CN109297458B - 油气管道应力应变监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油气管道应力应变监测装置，包括管道，管道的外壁上沿着轴向间隔设置有多个应变自动监测元件，管道上沿着轴向还间隔设置有多个肉眼定性观察组件，各应变自动监测元件与各肉眼定性观察组件一一对应配对成组；肉眼定性观察组件包括对接成环状件的第一半圆件和第二半圆件，环状件套接于管道上，第一半圆件和第二半圆件的一端转动连接，第一半圆件的另一端设置有第一标识件，第二半圆件的另一端设置有第二标识件；第一标识件和第二标识件上设置有相对应的位置标记，管道的凸起应力应变迫使位置标记发生移动。本发明提供的油气管道应力应变监测装置，消除自动检测周期过长带来的潜在隐患。

Description

油气管道应力应变监测装置

技术领域

本发明涉及监测技术，具体涉及一种油气管道应力应变监测装置。

背景技术

油气管道在运行过程中，由于设计、施工以及工作环境变化等等原因会导致发生各种应力变形，进而导致液流阻力、承载等发生变化，严重会导致管道破裂乃至起火等事故，如此在运行过程中势必需要定期对油气管道进行检测以确保安全运行。

现有技术中对管道外壁的应变进行检测的方法包括电阻检测法、光学检测法以及超声检测法，如授权公告号为CN207335616U，授权公告日为2018年 5月8日，名称为《一种埋地管道径向变形检测仪》的实用新型专利，其提供的就是电阻检测法，其原理在于设置一个滑动电阻器，滑动电阻器的滑片跟随管道的外壁发生移动，使得其电阻发生变化，如此量化变形幅度。又如授权公告号为CN203857939U，授权公告日为2014年10月1日，名称为《一种适用于高温环境的管道应变实时检测器及检测系统》的实用新型专利，其提供的就是光学检测法。现有技术中各种检测方法的不足之处在于，其检测需要自动检测设备，检测时耗时较长，这使得现有技术中检测的周期较长，一般为半年一次，部分为一年一次甚至更长，这就导致了若管道在某一次检测后立即应变，其在下一次检测之前一直带伤工作，带来了较大的潜在隐患。

发明内容

本发明的目的是提供一种油气管道应力应变监测装置，以解决技术中的上述不足之处。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种油气管道应力应变监测装置，包括管道，所述管道的外壁上沿着轴向间隔设置有多个应变自动监测元件，其特征在于，

所述管道上沿着轴向还间隔设置有多个肉眼定性观察组件，各所述应变自动监测元件与各所述肉眼定性观察组件一一对应配对成组，每组中所述应变自动监测元件与所述肉眼定性观察组件相对布置；

所述肉眼定性观察组件包括对接成环状件的第一半圆件和第二半圆件，所述环状件套接于所述管道上，所述第一半圆件和第二半圆件的一端转动连接，所述第一半圆件的另一端设置有第一标识件，所述第二半圆件的另一端设置有第二标识件；

所述第一标识件和第二标识件上设置有相对应的位置标记，所述管道的凸起应力应变迫使所述位置标记发生移动。

上述的油气管道应力应变监测装置，所述管道上包裹有功能层，所述功能层上间隔设置有多个凹槽，各组所述应变自动监测元件和各所述肉眼定性观察组件与各所述凹槽一一对应卡接。

上述的油气管道应力应变监测装置，所述环状件的外圆处设置有轴向延伸筒，所述轴向延伸筒贴合于所述功能层的外壁上。

上述的油气管道应力应变监测装置，所述应变自动监测元件为镍钢薄片，所述镍钢薄片贴合于所述管道的外壁上，所述镍钢薄片固接于所述管道上。

上述的油气管道应力应变监测装置，还包括自动检测机构，所述自动检测机构用于对所述应变自动监测元件进行检测。

上述的油气管道应力应变监测装置，所述自动检测机构为电阻测量机构、光学检测机构或者超声检测机构。

上述的油气管道应力应变监测装置，所述第一标识件包括标识面，所述标识面上设置有刻度尺，所述第二标识件为标识尖锐件，所述标识尖锐件布置于所述刻度尺的零刻度上。

上述的油气管道应力应变监测装置，所述第一半圆件上设置有背离所述管道方向的第一延伸部，所述第二半圆件上设置有背离所述管道方向的第二延伸部，所述第一标识件设置于所述第一延伸部上，所述第二标识件设置于所述第二延伸部上；

所述第一延伸部和第二延伸部的长度大于所述管道的半径。

上述的油气管道应力应变监测装置，所述第一半圆件和第二半圆件上与转动连接的相对的另一侧具有预留间隙。

上述的油气管道应力应变监测装置，所述第一半圆件上设置有第一磁吸件，所述第二半圆件上设置有第二磁吸件，所述第一磁吸件和第二磁吸件之间设置有所述预留间隙。

在上述技术方案中，本发明提供的油气管道应力应变监测装置，同时设置供自动检测的应变自动监测元件和肉眼定性观察组件，如此可以在日常工作中仅凭肉眼作出是否应变到危险程度的定性判断，并据此进行自动检测以确定实际情况，这样消除自动检测周期过长带来的潜在隐患。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的油气管道应力应变监测装置的径向剖视图；

图2为图1的A向简图；

图3为图2中C处的局部放大图；

图4为本发明实施例提供的油气管道应力应变监测装置的轴向剖视图；

图5为本发明另一个实施例提供的油气管道应力应变监测装置的径向剖视图；

图6为图5中B处的局部放大图。

附图标记说明：

1、管道；2、应变自动监测元件；3、第一半圆件；4、第二半圆件；5、第一标识件；6、第二标识件；7、功能层；8、凹槽；9、轴向延伸筒；10、第一延伸部；11、第二延伸部；12、第一磁吸件；13、第二磁吸件；14、放大传动机构；15、预留间隙。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

如图1-6所示，本发明实施例提供的一种油气管道应力应变监测装置，包括管道1，所述管道1的外壁上沿着轴向间隔设置有多个应变自动监测元件2，所述管道1上沿着轴向还间隔设置有多个肉眼定性观察组件，各所述应变自动监测元件2与各所述肉眼定性观察组件一一对应配对成组，每组中所述应变自动监测元件2与所述肉眼定性观察组件相对布置；所述肉眼定性观察组件包括对接成环状件的第一半圆件3和第二半圆件4，所述环状件套接于所述管道1上，所述第一半圆件3和第二半圆件4的一端转动连接，所述第一半圆件3的另一端设置有第一标识件5，所述第二半圆件4的另一端设置有第二标识件6；所述第一标识件5和第二标识件6 上设置有相对应的位置标记，所述管道1的凸起应力应变迫使所述位置标记发生移动。

具体的，管道1上设置有两种不同类型的用于检测管道1发生应力应变的检测结构：应变自动监测元件2和肉眼定性观察组件，其中，应变自动监测元件2用于监测管道1的变形幅度以供相应的自动检测机构进行检测，管道1上可以仅设置应变自动监测元件2，也可以同时设置应变自动检测元件和对应的自动检测机构，应变自动监测元件2及对应的自动检测机构如背景技术部分所述，可以为电阻检测法、光学检测法以及超声检测法中的任意一种，优选的，所述应变自动监测元件2为镍钢薄片，所述镍钢薄片贴合于所述管道1的外壁上，所述镍钢薄片固接于所述管道1上。其为现有技术，可以参考CN207335616U、CN203857939U、CN201561826U、 CN105318198B等等现有技术，不一一赘述。本实施例设置的应变自动监测元件2，当肉眼观察组件观察到管道1发生肉眼可见的标识变化后，通过自动检测机构对其进行检测，其目的在于获取精确的量化的变化数值。

本实施例提供的肉眼定性观察组件，用于对管道1的应力应变进行肉眼可以观察的定性变化，一般的，管道1的应变变形幅度超过1％就较为危险，即10cm的管道1，变形幅度超过1mm，油气管道1的尺寸远远超过 10cm，肉眼难以直接进行变形幅度观测的原因在于，管道1圆形的外壁面上1％的微凹或微凸变形凭肉眼有可能可以辨认出异常，但是无法肯定是否变形，判断的错误率过高，本实施例通过肉眼定性观察组件，将这一肉眼难以确定的变形幅度通过标识件间的相对移动表现出来，使得可以通过肉眼进行定性观察，具体结构上，肉眼定性观察组件包括对接成环状件的第一半圆件3和第二半圆件4，所述环状件套接于所述管道1上，所述第一半圆件3和第二半圆件4的一端转动连接，所述第一半圆件3的另一端设置有第一标识件5，所述第二半圆件4的另一端设置有第二标识件6，所述第一标识件5和第二标识件6上设置有相对应的位置标记，所述管道1的凸起应力应变迫使所述位置标记发生移动。结构上，第一标识件5和第二标识件6的一部分相重叠以形成位置标记，最简单的，第一标识件5的一个部位与第二标识件6的一个部分相重合、贴合或者抵接，如此当第一标识件5和第二标识件6发生相对运动时，这个重合、贴合或者抵接就会背离运动，如此形成肉眼可以明显可以观察到的型号，又或者第一标识件5 和第二标识件6上的一者设置一个尺度标识，如所述第一标识件5包括标识面，所述标识面上设置有刻度尺，所述第二标识件6为标识尖锐件，所述标识尖锐件如指针布置于所述刻度尺的零刻度上，指针在初始状态布置在刻度条的零刻度处，肉眼观察当指针偏离零刻度处即表明两者发生了相对运动，也即管道1发生了形变；再或者第一标识件5和第二标识件6上的一者设置一个显眼的标记，如红色、黄色或者绿色的线，另一者设置一个杆状结构覆盖该标记，当杆状结构偏离该标记使得该标记露出时即为发生运动了。显然的，第一标识件5和第二标识件6只要设置肉眼直接可以观察而无需进行主管经验判断的结构即可实现运动与否的判断，而运动与否则有管道1的变形确定。

本实施例提供的肉眼定性观察组件，其另一个功能在于通过杠杆效应放大管道1的形变数值，由于第一半圆件3和第二半圆件4形成环状件外套在管道1上，此时若管道1外壁局部凸起，其势必顶起第一半圆件3和/ 或第二半圆件4，从而导致第一标识件5和第二标识件6发生相对运动，在这过程中，由于第一半圆件3和第二半圆件4一端通过转轴转动连接，如此若第一半圆件3的中部发生0.5mm的移动，那么其另一端会发生1mm 左右的移动，根据变形位置的不同，具有一倍多到几倍的杠杆放大效果不等。如前所述，油气管道1有害的变形幅度在1mm以上，这个幅度的变形带动第一标识件5和第二标识件6的运动，由于杠杆效应，第一标识件5 和第二标识件6的移动幅度会超过1mm，大概率会超过2mm，这个尺寸的移动加上显眼的位置标记足以被肉眼观察到。

本发明提供的再一个实施例中，进一步的，所述第一半圆件3上设置有背离所述管道1方向的第一延伸部10，所述第二半圆件4上设置有背离所述管道1方向的第二延伸部11，所述第一标识件5设置于所述第一延伸部10上，所述第二标识件6设置于所述第二延伸部11上；所述第一延伸部10和第二延伸部11的长度大于所述管道1的半径，第一延伸部10和第二延伸部11的作用在于提高杠杆比例，如第一延伸部10和第二延伸部11 的长度等于管道1的半径，此时若管道1圆心正上方发生凸起形变，由于两个延伸部的存在，将杠杆比例由原先的2倍左右提升到三倍左右。

进一步的，第一半圆件3和第二半圆件4的另一端通过弹性件如弹性条相连，如此设置的作用在于，第一半圆件3和第二半圆件4上设置有第一标识件5和第二标识件6的一端没有连接结构，如此振动、热胀冷缩或者环境因素等外力可能导致第一半圆件3和第二半圆件4发生运动，如此在管道1没有发生凸起变形的情况下第一标识件5和第二标识件6发生了移动，弹性件降低外力导致的误移动的概率。

本实施例中，由于油气管道1的长度一般极长，所以应变自动监测元件2与肉眼定性观察组件都是间隔一段距离设置一个，两个配对成组，每组的应变自动监测元件2与肉眼定性观察组件布置在管道1的同一段上，如此保证检测的是同一部位的形变状况。

需要说明的是，本发明提供的肉眼定性观察组件仅可观察管道1外壁凸起的形变，其余的形变依旧需要依靠现有技术中其它的观测技术。

本发明实施例提供的油气管道1应力应变监测装置，同时设置供自动检测的应变自动监测元件2和肉眼定性观察组件，如此可以在日常工作中仅凭肉眼作出是否应变到危险程度的定性判断，并据此进行自动检测以确定实际情况，这样消除自动检测周期过长带来的潜在隐患。

本发明提供的再一个实施例中，进一步的，第一半圆件3和第二半圆件4上设置有标识件的一端的内侧设置有容纳槽，应变自动监测元件2布置于该容纳槽中，如此使得应变自动监测元件2与肉眼定性观察组件严格的检测的是管道1的同一部分，使得肉眼定性观察组件观察到的结果严格有效。

本发明提供的另一个实施例中，进一步的，所述管道1上包裹有功能层7，功能层7为使用时包裹在管道1外壁上的各种功能结构，如保温层、防腐层、加强层等等结构，由于这些功能层7的存在，难以直接检测管道 1自身的形变，如此在功能层7上间隔设置有凹槽8，各组所述应变自动监测元件2和各所述肉眼定性观察组件与各所述凹槽8一一对应卡接，通过凹槽8使得应变自动监测元件2与肉眼定性观察组件直接连接到管道1的外壁上，从而实现对管道1外壁凸起变形的检测。

更进一步的，所述环状件的外圆处设置有轴向延伸筒9，所述轴向延伸筒9贴合于所述功能层7的外壁上，其作用在于，轴向延伸筒9覆盖了功能层7与环状件之间的间隙，防止了环境中的漂浮物等进入到间隙卡住环状件。

再进一步的，功能层7的外壁上设置有轴向槽，轴向延伸筒9布置于该轴向槽中，也即轴向槽和凹槽8的轴向截面为T形，轴向延伸筒9和环状件的轴向截面也为T形，如此设置可以使得轴向延伸筒9不凸出于功能层7，维持管道1和功能层7外壁外观上的平整性。

再进一步的，轴向延伸筒9的厚度小于轴向槽的厚度，也即轴向延伸筒9的内壁与轴向槽的底壁不接触，两者之间具有一个空间，这样设置的作用在于，降低轴向槽和凹槽8的壁面轴向延伸筒9和环状件的接触面积，降低环状件被卡住而无法运动的概率。

本发明提供的再一个实施例中，进一步的，所述第一半圆件3和第二半圆件4上与转动连接的相对的另一侧具有预留间隙15，即在第一标识件 5和第二标识件6之外，第一半圆件3和第二半圆件4在该侧不相连，预留间隙15降低两者在该侧干涉的概率，使得运动较为顺畅。

更进一步的，所述第一半圆件3上设置有第一磁吸件12，所述第二半圆件4上设置有第二磁吸件13，所述第一磁吸件12和第二磁吸件13之间设置有所述预留间隙15，该预留间隙15的尺寸被配置为，此时第一磁吸件12和第二磁吸件13不接触却有磁吸力，如此设置带来了两个额外的技术效果，其一，相互不接触的情况下提供了连接力，降低了因为振动而导致第一半圆件3和第二半圆件4意外相对运动的概率，即误报的概率；其二更为重要的，磁吸的性能使得当第一磁吸件12和第二磁吸件13间的距离变远时，其相互间的吸引力会指数级变小，如此使得第一标识件5和第二标识件6间的运动距离远大于管道1变形所带来的对应幅度，形成了一个放大效果，使得第一标识件5和第二标识件6间的相对运动更为显著，便于观察。

本发明提供的再一个实施例中，进一步的，如图5-6所示，还设置有放大传动机构14 ，具体结构上，放大传动机构14 包括第一延伸部10的一端固接的一个指示针，同时第一延伸部10的一端转动连接一个圆盘，圆盘上设置有指示线，圆盘的边缘部分设置有啮合齿，第二延伸部11的一端设置有齿条，齿条与所述圆盘边缘处的啮合齿相啮合，如此第一半圆件3和第二半圆件4的相对运动会带来齿条与圆盘的传动，从而使得指示针在指示线上发生移动，这里指示针和指示线实质就是第一标识件5和第二标识件6，这里再设置一套传动机构的用处在于，进一步通过该传动机构放大变形效果，齿轮传动的传动比可以做得较大，如此可以将0.5mm乃至更小的变形通过两次放大变的肉眼可见。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (8)

1.一种油气管道应力应变监测装置，包括管道，所述管道的外壁上沿着轴向间隔设置有多个应变自动监测元件，其特征在于，

所述管道上沿着轴向还间隔设置有多个肉眼定性观察组件，各所述应变自动监测元件与各所述肉眼定性观察组件一一对应配对成组，每组中所述应变自动监测元件与所述肉眼定性观察组件相对布置；

所述肉眼定性观察组件包括对接成环状件的第一半圆件和第二半圆件，所述环状件套接于所述管道上，所述第一半圆件和第二半圆件的一端转动连接，所述第一半圆件的另一端设置有第一标识件，所述第二半圆件的另一端设置有第二标识件；

所述第一标识件和第二标识件上设置有相对应的位置标记，所述管道的凸起应力应变迫使所述位置标记发生移动，

所述管道上包裹有功能层，所述功能层上间隔设置有多个凹槽，各组所述应变自动监测元件和各所述肉眼定性观察组件与各所述凹槽一一对应卡接。

2.根据权利要求1所述的油气管道应力应变监测装置，其特征在于，所述环状件的外圆处设置有轴向延伸筒，所述轴向延伸筒贴合于所述功能层的外壁上。

3.根据权利要求1所述的油气管道应力应变监测装置，其特征在于，所述应变自动监测元件为镍钢薄片，所述镍钢薄片贴合于所述管道的外壁上，所述镍钢薄片固接于所述管道上。

4.根据权利要求1所述的油气管道应力应变监测装置，其特征在于，还包括自动检测机构，所述自动检测机构用于对所述应变自动监测元件进行检测。

5.根据权利要求4所述的油气管道应力应变监测装置，其特征在于，所述自动检测机构为电阻测量机构、光学检测机构或者超声检测机构。

6.根据权利要求1所述的油气管道应力应变监测装置，其特征在于，所述第一标识件包括标识面，所述标识面上设置有刻度尺，所述第二标识件为标识尖锐件，所述标识尖锐件布置于所述刻度尺的零刻度上。

7.根据权利要求1所述的油气管道应力应变监测装置，其特征在于，所述第一半圆件上设置有背离所述管道方向的第一延伸部，所述第二半圆件上设置有背离所述管道方向的第二延伸部，所述第一标识件设置于所述第一延伸部上，所述第二标识件设置于所述第二延伸部上；

所述第一延伸部和第二延伸部的长度大于所述管道的半径。

8.根据权利要求1所述的油气管道应力应变监测装置，其特征在于，所述第一半圆件和第二半圆件上与转动连接的相对的另一侧具有预留间隙。