專利名稱：一種受損管道修補(bǔ)增強(qiáng)效果在線檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及油氣輸送管道安全領(lǐng)域，是一種高壓受損或缺陷管道修補(bǔ)增強(qiáng)效 果在線檢測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
油氣輸送管道在服役過程中不可避免地會(huì)因腐蝕、疲勞和機(jī)械損傷等原因而產(chǎn)生 許多缺陷，這些缺陷的存在及其發(fā)展將會(huì)極大的增加管道運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，帶來嚴(yán)重的安全隱患。 因此，管道的修補(bǔ)增強(qiáng)工作是油氣集輸工程中必不可少而又經(jīng)常性的工作。目前，由于復(fù)合 材料修補(bǔ)增強(qiáng)技術(shù)具有免焊不動(dòng)火、帶壓修復(fù)、適用溫度范圍廣等諸多優(yōu)點(diǎn)，近年來在國內(nèi) 外油氣田應(yīng)用十分廣泛。管道的修補(bǔ)增強(qiáng)效果直接關(guān)系到管線的運(yùn)行能力和油氣輸送的安全，因此備受人 們關(guān)注。目前國內(nèi)外對(duì)于管道修補(bǔ)增強(qiáng)效果的檢測主要是通過室內(nèi)靜水壓爆破試驗(yàn)和有限 元模擬分析來進(jìn)行，均不能用于管道修補(bǔ)增強(qiáng)效果的在線檢測。室內(nèi)靜水壓爆破試驗(yàn)是通過觀察帶缺陷管道修補(bǔ)增強(qiáng)后的破裂位置來比較管體 無缺陷處與修補(bǔ)增強(qiáng)處的承壓能力，從而評(píng)價(jià)修補(bǔ)增強(qiáng)效果。這種檢測是一種破壞性評(píng)價(jià)， 沒有定量分析，不能應(yīng)用于現(xiàn)場。有限元模擬分析主要是通過建立有限元模型來對(duì)管道修補(bǔ)增強(qiáng)后的應(yīng)力狀態(tài)進(jìn) 行分析，對(duì)管道的修補(bǔ)增強(qiáng)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。該檢測是在有限元模型上進(jìn)行的，由于建模過程 中存在很多假設(shè)，因此不能完全反映真實(shí)的補(bǔ)強(qiáng)效果。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種受損或缺陷管道修補(bǔ)增強(qiáng)效果在線檢測系統(tǒng)，實(shí) 現(xiàn)不停輸管道修補(bǔ)增強(qiáng)效果的在線評(píng)估。本實(shí)用新型所述的一種受損管道修補(bǔ)增強(qiáng)效果在線檢測系統(tǒng)由應(yīng)變測試傳輸部 分，動(dòng)態(tài)應(yīng)變處理部分和數(shù)據(jù)采集分析部分組成；應(yīng)變測試傳輸部分由電阻應(yīng)變計(jì)和溫度 補(bǔ)償應(yīng)變計(jì)組成，動(dòng)態(tài)應(yīng)變處理部分由放大器、濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器和內(nèi)部數(shù)據(jù)處理器依次 連接，內(nèi)部數(shù)據(jù)處理器分別連接存儲(chǔ)器、IXD顯示器和RS232接口構(gòu)成，數(shù)據(jù)采集分析部分 由WaveView數(shù)據(jù)采集器和Dasylab組態(tài)數(shù)據(jù)分析器構(gòu)成，應(yīng)變測試傳輸部分的電阻應(yīng)變計(jì) 和溫度補(bǔ)償應(yīng)變計(jì)分別通過鍍銀六芯信號(hào)電纜與動(dòng)態(tài)應(yīng)變處理部分的放大器連接，動(dòng)態(tài)應(yīng) 變處理部分的內(nèi)部數(shù)據(jù)處理器通過RS232接口與數(shù)據(jù)采集分析部分的WaveView數(shù)據(jù)采集 器和Dasylab組態(tài)數(shù)據(jù)分析器連接。本實(shí)用新型是采用一種電阻式應(yīng)變傳感器測試應(yīng)變變化，將電阻應(yīng)變計(jì)粘貼在受 損或缺陷管體表面，溫度補(bǔ)償應(yīng)變計(jì)粘貼在另一個(gè)相同材料的管體表面，當(dāng)管道受力產(chǎn)生 形變時(shí)，電阻應(yīng)變計(jì)的形變與管體同步，通過測試電阻應(yīng)變計(jì)的形變可直接反映管體的形 變，應(yīng)變數(shù)據(jù)通過鍍銀六芯信號(hào)電纜傳輸至動(dòng)態(tài)應(yīng)變處理部分，由放大器放大后，經(jīng)濾波器 和A/D轉(zhuǎn)換器，被內(nèi)部數(shù)據(jù)處理器、存儲(chǔ)器和LCD顯示器處理，存儲(chǔ)和顯示，最后通過RS232接口與數(shù)據(jù)采集分析部分進(jìn)行通信，然后由WaveView數(shù)據(jù)采集器和Dasylab組態(tài)數(shù)據(jù)分析 器進(jìn)行采集、分析，評(píng)價(jià)管道修補(bǔ)增強(qiáng)效果。本實(shí)用新型的技術(shù)思路管道被施以內(nèi)壓時(shí)，管道會(huì)發(fā)生膨脹，管壁中會(huì)產(chǎn)生一定的軸向和環(huán)向應(yīng)力，其中 以環(huán)向應(yīng)力為主。管壁中產(chǎn)生的環(huán)向應(yīng)力的計(jì)算公式為 PD<formula>formula see original document page 4</formula>[0013]其中P為管道內(nèi)壓；D為管道外徑；δ為管道壁厚。由此可見，在管道外徑和壁厚不變時(shí)，管道的承壓能力與管壁的環(huán)向應(yīng)力成正比， 因此可以通過測量管壁的環(huán)向應(yīng)力來評(píng)價(jià)管道的承壓能力。根據(jù)應(yīng)力應(yīng)變曲線，在彈性范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變存在線性關(guān)系σ = E · ε(2)其中σ為應(yīng)力，ε為應(yīng)變，E為材料的彈性模量。因此應(yīng)變值的大小可以直接反映該處應(yīng)力的大小，從而管壁環(huán)向應(yīng)力的測量可以 通過測量其應(yīng)變來實(shí)現(xiàn)。電阻應(yīng)變計(jì)是一種能夠精確測量應(yīng)變變化的傳感器，是一種能將機(jī)械構(gòu)件上應(yīng)變 的變化轉(zhuǎn)化為電阻變化的傳感元件。電阻計(jì)算公式如下R= ρ · L/A(3)其中R為電阻，P為金屬絲密度，L為金屬絲的長度，A金屬絲的截面積。由公式(3)可知，當(dāng)電阻絲的長度和截面積發(fā)生變化時(shí)，電阻絲的電阻值會(huì)產(chǎn)生 相應(yīng)改變。因此可以將電阻應(yīng)變計(jì)粘貼在受損管道表面，當(dāng)受損管道在內(nèi)部壓力的作用下產(chǎn) 生變形時(shí)，粘貼在其上的電阻應(yīng)變計(jì)會(huì)將力學(xué)量引起的形變轉(zhuǎn)化為自身電阻值的變化，然 后再由變換測量電路將電阻的變化轉(zhuǎn)化為電壓變化輸出。在線檢測系統(tǒng)可以通過檢測管道補(bǔ)強(qiáng)前后相同位置的應(yīng)變變化，分析管道的承壓 能力變化，評(píng)價(jià)修補(bǔ)增強(qiáng)效果?？紤]到缺陷處存在的應(yīng)力集中，為了精確檢測管道的修補(bǔ)增強(qiáng)效果，應(yīng)采用逐層 檢測，即在缺陷附近、缺陷處、缺陷處填平后以及缺陷處填平補(bǔ)強(qiáng)后等4個(gè)部位檢測，分別 粘貼電阻應(yīng)變計(jì)，評(píng)價(jià)補(bǔ)強(qiáng)效果。本實(shí)用新型的效果1、可以定量分析修補(bǔ)增強(qiáng)前后管道缺陷處的應(yīng)變變化，在線檢測修補(bǔ)增強(qiáng)效果，指導(dǎo)現(xiàn)場補(bǔ)強(qiáng)施工。2、檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，易于現(xiàn)場施工和操作，同時(shí)不影響復(fù)合材料修補(bǔ)增強(qiáng)的正 常作業(yè)。

圖1受損管道修補(bǔ)增強(qiáng)效果在線檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1電阻應(yīng)變計(jì)，2溫度補(bǔ)償應(yīng)變計(jì)，3鍍銀六芯信號(hào)電纜，4放大器，5濾波器，6A/D轉(zhuǎn)換器，7內(nèi)部數(shù)據(jù)處理器，8存儲(chǔ)器，9LCD顯示器，10RS232接口，1 IffaveView數(shù)據(jù)采 集軟件，12Dasylab組態(tài)數(shù)據(jù)分析軟件，13應(yīng)變測試傳輸部分，14動(dòng)態(tài)應(yīng)變處理部分，15數(shù) 據(jù)采集分析部分。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型所述的一種受損管道修補(bǔ)增強(qiáng)效果在線檢測系統(tǒng)由應(yīng)變測試傳輸部 分13，動(dòng)態(tài)應(yīng)變處理部分14和數(shù)據(jù)采集分析部分15組成；應(yīng)變測試傳輸部分由電阻應(yīng)變 計(jì)1和溫度補(bǔ)償應(yīng)變計(jì)2組成，動(dòng)態(tài) 應(yīng)變處理部分由放大器4、濾波器5、A/D轉(zhuǎn)換器6和內(nèi) 部數(shù)據(jù)處理器7依次連接，內(nèi)部數(shù)據(jù)處理器分別連接存儲(chǔ)器8、IXD顯示器9和RS232接口 10構(gòu)成，數(shù)據(jù)采集分析部分由WaveView數(shù)據(jù)采集器11和Dasylab組態(tài)數(shù)據(jù)分析器12構(gòu) 成，應(yīng)變測試傳輸部分的電阻應(yīng)變計(jì)和溫度補(bǔ)償應(yīng)變計(jì)分別通過鍍銀六芯信號(hào)電纜3與動(dòng) 態(tài)應(yīng)變處理部分的放大器連接，動(dòng)態(tài)應(yīng)變處理部分的內(nèi)部數(shù)據(jù)處理器通過RS232接口與數(shù) 據(jù)采集分析部分的WaveView數(shù)據(jù)采集器和Dasylab組態(tài)數(shù)據(jù)分析器連接。
權(quán)利要求一種受損管道修補(bǔ)增強(qiáng)效果在線檢測系統(tǒng)，其特征在于由應(yīng)變測試傳輸部分，動(dòng)態(tài)應(yīng)變處理部分和數(shù)據(jù)采集分析部分組成；應(yīng)變測試傳輸部分由電阻應(yīng)變計(jì)和溫度補(bǔ)償應(yīng)變計(jì)組成，動(dòng)態(tài)應(yīng)變處理部分由放大器、濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器和內(nèi)部數(shù)據(jù)處理器依次連接，內(nèi)部數(shù)據(jù)處理器分別連接存儲(chǔ)器、LCD顯示器和RS232接口構(gòu)成，數(shù)據(jù)采集分析部分由WaveView數(shù)據(jù)采集器和Dasylab組態(tài)數(shù)據(jù)分析器構(gòu)成，應(yīng)變測試傳輸部分的電阻應(yīng)變計(jì)和溫度補(bǔ)償應(yīng)變計(jì)分別通過鍍銀六芯信號(hào)電纜與動(dòng)態(tài)應(yīng)變處理部分的放大器連接，動(dòng)態(tài)應(yīng)變處理部分的內(nèi)部數(shù)據(jù)處理器通過RS232接口與數(shù)據(jù)采集分析部分的WaveView數(shù)據(jù)采集器和Dasylab組態(tài)數(shù)據(jù)分析器連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種受損管道修補(bǔ)增強(qiáng)效果在線檢測系統(tǒng)；動(dòng)態(tài)應(yīng)變處理部分由放大器、濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器和內(nèi)部數(shù)據(jù)處理器依次連接，內(nèi)部數(shù)據(jù)處理器分別連接存儲(chǔ)器、LCD顯示器和RS232接口構(gòu)成，應(yīng)變測試傳輸部分的電阻應(yīng)變計(jì)和溫度補(bǔ)償應(yīng)變計(jì)分別通過鍍銀六芯信號(hào)電纜與動(dòng)態(tài)應(yīng)變處理部分的放大器連接，動(dòng)態(tài)應(yīng)變處理部分的內(nèi)部數(shù)據(jù)處理器通過RS232接口與數(shù)據(jù)采集分析部分的WaveView數(shù)據(jù)采集器和Dasylab組態(tài)數(shù)據(jù)分析器連接；可以定量分析修補(bǔ)增強(qiáng)前后管道缺陷處的應(yīng)變變化，在線檢測修補(bǔ)增強(qiáng)效果，指導(dǎo)現(xiàn)場補(bǔ)強(qiáng)施工，結(jié)構(gòu)簡單，易于現(xiàn)場施工和操作，同時(shí)不影響復(fù)合材料修補(bǔ)增強(qiáng)的正常作業(yè)。
文檔編號(hào)F17D5/02GK201568744SQ20092027771
公開日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2009年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月1日
發(fā)明者奚運(yùn)濤, 曾亞勤, 朱方輝, 李明星, 李瓊瑋, 楊全安 申請(qǐng)人:中國石油天然氣股份有限公司