本發(fā)明屬于結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測領(lǐng)域，涉及一種管路智能監(jiān)測結(jié)構(gòu)，用于監(jiān)測管道內(nèi)液體對管壁的壓力變化。

背景技術(shù)：

管道運輸與航空、公路、鐵路、水運并稱五大運輸手段。管道運輸具有封閉性好、自動化程度高、安全性能好等特點，成為油氣、運輸?shù)淖罴演d體，在石油天然氣工業(yè)當中發(fā)揮著越來越重要的作用。

由于儲運的介質(zhì)多是原油、液化氣等危險性高的流體，一旦管道發(fā)生漏油漏氣等事故，泄漏的油氣極易導致重大的安全事故，造成人員傷亡和財產(chǎn)損失，泄漏的油品還對水源、土壤造成污染，嚴重影響公眾健康和生態(tài)環(huán)境_。因此，管道泄漏檢測技術(shù)有助于在發(fā)生事故時及時發(fā)現(xiàn)、準確估計事故位置，對管道運輸?shù)陌踩a(chǎn)起到重要的保障作用，加強對管道泄漏檢測技術(shù)的研究與應用，具有重要的現(xiàn)實意義。

管道的泄漏檢測和定位方法大致分成四類：第一類是基于人工巡檢法，這類方法具有定位精度高和較低誤報率的特點，但不能及時發(fā)現(xiàn)泄漏，檢測只能間斷的進行；第二類是基于超聲、磁通、攝像、渦流、攝像等技術(shù)的管內(nèi)檢漏法，這類方法定位精度高且誤報率低，但無法實現(xiàn)在線檢測，由于探測球在管內(nèi)隨介質(zhì)漂流，只適用于較大口徑的管道，容易發(fā)生堵塞、停運等事故，并且探測球價格昂貴，運行成本較高；第二類是通過直接檢測泄漏物質(zhì)存在實現(xiàn)泄漏檢測和定位的管外檢測法，主要包括分布式光纖、電纜、特殊線纜等，這類方法非常靈敏，對于小泄漏和緩泄均有較好的效果，但價格和施工費都較高，一處斷裂將導致整個監(jiān)測系統(tǒng)失效；第四類是基于管道壓力、流量和溫度等運行參數(shù)的外部檢漏法，它能實現(xiàn)在線檢測，且施工和維護都較為方便，是目前管道泄漏檢測和定位研究的主攻方向之一。這類方法主要包括基于負壓波的方法、基于管內(nèi)聲波的方法、基于瞬變流的方法和基于模型的方法等。這類方法中，由于負壓波法無需復雜的管道建模，對于大于1.5％總流量的突發(fā)性泄漏，可準確識別泄漏并精準定位；由于微小泄漏產(chǎn)生的負壓波在長距離傳輸后衰減嚴重，壓力變送器對其不敏感，對于微小泄漏該方法效果不明顯，經(jīng)常出現(xiàn)漏報。因此需要一種新的管道監(jiān)測結(jié)構(gòu)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：提出一種監(jiān)測管道內(nèi)液體對管壁壓力的監(jiān)測結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明技術(shù)方案：

一種管路智能監(jiān)測結(jié)構(gòu)，包括防護層、傳感器層和結(jié)構(gòu)層。防護層由與管道內(nèi)液體不反應的防護涂層和壓力傳導層組成或由與管道液體不反應的壓力傳導層組成，布置在監(jiān)測結(jié)構(gòu)的最內(nèi)側(cè)，與輸送的液體直接接觸；傳感器層由壓力傳感器和支撐結(jié)構(gòu)組成，設置在防護層的表面；結(jié)構(gòu)層為管道所用材料或其他滿足管道輸送壓力的結(jié)構(gòu)，設置在傳感器層的外面，用于保護傳感器層，同時完成和管路的連接；所述傳感器的信號線接入信號采集、分析和發(fā)射模塊，經(jīng)分析處理后，通過時分和頻分信號發(fā)送給泵站的監(jiān)測系統(tǒng)。智能監(jiān)測結(jié)構(gòu)的連接方式：監(jiān)測結(jié)構(gòu)設置在兩個管道之間，采用可拆卸的機械連接的方法連接在一起。

上述一種管路智能監(jiān)測結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的防護層由與管道內(nèi)液體不反應且耐磨耐腐蝕的防護涂層和壓力傳導層組成或由與管道液體不反應且耐磨耐腐蝕的壓力傳導層組成；所述防護涂層包括環(huán)氧樹脂涂層、酚醛樹脂涂層、過氯乙烯涂層、聚氨脂涂層、聚乙烯、橡膠、搪瓷、聚四氟乙烯涂層和醇酸樹脂涂層中的一種或幾種；所述壓力傳導層為由與傳感器層相容性好的承壓樹脂層。

上述一種管路智能監(jiān)測結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的壓力傳感器層呈環(huán)型，在圓周方向和軸向上布置1個及以上的壓力傳感器；所述壓力傳感器包括至少一種機械膜片電容型壓力傳感器、硅膜片電容型壓力傳感器、壓電型壓力傳感器、應變型壓力傳感器、光纖壓力傳感器和霍爾效應壓力傳感器。

上述一種管路智能監(jiān)測結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的結(jié)構(gòu)層由管形件組成，其兩端有連接所需的匹配結(jié)構(gòu)。

上述一種管路智能監(jiān)測結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的監(jiān)測結(jié)構(gòu)的連接方法包括螺紋連接、法蘭連接、承插連接、套環(huán)連接和卡箍式柔性管接頭連接中的一種或兩種。

上述一種管路智能監(jiān)測結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的監(jiān)測結(jié)構(gòu)的承壓能力應與所監(jiān)測管道的承壓能力相同；監(jiān)測結(jié)構(gòu)的內(nèi)徑應和監(jiān)測管道的內(nèi)徑相同；防護層和傳感器層不參考承載，厚度在0.05mm至10mm之間；結(jié)構(gòu)層的尺寸和材料設計，應有足夠的強度、剛度和硬度，以達到所監(jiān)測管道的承壓能力。

上述一種管路智能監(jiān)測結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的結(jié)構(gòu)層的內(nèi)表面布置上防護層和傳感器層，防護層需在結(jié)構(gòu)層內(nèi)表面完全覆蓋；結(jié)構(gòu)層上設置至少1個結(jié)構(gòu)孔，以使傳感器的信號線能夠引出到結(jié)構(gòu)外。

上述的一種管路智能監(jiān)測結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的信號采集、分析和發(fā)射模塊，包括采集電路、分析處理單邊機、供電系統(tǒng)和信號發(fā)送裝置，將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)經(jīng)過分析處理后發(fā)送給泵站的監(jiān)控系統(tǒng)。

有益效果：

管路智能監(jiān)測結(jié)構(gòu)包括壓力傳感器，這些傳感器可以監(jiān)測液體對管壁的受力；監(jiān)測結(jié)構(gòu)布置在兩截管道之間，結(jié)構(gòu)的內(nèi)徑和監(jiān)測管道的內(nèi)徑相同，足夠強度的結(jié)構(gòu)層，使得監(jiān)測結(jié)構(gòu)的使用不會影響管道的輸送液體的功能；通過管壁的小孔使傳感器的信號可以傳遞出來；利用防護層，保護傳感器和監(jiān)測結(jié)構(gòu)，使之可以長時間使用；本發(fā)明的監(jiān)測結(jié)構(gòu)離散地布置在監(jiān)測管道中間，可維護性好，可以準確定位并且更換或維修該監(jiān)測結(jié)構(gòu)不影響其他傳感器的正常工作。

附圖說明

圖1是本發(fā)明專利的智能連接件示意圖(橫截面)。

圖2是智能連接件實施例一的示意圖(剖面圖)。

圖3是智能連接件實施例一的示意圖(剖面圖)。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細描述：

實施例一

一種管路智能監(jiān)測結(jié)構(gòu)的實施例，見圖1。一種管路智能監(jiān)測結(jié)構(gòu)用于石油管道的監(jiān)測。該管道選用的材料為碳鋼16mn、其屈服強度為343mpa，管道的外徑為377mm，壁厚為55mm。它包括結(jié)構(gòu)層11、傳感器層12和防護層13(防護涂層131和壓力傳感層132)。結(jié)構(gòu)層材料為碳鋼16mn，按傳感器層設計厚為5mm，按照管材強度，計算得到結(jié)構(gòu)層11的外徑為392mm，壁厚為57.5mm。在結(jié)構(gòu)層11管壁上打一個的通孔，去毛刺，然后對結(jié)構(gòu)層11內(nèi)外表面進行噴砂處理，達到sa2.5級，以使傳感器層12能夠與結(jié)構(gòu)層11牢固結(jié)合，使結(jié)構(gòu)層外表面的3pe防腐涂層能夠與結(jié)構(gòu)層11的外表面結(jié)合牢固；然后在結(jié)構(gòu)層11內(nèi)表面制備傳感器承載層121，其中承載層為環(huán)氧樹脂層；然后在承載層121的6個方向上，均勻布置10x10的壓電薄膜傳感器122。然后在把傳感器122引線從結(jié)構(gòu)層11管壁的孔中穿出。最后在傳感器層12的表面制備防護層13，防護層的傳導層和涂層均為環(huán)氧樹脂涂層，該涂層有減摩減阻的作用，可以長時間和石油接觸并保護傳感器和監(jiān)測結(jié)構(gòu)。經(jīng)固化后，完成監(jiān)測結(jié)構(gòu)的制造。監(jiān)測結(jié)構(gòu)的兩端采用雙法蘭設計。在本實施例中，監(jiān)測結(jié)構(gòu)通過法蘭實現(xiàn)與兩端的管材的連接，完成裝配。

實施例二

一種管路智能監(jiān)測結(jié)構(gòu)的實施例。一種管路智能監(jiān)測結(jié)構(gòu)用于天然氣管道的監(jiān)測。該管道選用的材料為l245m、其屈服強度為245mpa，管道的外徑為400mm，壁厚為35mm。它包括結(jié)構(gòu)層11、傳感器層12和防護層13(防護涂層131和壓力傳感層132)。結(jié)構(gòu)層材料為不銹鋼，按傳感器層設計厚為0.6mm，防護層厚為0.4mm，按照管材強度，計算得到結(jié)構(gòu)層11的外徑為400mm，壁厚為35.5mm。在結(jié)構(gòu)層11管壁上打一個的通孔，去毛刺，然后對結(jié)構(gòu)層11內(nèi)外表面進行噴砂處理，達到sa2.5級，以使傳感器層12能夠與結(jié)構(gòu)層11牢固結(jié)合牢固，使結(jié)構(gòu)層外表面的3pe防腐涂層能夠與結(jié)構(gòu)層11結(jié)合牢固；然后在結(jié)構(gòu)層11內(nèi)表面制備傳感器承載層121，其中承載層為聚氨脂層；然后在承載層121的6個方向上，均勻布置20x20的電容式壓力傳感器122。然后在把傳感器122引線從結(jié)構(gòu)層11管壁的孔中穿出。最后在傳感器層12的表面制備防護層13，防護層的傳導層132和防護涂層131均為聚氨脂涂層，該涂層要求有減摩減阻的作用，可以長時間和天然氣接觸并保護傳感器和監(jiān)測結(jié)構(gòu)。經(jīng)固化后，完成監(jiān)測結(jié)構(gòu)的制造。監(jiān)測結(jié)構(gòu)的兩端采用雙法蘭設計。在本實施例中，監(jiān)測結(jié)構(gòu)通過卡箍式柔性管接頭實現(xiàn)與兩端的管材的連接，從而完成裝配。

所述實施例只是上述技術(shù)方案的組合之一，實際運用過程中，不同的智能連接件和數(shù)量、不同的電源模塊、不同信號傳輸系統(tǒng)和不同的信號顯示方式等不同的組合，均在本專利的保護范圍之內(nèi)。