022]图中标记:1为管道，2为隧道，3为管卡，4为支座，5为管道应变监测器，6为管道和环境温度监测器，7为支座位移监测器，8为管卡压力监测器，9为信号采集器，10为无线传输器，11为无线接收器，12为监控系统，13为隧道斜井，14为隧道平巷，15为隧道竖井。
【具体实施方式】
[0023]实例1:结合附图对本发明做进一步描述。
[0024]实例为本发明在“斜井+平巷+竖井”隧道中的应用示例。如图1所示，管道I在隧道2中敷设，管道I通过管卡3安装在一系列连续支座4上。在管道I的变形敏感处(如隧道2的斜井13的出口弯头)，安装管道应变监测器5，由管道I的顶部到底部按90°间隔安装的三支应变计组成(以安装三个应变传感器为例)，测量管道I的轴向应变。
[0025]在管道I位于隧道2底部的平巷14的中间部位，安装一个管道和环境温度监测器6，该监测器内有两支温度传感器，贴近管道I 一侧的温度传感器测量管道I的温度，外侧传感器测量隧道2的环境或水的温度。
[0026]在隧道2内的所有支座4的底板上安装位移监测器7，测量支座4的底板与隧道2的基础间的相对位移。在隧道2内的所有管卡3上安装管卡压力监测器8，管卡压力监测器8安装在管道I的顶部与管卡3之间，测量管卡3受到的作用力。
[0027]上述所有监测器安装后进行防水封装处理，通过线缆与信号采集器9连接，监测信息由信号采集器9经信号线传输给无线传输器10。信号采集器9与无线传输器10安装于隧道2的竖井15的出口处。
[0028]无线传输器10采用GMS和GPRS信号将监测信息传输给远程无线接收器11，远程无线接收器11将监测信息传输给监控系统12，监控系统12对接收到的监测信息进行识别和分析，确定管道1、管卡3和支座4的安全状态，监控系统12通过远程控制的方式设置各监测器的监测频率和周期。
[0029]结合上述实例中的监测方法，进一步阐述本发明的原理。
[0030]如图2所示，河流穿越隧道内部的主要设施有管道、固定管道用的支座和管卡。管道运行过程中由于温度、压力的变化，导致管道发生轴向伸缩变形，可以通过测量管道轴向应变分析管道的安全状态，同时需要测量管道和环境的温度。支座和管卡是支承和固定管道的设施，当管道发生轴向伸缩变形时，由于隧道内管道线路有起伏，会造成管道同时发生横向弯曲变形，特别是在隧道斜井出口和底部、竖井出口和底部的转角部位，管道对横向弯曲变形十分敏感，这种弯曲倾向会对管卡和支座产生巨大作用力。可以通过对支座底板的位移测量来分析支座与基础是否脱离，同时该位移也反映管道的横向变形情况。同样，管卡在管道横向作用力下，有发生失效或破坏的倾向，可以通过测量管卡受到的作用力分析管卡的安全状态。
[0031]本监测方法就是根据上述原理采用管道应变监测器5、管道和环境温度监测器6、支座位移监测器7、管卡压力监测器8实现对管道1、管卡3和支座4的安全监测。监测信息经采集处理和远程传输到监控系统12后，经过自动识别后与所设定的管道应变、支座位移、管卡压力等安全阈值对比，分析各监测点处的管道1、管卡3和支座4的安全状态，如果监测结果小于安全阈值则发出安全信号，如果监测结果达到安全阈值则发出预警信号，如果监测结果大于安全阈值则发出报警信号。
[0032]本发明的监测方法应当在隧道工程建设过程中实施，在管道运行生产前投入使用并记录管道运行前的初始应变、管道与环境的初始温度、支座底板与基础间的初始位移、管卡与管道间的初始压力等信息，从而为后续监测和安全分析提供基础参考。
【主权项】
1.一种隧道内管道在线监测方法，其特征在于，所述检测方法包括管道应变监测、管道和环境温度监测、支座位移监测、管卡压力监测和控制部分: 其中管道应变监测部分:在管道上设置若干监测截面，每个监测截面上设置若干应变传感器，用于测量管道的轴向应变； 管道和环境温度监测部分，采用至少两个温度传感器，其中至少一个传感器与管道本体连接用于测量管道运行温度；其余的传感器暴露在环境中，用于测量隧道内环境温度； 支座位移监测部分，采用磁致伸缩位移传感器，安装于支座底板，测量支座底板与隧道地面基础的相对位移； 管卡压力监测部分，采用测力传感器，安装于管道顶部与环型管卡连接，每个管卡安装一个传感器。
2.按照权利要求1所述的在线监测方法，其特征在于，所述的控制部分包括信号采集、无线传输、远程接收和监控系统。
3.按照权利要求1所述的在线监测方法，其特征在于，所述的管道应变检测部分的监测截面设置于①隧道进、出口管道与弯头连接处、②平巷两端管道与弯头连接处、和③隧道内部锚固墩两侧中的一处或几处。
4.按照权利要求1所述的在线监测方法，其特征在于，所述的支座位移监测部分的监测点设置于①斜井进、出口处的若干支座，②平巷内的所有支座，和③竖井底部和顶部的若干支座。
5.按照权利要求1所述的在线监测方法，其特征在于，所述的管卡压力检测部分的设置点设置于①斜井进、出口处的若干支座的管卡、②平巷两端靠近斜井或竖井的若干支座的管卡、和③竖井底部若干支座的管卡。
6.按照权利要求2所述的在线监测方法，其特征在于，所述的信号采集包括信号线缆、采集卡、控制模块和电池模块，用于现场监测信息的采集与处理。
7.按照权利要求2所述的在线监测方法，其特征在于，所述的信号采集器和无线传输器安装于隧道出口处。
8.按照权利要求2所述的在线监测方法，其特征在于，所述的远程接收部分接收到监测信息，并传输至监控系统，监控系统对监测信息进行自动识别，与设定的安全阈值对比，分析管道、管卡和支座的安全性，并远程设置监测信号的采集频率与周期。
9.按照权利要求1所述的在线监测方法，其特征在于，所述的应变传感器、温度传感器、磁致伸缩位移传感器和测力传感器均进行密封防水处理。
10.按照权利要求1所述的在线监测方法，其特征在于，所述的应变传感器在监测截面上均匀设置，其数量为三个以上。
【专利摘要】本发明公开了一种隧道内管道在线监测方法。所述方法包括管道应变监测、管道和环境温度监测、支座位移监测、管卡压力监测和远程控制部分：管道应变检测部分用于测量管道的轴向应变，管道和环境温度检测部分用于测量管道运行温度和隧道内环境温度，支座位移监测部分用于测量支座底板与隧道地面基础的相对位移，管卡压力监测部分用于监测管卡压力变化。本发明方法可以实现隧道内管道的连续监测，将隧道内管道、支座和管卡的安全状况实时传送给远程分析终端。本发明方法工程应用方便，能够提高隧道穿越管道安全管理水平。
【IPC分类】F17D5-00, G01D21-02
【公开号】CN104613318
【申请号】CN201310540354
【发明人】王晓霖, 阮宗琳, 帅健, 吕高峰, 李明, 赵巍
【申请人】中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2013年11月5日