CN113738960B

CN113738960B - 一种可显示管道堵塞位置的智能输送管道

Info

Publication number: CN113738960B
Application number: CN202110917733.1A
Authority: CN
Inventors: 金崇阳; 褚展宙; 陈江慧; 刘跃明; 褚展鹏; 霍福磊
Original assignee: Linhai Weixing New Building Materials Co Ltd
Current assignee: Linhai Weixing New Building Materials Co Ltd
Priority date: 2021-08-11
Filing date: 2021-08-11
Publication date: 2023-04-11
Anticipated expiration: 2041-08-11
Also published as: CN113738960A

Abstract

本发明公开了一种可显示管道堵塞位置的智能输送管道，包括从内到外依次设置的内层管、钢丝增强层、抗压层、光纤带层以及外层管，其中，钢丝增强层、抗压层均为单层或多层；本发明采用光纤带共挤的方式，将预先制备好的光纤带与集输管道巧妙结合，利用集输管温度的变化，判断管道堵塞位置。可以在发生堵塞情况时，快速定位堵塞位置，只需要定点开挖，简单修复即可恢复运行，简单高效。此外，由于光纤本身可靠性高，可以在恶劣环境下工作，不受温度、湿度、酸碱度的影响，经久耐用，并且在使用时不需要对电磁场进行屏蔽，使用灵敏度高，检测方便。

Description

一种可显示管道堵塞位置的智能输送管道

技术领域

本发明属于智能输送管道领域，具体应用于集输油领域，涉及一种可显示管道堵塞位置的智能输送管道，可以利用光纤信号变化，判断管道堵塞位置。

背景技术

石油输运过程中的管道堵塞问题一直是石油工业中的常见问题。一旦管道发生堵塞后，及时的定位管道堵塞的位置是解决问题的关键，若不能及时定位，则会给石油行业造成严重的损失。油田集输管线长度往往都是十数公里，甚至是几十公里，在运行过程中，以往情况如果发生堵塞情况，完全没有办法确定堵塞位置。只能通过加压方式强行疏通，极易造成管路爆管，造成石油资源浪费的同时，还有污染环境的风险。因此，开发出一种能提供堵塞发生后准确定位的方法十分必要。

发明内容

有鉴于此，本发明采用光纤带共挤的方式，将预先制备好的光纤带与集输管道巧妙结合，利用集输管温度的变化，判断管道堵塞位置。可以在发生堵塞情况时，快速定位堵塞位置，只需要定点开挖，简单修复即可恢复运行，简单高效。

集输管道发生堵塞时，堵塞位置上游，石油堆积，由于石油缓慢流失，下游管道温度会明显低于上游管道。温度的变化，会影响共挤在智能管道内的光纤带信号的传输，通过分析信号变化，可以简便而准确的找到具体堵塞位置。

鉴于此，本发明提出一种显示管道堵塞位置的智能输送管道，采用如下的技术方案：

一种可显示管道堵塞位置的智能输送管道，其特征在于，包括从内到外依次设置连接的内层管、钢丝增强层、抗压层、光纤带层以及外层管，

所述内层管，通过加热挤出方式成型，材质为聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚醚醚酮中的一种；

所述钢丝增强层，采用高强度镀铜钢丝，配合热熔胶使用，缠绕角度为30-60°，单层或者多层；

所述抗压层，采用热塑性纤维预浸带缠绕而成，预浸带基体树脂与内层管相同，纤维材质为：芳纶纤维、碳纤维，缠绕角度为40-70°，单层或多层；

所述光纤带层，主要由光纤与纤维带组成，纤维带采用纤维编制的方式成型，其材质为玻璃纤维、芳纶纤维、碳纤维以及金属纤维中的一种或两种；

所述外层管通过加热挤出方式成型，材质为聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚醚醚酮。

进一步的，智能输送管道单根长度300-1000m，管道之间通过金属扣压管件进行连接。

进一步的，管道进行连接过程中需要先将接口处外层材料剥离，具体为沿着光纤带分布位置，割开一条长方形开口，将光纤带取出，将割出的长方形外层材料加热后，重新填回到开口处，两根管道裸露的光纤带通过光纤连接器进行连接，进行连接前，光纤带需套上一根热收缩管，完成连接后加热使其收缩，用以保护光纤连接器。

进一步的，所述光纤带为一条沿管道轴向方向设置的直线型光纤带，所述光纤带层，主要由光纤与纤维带组成，共五层，内层为传输层，由一根光纤组成；第二层为防水层，由四层防水带绕包而成，防水带材质为生料带；第三层为增强层，由钢丝编织而成，其防护作用，同时具有较高拉伸强度；第四层为防护层，由ETFE挤出成型；最外层为纤维带，采用纤维编织的方式成型，其材质为玻璃纤维、芳纶纤维、碳纤维以及金属纤维中的一种或两种，光纤感受温度变化的原理是反射光信号的变化，通过光纤测温设备后，经过分析可以显示温度的变化。

进一步的，智能输送管道的一端光纤外接光纤测温设备，用于发射及接受光信号，经光处理系统处理后，得到整条智能输送管道沿途的温度分布。

本发明还提供了一种可显示管道堵塞位置的智能输送管道的具体制备方法，包括如下步骤：

（1）通过加热挤出的方式，挤出内层管；

（2）通过多层共挤的方式，在内层管上挤出热熔胶，采用缠绕的方式在内层管上缠绕高强度镀铜钢丝，作为第一道增强层，缠绕角度为30-60°，组成钢丝增强层；

（3）通过编织的方式，将纤维增强层编织在钢丝增强层外侧，编织锭数为16或32个，作为抗压层；

（4）在抗压层外表面，共挤一条光纤带，利用热熔胶固定，光纤带沿着管材轴向呈一条直线排布，光纤带提前制备好，具体结构为：共五层，内层为传输层，由一根光纤组成；第二层为防水层，由四层防水带绕包而成，防水带材质为生料带；第三层为增强层，由钢丝编织而成，其防护作用，同时具有较高拉伸强度；第四层为防护层，由ETFE挤出成型；最外层为纤维带，采用纤维编织的方式成型，其材质为玻璃纤维、芳纶纤维、碳纤维以及金属纤维中的一种或两种；

（5）通过加热挤出的方式，挤出外层管。

与现有技术相比，本发明的一种可显示管道堵塞位置的智能输送管道具有以下有益效果：

本发明提供了一种智能输送管道，通过管道发生堵塞时光纤信号的变化，能够快速定位发生堵塞的位置，减少维修成本，提高维修效率，并且可以对管道输送情况提供实时监控，防堵于未然，光纤根据反射光信号的变化，通过光纤测温设备后，经过分析可以显示温度的变化；此外，由于光纤本身可靠性高，可以在恶劣环境下工作，不受温度、湿度、酸碱度的影响，经久耐用，并且在使用时不需要对电磁场进行屏蔽，使用灵敏度高，检测方便。

附图说明

图1 为本发明智能输送管道结构示意图。

实施方式

为进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下：

如图1所示，本发明提出的一种可显示管道堵塞位置的智能输送管道，包括从内到外依次设置的内层管1、钢丝增强层2、抗压层3、光纤带层4以及外层管5，其中，钢丝增强层、抗压层以及纤维增强层均为单层或多层；具体的，

内层管，通过加热挤出方式成型，材质为聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚醚醚酮中的一种，本实施例优选聚乙烯；所述钢丝增强层，采用高强度镀铜钢丝，配合热熔胶使用，缠绕角度为30-60°，单层或者多层，本实施例优选缠绕角度45°，多层设置；所述光纤带层，光纤带为一条沿管道轴向方向设置的直线型光纤带，所述光纤带层，主要由光纤与纤维带组成，共五层，内层为传输层，由一根光纤组成；第二层为防水层，由四层防水带绕包而成，防水带材质为生料带；第三层为增强层，由钢丝编织而成，其防护作用，同时具有较高拉伸强度；第四层为防护层，由ETFE挤出成型；最外层为纤维带，纤维带采用纤维编制的方式成型，其材质为玻璃纤维、芳纶纤维、碳纤维以及金属纤维中的一种或两种，本实施例优选玻璃纤维编制而成；所述抗压层，采用热塑性纤维预浸带缠绕而成，预浸带基体树脂与内层管相同，纤维材质为：芳纶纤维、碳纤维，缠绕角度为40-70°，单层或多层，本实施例优选，缠绕角度为50°，多层设置；所述外层管通过加热挤出方式成型，材质为聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚醚醚酮，本实施例优选聚乙烯。

本发明中光纤带为一条沿管道轴向方向设置的直线型光纤带，所述光纤带一端外接于光纤测温设备，用于发射及接受光信号，经光处理系统处理后，得到整条智能输送管道沿途的温度分布。光纤感受温度变化是基于反射光信号的变化，通过光处理系统后，可以显示温度的变化，根据变化点光信号的检测，就可以具体确定发生堵塞的位置。

实际工作中，智能输送管道单根长度300-1000m，管道之间通过金属扣压管件进行连接。进行连接过程中需要先将接口处外层材料剥离，具体为沿着光纤带分布位置，割开一条长方形开口，将光纤带取出，将割出的长方形外层材料加热后，重新填回到开口处，两根管道裸露的光纤带通过光纤连接器进行连接，进行连接前，光纤带需套上一根热收缩管，完成连接后加热使其收缩，用以保护光纤连接器。需要说明的是，光纤连接器所在位置固定，后期可以排除该处位置的信号干扰，不影响整体精度。

本实施例还提供了一种可显示管道堵塞位置的智能输送管道的具体制备方法，包括如下步骤：

（1）通过加热挤出的方式，挤出内层管；

（2）通过多层共挤的方式，在内层管上挤出热熔胶，采用缠绕的方式在内层管上缠绕钢丝，作为第一道增强层，缠绕角度为30-60°，本实施例优选50°，作为钢丝增强层；

（5）通过加热挤出的方式，挤出外层管。

光纤测温原理是光的拉曼散射，激光器在光脉冲调制器作用下，发出特定频率的脉冲光，由于光的拉曼散射，会有部分带有温度信息的光子返回到光耦合器中，经过光处理系统处理后，可以得出相应位置的温度信息。

具体在使用时，光纤感受反射光信号的变化，并将信号传导给光纤测温设备，光纤测温设备将采集信号转换成数字信号，经过分析可以显示温度的变化，在控制显示装置上显示。正常在没有发生堵塞时，此时采集的信号为正常信号，控制显示装置上将存储该正常信号作为标准值，当发生堵塞时，堵塞位置上游，石油堆积，由于石油缓慢流失，下游管道温度会明显低于上游管道。温度的变化，会影响共挤在智能管道内的光纤带信号的传输，相应堵塞位置的传感器探头传输来的信号同标准值相比，在显示装置上就会有较大的波动。由于光速为一常数，根据变化点光信号的检测，就可以具体确定发生堵塞的位置，就可较准确的定位管道堵塞的位置，从而可以实现精准疏通，降低维修成本。

此外，根据实际管道的情况，可以进行模拟试样实验，采用跟实际管道同样的材质，外接循环泵，确定好流体的成分及流速，连接好外部信号收集系统，进行模拟实验。通过人工实验手段，控制堵塞面积的大小，可调节堵塞面积依次从10％、30％、50％直到100％，然后分别采集管道内温度变化情况，再根据测量得到的管道温度变化情况，建立管道堵塞面积与应力变化的关系。最后进行实际现场检测，将采集的信息与上述实验模拟的关系进行对比，可初步判断管道堵塞的面积，进而可以及时准确的采取措施。

本发明提供的一种智能输送管道，通过管道发生堵塞时光纤信号的变化，能够快速定位发生堵塞的位置，减少维修成本，提高维修效率，并且可以对管道输送情况提供实时监控，防堵于未然；此外，由于光纤本身可靠性高，可以在恶劣环境下工作，不受温度、湿度、酸碱度的影响，经久耐用，并且在使用时不需要对电磁场进行屏蔽，使用灵敏度高，检测方便。

Claims

1.一种可显示管道堵塞位置的智能输送管道，其特征在于，包括从内到外依次设置连接的内层管、钢丝增强层、抗压层、光纤带层以及外层管，

所述外层管通过加热挤出方式成型，材质为聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚醚醚酮；

所述光纤带为一条沿管道轴向方向设置的直线型光纤带，所述光纤带层，主要由光纤与纤维带组成，共五层，内层为传输层，由一根光纤组成；第二层为防水层，由四层防水带绕包而成，防水带材质为生料带；第三层为增强层，由钢丝编织而成，起防护作用，同时具有较高拉伸强度；第四层为防护层，由ETFE挤出成型；最外层为纤维带，采用纤维编织的方式成型，其材质为玻璃纤维、芳纶纤维、碳纤维以及金属纤维中的一种或两种;

所述智能输送管道的一端光纤外接光纤测温设备，用于发射及接受光信号，经光处理系统处理后，得到整条智能输送管道沿途的温度分布。

2.根据权利要求1所述的一种可显示管道堵塞位置的智能输送管道，其特征在于，智能输送管道单根长度300-1000m，管道之间通过金属扣压管件进行连接。

3.根据权利要求2所述的一种可显示管道堵塞位置的智能输送管道，其特征在于，进行连接过程中需要先将接口处外层材料剥离，具体为沿着光纤带分布位置，割开一条长方形开口，将光纤带取出，将割出的长方形外层材料加热后，重新填回到开口处，两根管道裸露的光纤带通过光纤连接器进行连接，进行连接前，光纤带需套上一根热收缩管，完成连接后加热使其收缩，用以保护光纤连接器。

4.一种根据权利要求1所述的可显示管道堵塞位置的智能输送管道的具体制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）通过加热挤出的方式，挤出内层管；

（4）在抗压层外表面，共挤一条预先制备好的光纤带，利用热熔胶固定，光纤带沿着管材轴向呈一条直线排布；

（5）通过加热挤出的方式，挤出外层管。