检测；/nS2、获取非接触式磁应力检测基准数据，建立消除背景磁场梯度模量值后的磁场梯度模量与管道应力值判别准则，并将管道应力损伤划分为不同的等级；/nS3、根据非接触式磁检测确定的应力集中管段及步骤S2中确定的应力损伤等级，结合监测管段所在的高后果区和地质灾害风险区等级，按照以下公式评价应力集中管段的综合风险状态：/nZ＝0.5C+0.2G+0.3D (4)/n式中，C为应力损伤风险得分，无...

【技术特征摘要】
1.一种埋地管道安全状态监测与预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、收集待检测管道基础资料，对资料中处于“Ⅱ”级以上高后果区和“中”风险等级以上地质灾害区叠加状态的管道进行非接触式磁应力检测；
S2、获取非接触式磁应力检测基准数据，建立消除背景磁场梯度模量值后的磁场梯度模量与管道应力值判别准则，并将管道应力损伤划分为不同的等级；
S3、根据非接触式磁检测确定的应力集中管段及步骤S2中确定的应力损伤等级，结合监测管段所在的高后果区和地质灾害风险区等级，按照以下公式评价应力集中管段的综合风险状态：
Z＝0.5C+0.2G+0.3D(4)
式中，C为应力损伤风险得分，无量纲；G为高后果风险得分，无量纲；D为地质灾害风险得分，无量纲；Z为综合风险状态值，无量纲；
S4、利用有限元分析软件ANSYS模拟计算内外荷载作用下监测管段的初始应力，利用公式(5)确定管道的应力变化极限阈值，并利用公式(6)计算得到管道的应变极限阈值；
Δσmax＝0.8σs-σ0(5)



式中，Δσmax为应力变化极限阈值，MPa；σs为监测管段材质的屈服强度，MPa；σ0为监测管段的初始应力值，MPa；|εmax|为应变极限阈值；E为弹性模量，MPa。
S5、对监测管段安装安全状态实时监测系统；
S6、根据监测管段的微应变、土体位移、降雨量、土壤含水率参数，建立监测分级预警标准。


2.根据权利要求1所述的一种埋地管道安全状态监测与预警方法，其特征在于，步骤S2中，所述获取非接触式磁应力检测基准数据包括以下步骤：
S21、选取与待检测管道材质、规格相同的实验管道，并在实验管道上方铺设非铁磁性材料的轨道；
S22、在轨道上设置小车并在小车上放置非接触式高精度三维磁应力检测仪，推动小车以0.1m/s以下的速度匀速移动对实验管道进行预检测；
S23、沿偏离实验管道中心轴3倍实验管道外径的距离平行于管轴方向检测管周地磁场，检测距离为实验管道长度，取平均值作为背景磁场梯度模量值，消除背景磁场梯度模量值后的磁场梯度模量即为非接触式磁应力检测基准数据。


3.根据权利要求2所述的一种埋地管道安全状态监测与预警方法，其特征在于，步骤S2中，磁场梯度模量与管道应力损伤等级指标符合以下关系：



式中，A为修正系数，无量纲；GM为管道磁场梯度模量；F为应力损伤等级指标，无量纲；α为正常运行周期系数，无量纲，α＝ln(Poper/Po)/(Td-To)；Poper为实际运行压力，MPa；Po为设计运行压力，MPa；Td为检测时间，a；To为投产时间，a。


4.根据权利要求3所述的一种埋地管道安全状态监测与预警方法，其特征在于，根据应力损伤等级指标范围，将应力损伤等级划分为以下等级：
0<F≤0.2，应力值为[0.8σs，σs)时，应力损伤等级为Ⅰ；
0.2&...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖柯熹，何腾蛟，何国玺，朱洪东，黄元洁，唐鉴，邓莎莎，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51