CN110715175A - 一种用于冻土区的智能监测输油气管道 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于冻土区的智能监测输油气管道，包括管道单元、保温层、若干智能监测元件、单点沉降计预、防水卷材；保温层铺贴于整个所述管道单元的外侧壁上，采用聚氨酯泡沫材料；智能监测元件分别布置在所述管道单元外侧壁上和保温层外侧；单点沉降计预埋在管道下部土层中；防水卷材铺贴在保温层外侧。本发明通过将各种智能监测元件全都安装在管体及保温层上，形成了一个用于冻土区的智能监测输油气管道，并且可以在该管道上通过智能仪器直接测量而不用监测人员到现场进行工作；同时，本发明可用于冻土区环境输油气管道的监测。及时发现管道问题，提高了输油气管道的安全性，也为监测人员带来便利。

Description

一种用于冻土区的智能监测输油气管道

技术领域

本发明涉及输油气管道，具体涉及一种用于冻土区的智能监测输油气管道。

背景技术

目前，输油气管道运输是用输油气管道作为载体的一种长距离输送液体和气体的运输方式，在石油天然气等领域起着举足轻重的作用。输油气管道运输可以节约水陆运输的中转环节，缩短运输周期，降低运输成本，提高运输效率。目前，输油气管道运输的发展趋势是:输油气管道直径不断增大，运输能力大幅度提高，输油气管道距离迅速增加，输油气管道所经过的地形和环境将变得更加复杂。对于具有易燃特性的油气运输来说，输油气管道运输有着安全、密闭等特点。这也提醒我们需要再进一步完善输油气管道的安全性和可靠性，由于输油气管道都深埋于地下，目前对于输油气管道的检测方式还需要人工埋设好元件后用监测仪器到现场进行监测，对于输油气管道产生的病害问题难以及时定位和发现。

有的输油气管道穿越高海拔岛状多年冻土区，面临来自周期性冻胀和融沉的问题。由于管道与冻土直接接触，不可避免的受到土体冻胀与融沉的影响。此外，由于管道正温运送天然气，严重影响了管道周边多年冻土的稳定。输油气管道更容易产生由于管沟融陷、管沟塌陷及冻胀翘曲等。导致输油气管道产生较大位移，甚至断管漏油的情况；且在高海拔地区进行人工现场监测工作量大，监测人员容易出现高原缺氧的不适反应。目前所设计的智能化输油气管道存在功能不全面，造价昂贵的问题。为保证冻土地区管道运营安全。需要一种更加经济，智能合理化的输油气管道来解决上述问题。

发明内容

本发明针对上述问题，提供了一种用于冻土区的智能监测输油气管道。

本发明采用的技术方案为：一种用于冻土区的智能监测输油气管道，包括管道单元、保温层、若干智能监测元件、单点沉降计预、防水卷材；保温层铺贴于整个所述管道单元的外侧壁上，采用聚氨酯泡沫材料；智能监测元件分别布置在所述管道单元外侧壁上和保温层外侧；单点沉降计预埋在管道下部土层中；防水卷材铺贴在保温层外侧。

进一步地，所述冻土区的智能监测输油气管道还包括蓄电池、无线发射器、数据处理器、数据接收器；蓄电池、无线发射器、数据处理器、数据接收器均设置在地面上的数据箱内；蓄电池、无线发射器、数据接收器分别电性连接数据处理器。

更进一步地，所述保温层上预留有安装智能化监测元件的卡槽。

更进一步地，所述智能监测元件主要包括表贴式应变计、温度传感器贴片式探头、单点沉降计。

更进一步地，所述无线发射器为基于局域网的数据发送装置，与数据处理器和蓄电池连接。

更进一步地，所述蓄电池与外部太阳能板连接，能利用太阳能供电。

更进一步地，所述数据接收器为包含智能监测元件的监测仪器的集合，分别接收各监测元件测得的数据。

本发明的优点：

本发明能够实时监测输油气管道状况，及时发现输油气管道工程的病害问题，监测人员不用到现场，远程即可监控管道运营情况，为输油气管道的监测工作提供了便利；

用于冻土区的智能监测输油气管道可以直接用于冻土地区输油气管道的运营监测，在保温层外侧设置温度探头能够监测保温层的绝热隔热效果。

结构简单，制作便利，有效减少成本。具有较好的应用推广前景。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明用于冻土区的智能监测输油气管道整体示意图；

图2是本发明表贴式应变计管道布置示意图；

图3是本发明表贴式应变计结构示意图；

图4是本发明表贴式应变计截面布置示意图；

图5是本发明温度传感器贴片式探头管道布置示意图；

图6是本发明温度传感器贴片式探头截面布置示意图。

附图标记：

1为太阳能板、2为数据箱、3为导线、4为单点沉降计、5为管道单元、9为保温层、10为防水卷材、11为内部螺丝、12为保护壳、13为表面应变计、14为观测电缆、15为管道单元表面、16为焊接处、17为安装夹具；

201为沿环向布置的表贴式应变计、202为沿轴向布置的表贴式应变计、501为沿管道外侧壁布置的温度传感器贴片式探头、502为沿保温层外侧布置的温度传感器贴片式探头。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参考图1至图6，如图1至图6所示，一种用于冻土区的智能监测输油气管道，包括管道单元、保温层、若干智能监测元件、单点沉降计预、防水卷材；保温层铺贴于整个所述管道单元的外侧壁上，采用聚氨酯泡沫材料；智能监测元件分别布置在所述管道单元外侧壁上和保温层外侧；单点沉降计预埋在管道下部土层中；防水卷材铺贴在保温层外侧。

所述冻土区的智能监测输油气管道还包括蓄电池、无线发射器、数据处理器、数据接收器；蓄电池、无线发射器、数据处理器、数据接收器均设置在地面上的数据箱内；蓄电池、无线发射器、数据接收器分别电性连接数据处理器。

所述保温层上预留有安装智能化监测元件的卡槽。

所述智能监测元件主要包括表贴式应变计、温度传感器贴片式探头、单点沉降计。

所述无线发射器为基于局域网的数据发送装置，与数据处理器和蓄电池连接，用以发送监测元件监测到的数据。

所述数据处理器用以处理监测元件监测的数据。

所述蓄电池与外部太阳能板连接，能利用太阳能供电。

所述数据接收器为包含智能监测元件的监测仪器的集合，分别接收各监测元件测得的数据。

参考图1，管道整体埋设于地下2.5m，监测元件导线沿管道外侧壁通过预留孔洞接入地面上方的数据箱内，数据箱内集合蓄电池，无线发射器，数据处理器，数据接收器。数据箱外部设有太阳能板。数据箱安装完成后锁紧密封。

参考图1，管道下部埋设单点沉降计，主要由位移计、测杆、锚板、法兰沉降盘组成。适用于测量管道下方锚头与沉降板之间土体的压缩变形产生的位移，用于长期监测和自动化测量。采用钻孔预埋方式安装；锚板安装在下部基岩上。单点沉降计工作温度在-40℃—80℃之间。采用数字检测手段，传感器集合在数据接收器里，信号可长距离传输，抗干扰能力强，防水耐用。

参考图1至图3，本发明带保温层的智能化输油管道包括：管道单元；保温层，铺贴于整个所述管道单元的外侧壁上，采用聚氨酯泡沫材料；智能监测元件，分别布置在所述管道单元外侧壁上和保温层外侧；防水卷材，铺贴在保温层外侧。

参考图2至图4，本发明管道单元外侧壁设有表贴式应变计，采用图3所示两种布置形式：图3（A）表贴式应变计201为垂直于管道轴线方向间隔90°周向阵列，该布置方式用于监测管道外侧壁由于油压产生的环向应力应变；图3（B）表贴式应变计202为平行于管道轴线方向间隔90°周向阵列，该布置方式用于监测管道的轴向变形。该表贴式应变计在管道两端焊缝附近以及管道中部分别布置，可监测管道连接焊缝附近和管道中部的应力应变。采用焊接的方式将安装座焊接于管道单元表面。将应变计的安装头装入安装夹具，用内部螺栓固定。管道单元表面用粗纱布做打磨处理，用点焊的方式固定安装夹具。最后调试完毕后在外部焊接一个保护壳，观测电缆连入数据接收器。

参考图5和图6，温度传感器贴片式探头布置示意图，温度传感

器贴片式探头采用图6所示两种布置方式：图6（A）温度传感器贴片式探头501固定于管道单元外侧壁上，用于监测管道单元外侧壁的温度；图6(B)温度传感器贴片式探头502固定于保温层外测，用于监测保温层的隔热绝热效果。不锈钢外壳将贴片探头分别呈90°环形布置，将温度数据经导线传输给数据接收器。

本发明能够智能监测输油气管道的运营状态,通过表贴式应变计能够监测输油气管道的应力应变状态,监控管道的疲劳损伤状况。温度传感器贴片式探头可以给出输油气管道的温度数据以及监测保温层的隔热绝热效果。单点沉降计能够监测管道竖向的沉降位移以及管道因冻土冻胀和融沉产生管道的弯曲和倾斜。用于冻土区的智能监测输油气管道采用无线发射器和太阳能供电技术,避免了额外的布线问题；保温层的铺贴对于管周土体起着较好的隔热作用，与防水卷材共同保证了管道单元和各监测元件的正常使用。上述各组成部分共同构成了完整的用于冻土区的智能监测输油气管道系统,为提高输油气管道的可靠性和安全性提供了强有力的保障。

本发明应对上述输油气管道运营过程中无法全面实时监测输油气管道运营数据的问题，旨在提供一种新的用于冻土区的智能监测输油气管道形式，简化输油气管道监测工作量，维护其安全性与可靠性。

为实现上述目的，本发明提出的带保温层的智能化输油管道有以下特征：

一种用于冻土区的智能监测输油气管道，包括管道单元；保温层，铺贴于整个所述管道单元的外侧壁上，采用聚氨酯泡沫材料；智能监测元件，分别布置在所述管道单元外侧壁上和保温层外侧，其中单点

沉降计预埋在管道下部土层中，智能监测元件至少包括表贴式应变计、温度传感器贴片式探头、单点沉降计；此外还包括蓄电池，无线发射器，数据处理器，数据接收器；均放置在地面上的数据箱内。无线发射器是基于局域网的数据发送装置，与数据处理器和蓄电池连接，可以将监测到的数据发送到泵站和监测站；蓄电池与地面上方的太阳能板连接，可充分利用太阳能向其它需要供电的装置提供电源；数据接收器是包含至少一种传感器的监测仪器的集合，分别接收各监测元件数据。

本发明提出的特征中，所述保温层为聚氨酯泡沫材料，可以对管道隔热绝热，且包裹防护智能监测元件；防水卷材包裹整个保温层，具有防水防腐的作用。本发明通过将监测元件集合安装在管道单元及保温层上，并通过各传感器组成的数据接收器接收数据，数据处理后发送到油气泵站和监测站的方式进行输油气管道监测，及时发现输油气管道的异常情况，提高管道的安全性。

本发明一节管长为8m，管道单元内壁半径31cm,管壁厚为2cm,保温层厚度设置为8cm，可与普通输油管道尺寸相匹配。在管道铺设中间隔200米可铺设一节本发明智能监测输油气管道，或在冻土区易发生不均匀冻胀地段铺设该智能监测输油气管道。这样既节约成本又提高监测效率。

本发明的智能监测输油气管道能够实时为监测人员提供输油气管道数据，对输油气管道的外侧壁的应力应变，管道外侧壁温度和保温层温度以及在运营中产生的沉降以及管道变形状态进行监测。可以预防输油气管道在运营时出现问题而不能及时发现的情况，且能够监测保温层的隔热绝热效果。可用于冻土地区输油气管道监测。优于目前已有的输油气管道监测措施，能有效监测输油气管道变形，维护其安全性，也为监测人员带来便利。

本发明能够实时监测输油气管道状况，及时发现输油气管道工程的病害问题，监测人员不用到现场，远程即可监控管道运营情况，为输油气管道的监测工作提供了便利；

用于冻土区的智能监测输油气管道可以直接用于冻土地区输油气管道的运营监测，在保温层外侧设置温度探头能够监测保温层的绝热隔热效果。

结构简单，制作便利，有效减少成本。具有较好的应用推广前景。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于冻土区的智能监测输油气管道，其特征在于，包括管道单元、保温层、若干智能监测元件、单点沉降计预、防水卷材；保温层铺贴于整个所述管道单元的外侧壁上，采用聚氨酯泡沫材料；智能监测元件分别布置在所述管道单元外侧壁上和保温层外侧；单点沉降计预埋在管道下部土层中；防水卷材铺贴在保温层外侧。

2.根据权利要求1所述的用于冻土区的智能监测输油气管道，其特征在于，所述冻土区的智能监测输油气管道还包括蓄电池、无线发射器、数据处理器、数据接收器；蓄电池、无线发射器、数据处理器、数据接收器均设置在地面上的数据箱内；蓄电池、无线发射器、数据接收器分别电性连接数据处理器。

3.根据权利要求1所述的用于冻土区的智能监测输油气管道，其特征在于，所述保温层上预留有安装智能化监测元件的卡槽。

4.根据权利要求1所述的用于冻土区的智能监测输油气管道，其特征在于，所述智能监测元件主要包括表贴式应变计、温度传感器贴片式探头、单点沉降计。

5.根据权利要求1或2所述的用于冻土区的智能监测输油气管道，其特征在于，所述无线发射器为基于局域网的数据发送装置，与数据处理器和蓄电池连接。

6.根据权利要求1至3任一所述的用于冻土区的智能监测输油气管道，其特征在于，所述蓄电池与外部太阳能板连接，能利用太阳能供电。

7.根据权利要求1至3任一所述的用于冻土区的智能监测输油气管道，其特征在于，所述数据接收器为包含智能监测元件的监测仪器的集合，分别接收各监测元件测得的数据。

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