專利名稱：一種基于振弦式傳感器的油氣管線振動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種基于振弦式傳感器的油氣管道振動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，涉及機(jī)械振動(dòng)的測(cè)量、一般的安全裝置和管道系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
長(zhǎng)輸油氣管線不可避免穿越地形地質(zhì)條件復(fù)雜、自然環(huán)境惡劣的地區(qū)，經(jīng)常遭受各類地質(zhì)災(zāi)害的影響。為了監(jiān)控地質(zhì)災(zāi)害對(duì)管道造成的風(fēng)險(xiǎn)，管道管理部門多采取對(duì)管體應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行監(jiān)測(cè)的方式，這對(duì)于滑坡、崩塌、地面塌陷、凍土等大規(guī)模土體移動(dòng)類災(zāi)害是一種非常有效的措施。但對(duì)于一些水力沖刷類災(zāi)害，如暴雨山洪、泥石流等，管道極有可能被水沖出，形成與地表面不直接接觸的懸空管段，湍急水流流經(jīng)管線時(shí)，會(huì)導(dǎo)致管線的尾流區(qū)產(chǎn)生渦旋，并且渦旋以一定的頻率在管線后側(cè)交替釋放，引起管線振動(dòng)，這一現(xiàn)象通常稱為渦激振動(dòng)，它是影響水力沖刷類作用下管線的使用壽命、引發(fā)管跨段疲勞失效的主要因素之一。單純的監(jiān)測(cè)管體應(yīng)力應(yīng)變已不能滿足管道安全防護(hù)的要求，而需要對(duì)管線的振動(dòng)頻率進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在工程振動(dòng)測(cè)試領(lǐng)域中，根據(jù)各種參數(shù)的測(cè)量方法及測(cè)量過(guò)程的物理性質(zhì)不同，測(cè)試手段與方法多種多樣，大致可分為三大類機(jī)械法、電測(cè)法和光學(xué)法。其中機(jī)械法通過(guò)將工程振動(dòng)的參量轉(zhuǎn)換成機(jī)械信號(hào)，再經(jīng)機(jī)械系統(tǒng)放大后，進(jìn)行測(cè)量、記錄，常用的測(cè)量?jī)x器有杠桿式測(cè)振儀和蓋格爾測(cè)振儀。機(jī)械法在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)較為簡(jiǎn)單方便，但能測(cè)量的頻率范圍及動(dòng)態(tài)、線性范圍窄，測(cè)試時(shí)會(huì)給工件加上一定的負(fù)荷，影響測(cè)試結(jié)果，一般僅適用于低頻大振幅振動(dòng)及扭振的測(cè)量。電測(cè)法是將工程振動(dòng)的參量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)(電動(dòng)勢(shì)、電荷及其它電量)，經(jīng)電子線路放大后顯示和記錄。這種方法靈敏度高，頻率范圍及動(dòng)態(tài)、線性范圍寬，但易受電磁場(chǎng)干擾，并隨著監(jiān)測(cè)時(shí)間的增加產(chǎn)生時(shí)漂、溫漂效應(yīng)，不適用于大型工程的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。光學(xué)法對(duì)于振動(dòng)的測(cè)量屬于非接觸精密測(cè)量，利用光波干涉原理，將工程振動(dòng)的參量轉(zhuǎn)換為光學(xué)信號(hào)，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)放大后顯示和記錄，如讀數(shù)顯微鏡和激光測(cè)振儀等。這種方法不受電磁場(chǎng)干擾，測(cè)量精度度高，可以對(duì)微小振動(dòng)進(jìn)行高精度測(cè)量。但是該方法由于具有高靈敏性，外界環(huán)境擾動(dòng)對(duì)其影響非常突出，當(dāng)光程質(zhì)量不理想時(shí)，測(cè)量將無(wú)法進(jìn)行；而且在實(shí)際應(yīng)用中很難保證入射光垂直于被測(cè)物體表面，以及目標(biāo)物體表面的不平整性，使得由目標(biāo)物返回的檢測(cè)光與參考光將不能很好的重合，這將使測(cè)量無(wú)法進(jìn)行。因此，目前該技術(shù)理論上的方法雖多，但在工程應(yīng)用中較少，主要應(yīng)用于一些精密儀器的測(cè)量和傳感器、測(cè)振儀標(biāo)定中。振弦式傳感器是目前國(guó)內(nèi)外普遍重視和廣泛應(yīng)用的一種非電量電測(cè)的傳感器。其敏感元件是一根兩端固定的金屬絲弦(一般稱為振弦)，常用彈性彈簧鋼、馬氏不銹鋼或鎢鋼制成。在受到外力F作用時(shí)，振弦內(nèi)部將產(chǎn)生一定的張力，并且根據(jù)不同的張力大小和振弦的不同長(zhǎng)度有著不同的固有振動(dòng)頻率，通過(guò)測(cè)試振弦固有振動(dòng)頻率的變化就可以確定其內(nèi)部張力的變化，進(jìn)而可獲得振弦的應(yīng)變值。振弦的固有振動(dòng)頻率f可表示為[0005]
權(quán)利要求1.一種基于振弦式傳感器的油氣管線振動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，其特征是它包括振弦式振動(dòng)監(jiān)測(cè)器、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)站、無(wú)線通訊模塊和辦公室的遠(yuǎn)程監(jiān)控中心；振弦式應(yīng)變傳感器的輸出接振弦讀數(shù)儀的輸入，振弦讀數(shù)儀的輸出接下位機(jī)的輸入，下位機(jī)的輸出接無(wú)線通訊模塊I ;無(wú)線通訊模塊II的輸出接上位機(jī)的輸入，上位機(jī)在接收到遠(yuǎn)程傳送的數(shù)據(jù)后，對(duì)其進(jìn)行分析處理，并動(dòng)態(tài)顯示管線振幅-時(shí)程曲線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于振弦式傳感器的油氣管線振動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，其特征是監(jiān)測(cè)裝置的電原理為振弦式應(yīng)變傳感器的接線端子JPl連接振弦讀數(shù)儀的接線端子JP2，振弦讀數(shù)儀的R232串口接下位機(jī)的R232串口，下位機(jī)的R232串口接無(wú)線通訊模塊I的R232串口，無(wú)線通訊模塊I由GSM天線通過(guò)無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)與另一無(wú)線通訊模塊II的GSM天線連接，該無(wú)線通訊模塊II的R232串口接上位機(jī)的R232串口，上位機(jī)的VGA 口接顯示器的VGA□。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于振弦式傳感器的油氣管線振動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，其特征是所述振弦式振動(dòng)監(jiān)測(cè)計(jì)(2)的構(gòu)成為在不銹鋼防水盒(9) 一側(cè)內(nèi)壁上固定一根金屬桿(10)，金屬桿(10)的自由端固定一個(gè)金屬塊(11)，將一支溫度補(bǔ)償型振弦式應(yīng)變傳感器(12)粘貼于金屬桿(10)表面，并通過(guò)通訊電纜(3)將測(cè)量信號(hào)引至現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)站。
專利摘要本實(shí)用新型是一種基于振弦式傳感器的油氣管線振動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置。包括振弦式振動(dòng)監(jiān)測(cè)器、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)站、無(wú)線通訊模塊和辦公室的遠(yuǎn)程監(jiān)控中心；振弦式應(yīng)變傳感器的輸出接振弦讀數(shù)儀的輸入，振弦讀數(shù)儀的輸出接下位機(jī)的輸入，下位機(jī)的輸出接無(wú)線通訊模塊Ⅰ；無(wú)線通訊模塊Ⅱ的輸出接上位機(jī)的輸入，上位機(jī)在接收到遠(yuǎn)程傳送的數(shù)據(jù)后，對(duì)其進(jìn)行分析處理，并動(dòng)態(tài)顯示管線振幅-時(shí)程曲線。本實(shí)用新型將管線的振動(dòng)頻率和加速度轉(zhuǎn)化為振弦式傳感器的應(yīng)變值，實(shí)現(xiàn)對(duì)油氣管線振動(dòng)頻率的高精度、抗干擾、性能穩(wěn)定的自動(dòng)監(jiān)測(cè)。
文檔編號(hào)G01H17/00GK202903326SQ201220598908
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月14日
發(fā)明者韓冰, 郝建斌, 譚東杰, 荊宏遠(yuǎn), 吳張中, 馬云賓, 劉建平, 鄭軍 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司