用于海工平台的管道监测系统的制作方法

本发明涉及海工平台的管道监测领域，更具体地说，涉及一种用于海工平台的管道监测系统。

背景技术：

在石油资源需求快速增长的今天，随着陆地石油资源的日益枯竭，石油天然气开采已经逐渐由陆地转移到广袤的海洋，世界各国高度重视海上石油开采，纷纷将发展海上石油开采业和海洋石油开采装备作为国家能源发展战略重点。

在海洋石油开采平台设计建造中，管道设计是非常重要的，尤其对于高温高压的管道，其直接关系到连接设备、某个系统甚至全船的安全。但在管道服役期内，常会发生管道泄漏，管支架压溃，管道破裂等现象，甚至直到管道发生上述破坏时，也并没有及时发现，究其原因是没有能够实现对管道进行在线监测的解决方案，无法对可能或者已经发生的破坏进行预警和报警。由此带来的后果轻则损坏管道、连接以及设备船体结构、重则会危险到全船的安全。有鉴于此，有必要提供一种管道监测系统的解决方案。

技术实现要素：

本发明提出一种用于海工平台的管道监测系统，解决了海工平台的管道无法对可能或者已经发生的破坏进行预警和报警的技术问题。

为了达到上述目的，本发明提供一种用于海工平台的管道监测系统，包括布置在被监测管道应力集中处表面的应变传感器，以及分别布置在被监测管道的内侧两端的压力传感器。

所述应变传感器和所述压力传感器的输出端与滤波处理模块的输入端相连。

所述滤波处理模块的输出端连接在数据处理模块的输入端上，所述数据处理模块输出端与本地主控模块的输入端相连。

所述本地主控模块的输出端通过数据传输模块与上位机相连。

所述应变传感器、所述压力传感器、所述滤波处理模块、所述数据处理模块、所述本地主控模块、所述数据传输模块以及所述上位机都设有电源端，所述电源端分别连接在不间断电源模块的电源输出端上。

所述应变传感器，用于获取管道的应变值；两个所述压力传感器，用于获得管道的内压值。

所述滤波处理模块，用于对所述应变传感器和所述压力传感器输出的信号进行滤波和放大处理。

所述数据处理模块，将经过滤波和发大处理的模拟信号转化成数字信号；

所述本地主控模块，将接收到的数字信号进行处理后，经所述数据传输模块传递给所述上位机。

所述上位机，用于将数字信号转换成工作人员可读的图像信息，并实现人机互动功能。

上述用于海工平台的管道监测系统，优选方式下，所述应变传感器在所述被监测管道应力集中处表面的设置方式为，被监测管道一个圆周设置4组应变传感器T1、T2、T3、T4，所述应变传感器T3、T1、T4相隔90°呈顺时钟方向布置、所述应变传感器T2位于11点钟方向。

上述用于海工平台的管道监测系统，优选方式下，每一组所述应变传感器包含3个应变片，即T1组为t11，t12，t13；T2组为t21，t22，t23；T3组为t31，t32， t33；T4组为t41，t42，t43；同一组所述应变片t11，t12，t13采用直角和45度测量安装形式。

上述用于海工平台的管道监测系统，优选方式下，4组所述应变传感器组与组之间的对应方向的应变片，即t11、t21、t31、t41；t12、t22、t32、t42；t13、t23、 t33、t43；t14、t24、t34、t44均采用等臂全电桥连接。

t11、t21的连接点与t31、t41的连接点之间为输出测量端a，用于输出信号； t11、t41的连接点与t21、t31的连接点之间为电源端b，用于与不间断电源模块相连。

本发明的优点在于，可以实时的对管道进行在线监测，可以对已经发生的管路损坏进行报警，和对即将发生损坏的管路进行预警；能够让工作人员及时发现损坏进行处理，极大的有利于海工平台的运行安全。

附图说明

图1是本发明用于海工平台的管道监测系统的整体结构示意图；

图2是本发明用于海工平台的管道监测系统的应变传感器在被监测管道应力集中处表面的设置方式的示意图；

图3是本发明用于海工平台的管道监测系统的应变传感器的3个应变片的布置方式示意图；

图4是本发明用于海工平台的管道监测系统的4组应变传感器组与组之间的对应方向的应变片的布置方式示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明一种用于海工平台的管道监测系统，包括布置在被监测管道11应力集中处表面的应变传感器，以及分别布置在被监测管道11 的内侧两端的压力传感器(图2中未示出)。

所述应变传感器和所述压力传感器的输出端与滤波处理模块的输入端相连。

所述滤波处理模块的输出端连接在数据处理模块的输入端上，所述数据处理模块输出端与本地主控模块的输入端相连。

所述本地主控模块的输出端通过数据传输模块与上位机相连。

所述应变传感器、所述压力传感器、所述滤波处理模块、所述数据处理模块、所述本地主控模块、所述数据传输模块以及所述上位机都设有电源端，所述电源端分别连接在不间断电源模块的电源输出端上。

所述应变传感器，用于获取管道的应变值。

两个所述压力传感器，用于获得管道的内压值。

所述滤波处理模块，用于对所述应变传感器和所述压力传感器输出的信号进行滤波和放大处理。

所述数据处理模块，将经过滤波和发大处理的模拟信号转化成数字信号；

所述本地主控模块，将接收到的数字信号进行处理后，经所述数据传输模块传递给所述上位机。

所述上位机，用于将数字信号转换成工作人员可读的图像信息，并实现人机互动功能。

如图2所示，本发明中所述应变传感器在所述被监测管道11应力集中处表面的设置方式为，被监测管道11一个圆周设置4组应变传感器T11、T22、T33、 T44，所述应变传感器T33、T11、T44相隔90°呈顺时钟方向布置、所述应变传感器T22位于11点钟方向。

如图3、图4所示，每一组所述应变传感器包含3个应变片，即T1组为t115， t126，t137；T2组为t218，t22，t23；T3组为t319，t32，t33；T4组为t4110，t42，t43；

同一组所述应变片t115，t126，t137采用直角和45度测量安装形式。

如图4所示，4组所述应变传感器组与组之间的对应方向的应变片，即t115、 t218、t319、t4110；t12、t22、t32、t42；t13、t23、t33、t43；t14、t24、t34、t44均采用等臂全电桥连接。t115、t218的连接点与t319、t4110的连接点之间为输出测量端a，用于输出信号；t115、t4110的连接点与t218、t319的连接点之间为电源端 b，用于与不间断电源模块相连。

本发明提供了一种用于海工平台的管道监测系统，如图1所示，系统包括应变传感器、压力传感器、滤波处理模块、数据处理模块、本地主控模块、数据传输模块、不间断电源(UPS)、上位机/人机交互界面。其中，应变传感器布置在被监测管道的应力集处表面，用于获得管道的应变值；压力传感器布置于被监测管道的两端，用于获得管道的内压值；应变传感器以及压力传感器的数据经滤波处理模块的滤波放大处理后输入至数据处理模块进行模拟数字转换；转换后的数字信号传送到本地主控模块，经本地主控模块处理后的数据经数据传输模块传送至上位机/人机交互界面，工作人员于上位机可以对管道的状态进行监测并进行应急的处理操作。

应变传感器用于获得管道的应变变化。如图2所示，被监测管道11一个圆周设置4组应变传感器T11，T22，T33，T44，应变传感器T33、T11、T44相隔 90°呈顺时钟方向布置、应变传感器T22位于11点钟方向。

如图3、图4所示，每一组传感器包含3个应变片，即T1组为t115，t126， t137，T2组为t218，t22，t23，T3组为t319，t32，t33，T4组为t4110，t42，t43。同一组应变片t115，t126，t137采用直角和45度测量安装形式。

如图4所示，4组所述应变传感器组与组之间的对应方向的应变片，即t115、 t218、t319、t4110，以此类推，均采用等臂全电桥连接。

压力传感器主要用于检测管道11两端的压力，安装在被监测管道11的两端。

下位机应至少集成用于信号滤波放大的滤波处理模块、数据处理模块以及数据传输模块，可以采用单片机，单片机应至少包括若干个输入点数以及输出点数，即具备足够的I/O口。

管道上各个监测点的主控模块通过RS485总线以轮询方式进行传输至本地主控模块。

所有模块的供电均由安装与海工平台的不间断电源(UPS)供电，其需要 230V/24V的变压转换。

上位机/人机交互界面主要由管道选择、系统参数、应力监测、应变监测、泄露监测、系统功能控制等几部分组成。其中，管道选择可以进行监测管道的切换；系统参数显示当前系统的状态参数，包括温度、工作压力、管道长度、管道的外径和壁厚以及介质密度，单位的显示可以通过下拉菜单进行切换；应变以及应变监测以曲线方式显示幅值的变化，并显示当前记录下的最大幅值，当幅值达到预设值时，会弹出报警提示；泄露监测会显示管道两端的压力值，通过负压波原理对管道进行泄露判断并显示出泄露点据管道首段的距离。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。