基于分布式光纤的天然气传输效率监测装置的制作方法

本发明涉及天然气传输监测，尤其涉及基于分布式光纤的天然气传输效率监测装置。

背景技术：

1、利用天然气管道输送天然气，是陆地上大量输送天然气的主要方式。长距离管道输气普遍采用压气机增压的方式获得足够的动能。

2、为了提高天然气的传输效率，管道设计、压缩机站设计、传输效率的监测等课题都成为该行业重点研究的方向。但是对于天然气在管道内的传输效率进行实时、全域的监测，目前为止尚属这一领域的空白。

3、然而在天然气传输过程中，传输速率对于天然气传输的整体方案的制定以及管道的设计等至关重要，因此，如何获取能表征天然气传输速率的数据，进而利用此数据对天然气传输速率进行有效监测是亟待解决的关键问题。

技术实现思路

1、因此，本发明的目的在于提供一种基于分布式光纤的天然气传输效率监测装置，获取待监测管道内天然气传输数据，利用音叉球或led光球与分布式光纤的交互作用，确定应变产生位置，实现计算天然气传输效率；由此实现了全天候、全路径的监测，为管道建设方案设计、传输方案调整提供数据参考。

2、为了实现上述目的，本发明提供的一种基于分布式光纤的天然气传输效率监测装置，包括在待检测天然气传输管道中置入分布式光纤和应变施加装置；所述分布式光纤与光纤测量系统连接；

3、所述应变施加装置为音叉球或led光球；

4、所述音叉球用于在待测管道中漂浮时，与待测管道撞击发出声音，利用声音产生声压，使分布式光纤的光信号产生应变；

5、所述led光球用于在待测管道中漂浮时，发出特定的有色光，利用有色光使分布式光纤中的光信号产生应变；

6、所述光纤测量系统用于获取分布式光纤产生的应变信号，并根据产生的应变信号确定应变施加装置的位置，根据应变施加装置的位置计算天然气传输效率。

7、进一步，优选的，所述音叉球包括内球壳、外球壳和音叉阵列；所述内球壳内注入氦气，所述内球壳与外球壳的夹层中设置音叉阵列，音叉阵列为多个音叉单元呈圆形阵列均匀排布而成。

8、进一步，优选的，所述音叉单元包括底盘以及安装在底盘上的座筒和音叉；所述音叉设置在座筒的两侧，所述座筒内部设置撞击杆。

9、进一步，优选的，所述音叉单元设有6个，6个音叉单元的底盘分别设置在内球壳的顶部、底部、左侧、右侧、前侧和后侧的球面正中央。

10、进一步，优选的，所述led光球包括球体、前翼和后翼；所述球体包括内层球壳、次外层球壳和最外层球壳；所述内层球壳内注入氦气，所述次外层球壳上设有电路板；所述电路板包括电池和多个led灯管；所述led灯管呈圆形矩阵固定排布在电路板上；所述前翼和后翼固定安装在最外层球壳上。

11、进一步，优选的，所述内层球壳为弹性材料制作而成，所述次外层球壳为非金属材料制作而成，所述次外层球壳的内外表面敷设防电磁信号的金属涂层，所述最外层球壳由防静电非金属透明材料制成。

12、进一步，优选的，所述最外层球壳的外表面相对的两侧分别对应安装前翼和后翼；所述前翼和后翼分别与最外层球壳通过销钉连接。

13、进一步，优选的，所述次外层球壳上设有过线孔，所述过线孔用于连接led灯管与电池的电源线通过，相邻的两个过线孔在x方向和y方向上，设置相等的方位差。

14、进一步，优选的，所述根据产生的应变信号确定应变施加装置的位置，根据应变施加装置的位置计算天然气传输效率，采用如下方法：

15、速度＝(l2-l1)/(t2-t1)

16、天然气管道的传输效率＝速度(m/s)×横截面积(平方米)＝m3/s其中，t1和t2分别为天然气运移过程中的某两个时刻，l1为t1时刻由光纤传感器探测到的led光球或音叉球的位移，l2为t2时刻由光纤传感器探测到的led光球或音叉球的位移。

17、进一步，优选的，还包括采用如下方法对计算的天然气传输效率进行校正：

18、校正后的速度＝k×速度平均值

19、其中，k为校正系数；采用如下方式获取，将led光球或音叉球于同等质量的氦气球置入同等长度的天然气管道一端，在天然气管道中注入同等压力的天然气，让两只球在天然气的推力下抵达管道的另一端，测量两只球抵达终点的时间，计算出各自的运行速度，校正系数k＝v氦气/vled光球或音叉球。

20、本申请公开的基于分布式光纤的天然气传输效率监测装置，获取待监测管道内天然气传输数据，利用led光球、音叉球与分布式光纤的交互作用，根据分布式光纤应变产生的位置，确定led光球、音叉球在管道中的位置，计算天然气传输效率；由此实现了全天候、全路径的监测，为管道建设方案设计、传输方案调整提供数据参考。

技术特征：

1.一种基于分布式光纤的天然气传输效率监测装置，其特征在于，包括在待检测天然气传输管道中置入分布式光纤和应变施加装置；所述分布式光纤与光纤测量系统连接；

2.根据权利要求1所述的基于分布式光纤的天然气传输效率监测装置，其特征在于，所述音叉球包括内球壳、外球壳和音叉阵列；所述内球壳内注入氦气，所述内球壳与外球壳的夹层中设置音叉阵列，音叉阵列为多个音叉单元呈圆形阵列均匀排布而成。

3.根据权利要求2所述的基于分布式光纤的天然气传输效率监测装置，其特征在于，所述音叉单元包括底盘以及安装在底盘上的座筒和音叉；所述音叉设置在座筒的两侧，所述座筒内部设置撞击杆。

4.根据权利要求3所述的基于分布式光纤的天然气传输效率监测装置，其特征在于，所述音叉单元设有6个，6个音叉单元的底盘分别设置在内球壳的顶部、底部、左侧、右侧、前侧和后侧的球面正中央。

5.根据权利要求1所述的基于分布式光纤的天然气传输效率监测装置，其特征在于，所述led光球包括球体、前翼和后翼；所述球体包括内层球壳、次外层球壳和最外层球壳；所述内层球壳内注入氦气，所述次外层球壳上设有电路板；所述电路板包括电池和多个led灯管；所述led灯管呈圆形矩阵固定排布在电路板上；所述前翼和后翼固定安装在最外层球壳上。

6.根据权利要求5所述的基于分布式光纤的天然气传输效率监测装置，其特征在于，所述内层球壳为弹性材料制作而成，所述次外层球壳为非金属材料制作而成，所述次外层球壳的内外表面敷设防电磁信号的金属涂层，所述最外层球壳由防静电非金属透明材料制成。

7.根据权利要求5所述的基于分布式光纤的天然气传输效率监测装置，其特征在于，所述最外层球壳的外表面相对的两侧分别对应安装前翼和后翼；所述前翼和后翼分别与最外层球壳通过销钉连接。

8.根据权利要求5所述的基于分布式光纤的天然气传输效率监测装置，其特征在于，所述次外层球壳上设有过线孔，所述过线孔用于连接led灯管与电池的电源线通过，相邻的两个过线孔在x方向和y方向上，设置相等的方位差。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的基于分布式光纤的天然气传输效率监测装置，其特征在于，所述根据产生的应变信号确定应变施加装置的位置，根据应变施加装置的位置计算天然气传输效率，采用如下方法：

10.根据权利要求1-8中任意一项所述的基于分布式光纤的天然气传输效率监测装置，其特征在于，还包括采用如下方法对计算的天然气传输效率进行校正：

技术总结
本发明公开了一种基于分布式光纤的天然气传输效率监测装置，包括在待检测天然气传输管道中置入分布式光纤和应变施加装置；所述分布式光纤与光纤测量系统连接；应变施加装置为音叉球或LED光球；音叉球和LED光球，用于在待测管道中漂浮时，使分布式光纤的光信号产生应变；所述光纤测量系统用于获取分布式光纤产生的应变信号，并根据产生的应变信号确定应变施加装置的位置，根据应变施加装置的位置计算天然气传输效率。本申请提供获取待监测管道内天然气传输数据，利用音叉球或LED光球与分布式光纤的交互作用，确定音叉球或LED光球的位置，实现后续计算天然气传输效率。

技术研发人员：顾洪代,李国臣,于强,陈晖,杨淑峰
受保护的技术使用者：愿景（天津）能源技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14