一种管道应力监测系统及其监测试验方法技术方案

本发明专利技术提供了一种管道应力监测系统及其监测试验方法，所述管道应力监测系统包括底板、固定支架、应力加载装置和电阻应变式传感器，其中，底板放置在地面上，且被构造有用于设置固定支架的第一区域和用于设置应力加载装置的第二区域；固定支架安装在第一区域中，并能够固定管道的两端以模拟埋地管道在滑坡段出入土点的全约束状态；应力加载装置安装在第二区域中，并能够向一段管道施加竖直向下的作用力以模拟管道周围物体对管体的均匀载荷作用；电阻应变式传感器设置在管道的应力监测点上，且能够监测并输出管道的应力产生过程。本发明专利技术的管道应力监测系统能够监测管道应力应变状态，可以及时发现管道破坏，实现管道悬空状态的实时监测和科学预警。状态的实时监测和科学预警。状态的实时监测和科学预警。

【技术实现步骤摘要】
一种管道应力监测系统及其监测试验方法


[0001]本专利技术涉及悬空管道应力分析
，具体来讲，涉及一种管道应力监测系统及其监测试验方法。

技术介绍

[0002]随着我国长输油气管道工程的不断发展，管道穿越多种复杂多变的地形地貌，为了施工和运行管理的方便，不得不采用跨越方式；即便是埋地管道，在雨水冲蚀、地震等自然灾害的破坏作用下也会出现大跨度的悬空管段。悬空管道在自身和原油的重力作用下下垂，较大的下垂高度将会导致管道发生变形，一旦管道承受较大的变形产生应力集中，将迫使管道发生应力腐蚀或应力开裂危及生命及财产安全。
[0003]现有的对悬空管道进行模拟试验的装置有《滑坡作用下大尺度埋地输气管道破坏模拟试验装置》等，该装置可模拟不同工况下埋地输气管道在滑坡灾害作用下的受力及变形情况，对管道整个系统失稳状态预测及分析，但缺乏对管道系统局部应力产生过程的研究。
[0004]目前管道悬空状态的应力监测方法基于光纤光栅技术居多。基于光纤光栅的技术具有抗电磁干扰、电绝缘性能好，难腐蚀，安全可靠的优点，可获取管道全长的应变分布状态，但价格高、电路复杂、易受油污染，影响其推广使用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本专利技术的目的之一在于提供一种能够模拟埋地穿越管道悬空沉降过程中的应力变化过程的管道应力监测系统及其监测试验方法。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术一方面提供了一种管道应力监测系统，所述管道应力监测系统包括底板、固定支架、应力加载装置和电阻应变式传感器，其中，底板放置在地面上，且被构造有用于设置固定支架的第一区域和用于设置应力加载装置的第二区域；固定支架安装在第一区域中，并能够固定管道的两端以模拟埋地管道在滑坡段出入土点的全约束状态；应力加载装置安装在第二区域中，并能够向一段管道施加竖直向下的作用力以模拟管道周围物体对管体的均匀载荷作用；电阻应变式传感器设置在管道的应力监测点上，且能够监测并输出管道的应力产生过程。
[0007]在本专利技术的管道应力监测系统的一个示例性实施例中，所述固定支架可具有第一支撑面，所述第一支撑面呈弧形，且被构造为能够贴合在管道的外圆周侧壁上并固定管道。
[0008]在本专利技术的管道应力监测系统的一个示例性实施例中，所述应力加载装置可包括管压固定架、可拆卸连接件和应力发生单元，管压固定架通过可拆卸连接件固定安装在所述第二区域，应力发生单元位于管道上方，并与管压固定架连接，应力发生单元能够沿竖直方向移动以向管道外表面施加向下的作用力。
[0009]在本专利技术的管道应力监测系统的一个示例性实施例中，所述应力发生单元可包括
管压头、管导向板、管定位筒和驱动件，其中，
[0010]管压头具有呈弧形的第一接触面，第一接触面被构造为能够贴合在管道的外圆周侧面上；
[0011]管导向板安装在管压固定架上，并能够沿竖直方向移动以保持与管压头位于同一水平面上，且管导向板具有相对设置的第一连接板和第二连接板，第一连接板和第二连接板的嵌合处开设有与管压头外径相匹配的开口，能够在水平方向上对管压头进行定位以确定管道的受力点位置；
[0012]管定位筒设置在管压头的上方，并能够在竖直方向上对管压头进行定位以确定管道的受力点位置；
[0013]驱动件设置在管定位筒的上方，并能够向管压头施加竖直向下的作用力。
[0014]在本专利技术的管道应力监测系统的一个示例性实施例中，所述应力加载装置可包括管加长顶杆，所述管加长顶杆的一侧与管压固定架的顶部连接，一侧与驱动件连接。
[0015]在本专利技术的管道应力监测系统的一个示例性实施例中，所述应力加载装置还可包括挠度控制模块，所述挠度控制模块与所述驱动件连接，并能够控制驱动件施加的作用力大小，以控制管道产生的弯曲挠度。
[0016]在本专利技术的管道应力监测系统的一个示例性实施例中，所述驱动件可包括螺旋千斤顶。
[0017]在本专利技术的管道应力监测系统的一个示例性实施例中，所述管道应力监测系统可包括应力分析模块，所述应力分析模块与电阻应变式传感器相连接，并能够输出悬空管道的当前应力状态分析结果。
[0018]在本专利技术的管道应力监测系统的一个示例性实施例中，所述管道应力监测系统还可包括预警模块，所述预警模块与所述应力分析模块相连接，并能够在管道的当前应力状态分析结果大于管道的许用应力时输出报警信号。
[0019]本专利技术另一方面提供了一种管道应力监测试验方法，所述管道应力采用如上所述的管道应力监测系统测量获得，所述管道应力监测试验方法包括以下步骤：使用固定支架将管道固定在底板上，以模拟埋地管道在滑坡段出入土点的全约束状态；在管道上预先设置应力监测点，然后通过应力加载装置向管道表面施加竖直向下的作用力，以模拟管道周围物体对管体的均匀载荷作用；利用电阻应变式传感器监测并记录应力监测点的管道应力和应变的变化过程，分析悬空管道发生弯曲变形的应力状态。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括以下内容中的至少一项：
[0021](1)本专利技术的管道应力监测系统在室内即可搭建模型使用，能够节约现场测试的成本；
[0022](2)本专利技术的管道应力监测系统可以调节管道受力点位置和沉降高度，能够更好的契合现成管道受力情况；
[0023](3)本专利技术的管道应力监测系统能够监测管道应力应变状态，可以及时发现管道破坏，实现管道悬空状态的实时监测和科学预警；
[0024](4)本专利技术适用于悬空管道应力状态分析的前期实验研究，适用范围为小管径管道(例如，管径小于273mm的管道)，可用于悬空管道应力研究，可延伸用于悬空管道受力破坏的原因分析及研究。
附图说明
[0025]通过下面结合附图进行的描述，本专利技术的上述和其他目的和/或特点将会变得更加清楚，其中：
[0026]图1A示出了本专利技术的管道应力监测系统的一个示例性实施例的管道应力监测系统的正视结构示意图。
[0027]图1B示出了本专利技术的管道应力监测系统的一个示例性实施例的管道应力监测系统的俯视结构示意图。
[0028]图1C示出了本专利技术的管道应力监测系统的一个示例性实施例的管道应力监测系统的左视结构示意图。
[0029]图2示出了本专利技术的管道应力监测系统的一个示例性实施例的应力加载装置的结构示意图。
[0030]附图标记说明：
[0031]1‑
底板，2
‑
固定支架，3
‑
应力加载装置，4
‑
应力管道，5
‑
电阻应变式传感器，31
‑
管压固定架，32
‑
管压头，33
‑
管导向板，34
‑
管定位筒，35
‑
螺旋千斤顶，36
‑
管加长顶杆。
具体实施方式
[0032]在下文中，将结合示例性实施例来详细说明本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种管道应力监测系统，其特征在于，所述管道应力监测系统包括底板、固定支架、应力加载装置和电阻应变式传感器，其中，底板放置在地面上，且被构造有用于设置固定支架的第一区域和用于设置应力加载装置的第二区域；固定支架安装在第一区域中，并能够固定管道的两端以模拟埋地管道在滑坡段出入土点的全约束状态；应力加载装置安装在第二区域中，并能够向一段管道施加竖直向下的作用力以模拟管道周围物体对管体的均匀载荷作用；电阻应变式传感器设置在管道的应力监测点上，且能够监测并输出管道的应力产生过程。2.根据权利要求1所述的管道应力监测系统，其特征在于，所述固定支架具有第一支撑面，所述第一支撑面呈弧形，且被构造为能够贴合在管道的外圆周侧壁上并固定管道。3.根据权利要求2所述的管道应力监测系统，其特征在于，所述应力加载装置包括管压固定架、可拆卸连接件和应力发生单元，管压固定架通过可拆卸连接件固定安装在所述第二区域，应力发生单元位于管道上方，并与管压固定架连接，应力发生单元能够沿竖直方向移动以向管道外表面施加向下的作用力。4.根据权利要求3所述的管道应力监测系统，其特征在于，所述应力发生单元包括管压头、管导向板、管定位筒和驱动件，其中，管压头具有呈弧形的第一接触面，第一接触面被构造为能够贴合在管道的外圆周侧面上；管导向板安装在管压固定架上，并能够沿竖直方向移动以保持与管压头位于同一水平面上，且管导向板具有相对设置的第一连接板和第二连接板，第一连接板和第二连接板的嵌合处开设有与管压头外径相匹配的开口，能够在水平方向上对管压头进行定位以确定管道的受力点位置；管定位筒...

【专利技术属性】
技术研发人员：余东亮，王垒超，王爱玲，王彬彬，蒋毅，吴东容，轩恒，饶心，李莎莎，
申请(专利权)人：国家管网集团西南管道有限责任公司，
类型：发明
国别省市：