专利名称：一种受损管道修补增强效果在线检测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及油气输送管道安全领域，是一种高压受损或缺陷管道修补增强效 果在线检测系统。
背景技术：
油气输送管道在服役过程中不可避免地会因腐蚀、疲劳和机械损伤等原因而产生 许多缺陷，这些缺陷的存在及其发展将会极大的增加管道运行风险，带来严重的安全隐患。 因此，管道的修补增强工作是油气集输工程中必不可少而又经常性的工作。目前，由于复合 材料修补增强技术具有免焊不动火、带压修复、适用温度范围广等诸多优点，近年来在国内 外油气田应用十分广泛。管道的修补增强效果直接关系到管线的运行能力和油气输送的安全，因此备受人 们关注。目前国内外对于管道修补增强效果的检测主要是通过室内静水压爆破试验和有限 元模拟分析来进行，均不能用于管道修补增强效果的在线检测。室内静水压爆破试验是通过观察带缺陷管道修补增强后的破裂位置来比较管体 无缺陷处与修补增强处的承压能力，从而评价修补增强效果。这种检测是一种破坏性评价， 没有定量分析，不能应用于现场。有限元模拟分析主要是通过建立有限元模型来对管道修补增强后的应力状态进 行分析，对管道的修补增强效果进行评价。该检测是在有限元模型上进行的，由于建模过程 中存在很多假设，因此不能完全反映真实的补强效果。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种受损或缺陷管道修补增强效果在线检测系统，实 现不停输管道修补增强效果的在线评估。本实用新型所述的一种受损管道修补增强效果在线检测系统由应变测试传输部 分，动态应变处理部分和数据采集分析部分组成；应变测试传输部分由电阻应变计和温度 补偿应变计组成，动态应变处理部分由放大器、滤波器、A/D转换器和内部数据处理器依次 连接，内部数据处理器分别连接存储器、IXD显示器和RS232接口构成，数据采集分析部分 由WaveView数据采集器和Dasylab组态数据分析器构成，应变测试传输部分的电阻应变计 和温度补偿应变计分别通过镀银六芯信号电缆与动态应变处理部分的放大器连接，动态应 变处理部分的内部数据处理器通过RS232接口与数据采集分析部分的WaveView数据采集 器和Dasylab组态数据分析器连接。本实用新型是采用一种电阻式应变传感器测试应变变化，将电阻应变计粘贴在受 损或缺陷管体表面，温度补偿应变计粘贴在另一个相同材料的管体表面，当管道受力产生 形变时，电阻应变计的形变与管体同步，通过测试电阻应变计的形变可直接反映管体的形 变，应变数据通过镀银六芯信号电缆传输至动态应变处理部分，由放大器放大后，经滤波器 和A/D转换器，被内部数据处理器、存储器和LCD显示器处理，存储和显示，最后通过RS232接口与数据采集分析部分进行通信，然后由WaveView数据采集器和Dasylab组态数据分析 器进行采集、分析，评价管道修补增强效果。本实用新型的技术思路管道被施以内压时，管道会发生膨胀，管壁中会产生一定的轴向和环向应力，其中 以环向应力为主。管壁中产生的环向应力的计算公式为 PD<formula>formula see original document page 4</formula>[0013]其中P为管道内压；D为管道外径；δ为管道壁厚。由此可见，在管道外径和壁厚不变时，管道的承压能力与管壁的环向应力成正比， 因此可以通过测量管壁的环向应力来评价管道的承压能力。根据应力应变曲线，在弹性范围内，应力与应变存在线性关系σ = E · ε(2)其中σ为应力，ε为应变，E为材料的弹性模量。因此应变值的大小可以直接反映该处应力的大小，从而管壁环向应力的测量可以 通过测量其应变来实现。电阻应变计是一种能够精确测量应变变化的传感器，是一种能将机械构件上应变 的变化转化为电阻变化的传感元件。电阻计算公式如下R= ρ · L/A(3)其中R为电阻，P为金属丝密度，L为金属丝的长度，A金属丝的截面积。由公式(3)可知，当电阻丝的长度和截面积发生变化时，电阻丝的电阻值会产生 相应改变。因此可以将电阻应变计粘贴在受损管道表面，当受损管道在内部压力的作用下产 生变形时，粘贴在其上的电阻应变计会将力学量引起的形变转化为自身电阻值的变化，然 后再由变换测量电路将电阻的变化转化为电压变化输出。在线检测系统可以通过检测管道补强前后相同位置的应变变化，分析管道的承压 能力变化，评价修补增强效果。考虑到缺陷处存在的应力集中，为了精确检测管道的修补增强效果，应采用逐层 检测，即在缺陷附近、缺陷处、缺陷处填平后以及缺陷处填平补强后等4个部位检测，分别 粘贴电阻应变计，评价补强效果。本实用新型的效果1、可以定量分析修补增强前后管道缺陷处的应变变化，在线检测修补增强效果，指导现场补强施工。2、检测系统结构简单，易于现场施工和操作，同时不影响复合材料修补增强的正 常作业。
图1受损管道修补增强效果在线检测系统结构示意图。图中，1电阻应变计，2温度补偿应变计，3镀银六芯信号电缆，4放大器，5滤波器，6A/D转换器，7内部数据处理器，8存储器，9LCD显示器，10RS232接口，1 IffaveView数据采 集软件，12Dasylab组态数据分析软件，13应变测试传输部分，14动态应变处理部分，15数 据采集分析部分。
具体实施方式
本实用新型所述的一种受损管道修补增强效果在线检测系统由应变测试传输部 分13，动态应变处理部分14和数据采集分析部分15组成；应变测试传输部分由电阻应变 计1和温度补偿应变计2组成，动态 应变处理部分由放大器4、滤波器5、A/D转换器6和内 部数据处理器7依次连接，内部数据处理器分别连接存储器8、IXD显示器9和RS232接口 10构成，数据采集分析部分由WaveView数据采集器11和Dasylab组态数据分析器12构 成，应变测试传输部分的电阻应变计和温度补偿应变计分别通过镀银六芯信号电缆3与动 态应变处理部分的放大器连接，动态应变处理部分的内部数据处理器通过RS232接口与数 据采集分析部分的WaveView数据采集器和Dasylab组态数据分析器连接。
权利要求一种受损管道修补增强效果在线检测系统，其特征在于由应变测试传输部分，动态应变处理部分和数据采集分析部分组成；应变测试传输部分由电阻应变计和温度补偿应变计组成，动态应变处理部分由放大器、滤波器、A/D转换器和内部数据处理器依次连接，内部数据处理器分别连接存储器、LCD显示器和RS232接口构成，数据采集分析部分由WaveView数据采集器和Dasylab组态数据分析器构成，应变测试传输部分的电阻应变计和温度补偿应变计分别通过镀银六芯信号电缆与动态应变处理部分的放大器连接，动态应变处理部分的内部数据处理器通过RS232接口与数据采集分析部分的WaveView数据采集器和Dasylab组态数据分析器连接。
专利摘要本实用新型涉及一种受损管道修补增强效果在线检测系统；动态应变处理部分由放大器、滤波器、A/D转换器和内部数据处理器依次连接，内部数据处理器分别连接存储器、LCD显示器和RS232接口构成，应变测试传输部分的电阻应变计和温度补偿应变计分别通过镀银六芯信号电缆与动态应变处理部分的放大器连接，动态应变处理部分的内部数据处理器通过RS232接口与数据采集分析部分的WaveView数据采集器和Dasylab组态数据分析器连接；可以定量分析修补增强前后管道缺陷处的应变变化，在线检测修补增强效果，指导现场补强施工，结构简单，易于现场施工和操作，同时不影响复合材料修补增强的正常作业。
文档编号F17D5/02GK201568744SQ20092027771
公开日2010年9月1日 申请日期2009年12月1日 优先权日2009年12月1日
发明者奚运涛, 曾亚勤, 朱方辉, 李明星, 李琼玮, 杨全安 申请人:中国石油天然气股份有限公司