CN113984898A - 一种外置式油气管道在线腐蚀监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种外置式油气管道在线腐蚀监测装置，包括防护外壳、管道、端口盘、橡胶垫套、弹簧钢丝、弹簧弧片、连杆、加强筋板、圆套、底座、连接罩、导波监测换能器、螺旋弹簧丝、气弹簧、第一连接座、第二连接座、压力传感器、无线发射模块、数据分析模块、阀门和探头。该装置整体具有良好的抗冲击、减震的效果，当受到外部冲击时，可进行弹性缓冲，降低冲击力对内部监测结构造成的损伤，同时可保证管道腐蚀实时监测的正常运作，实现设备可靠性和全生命周期成本最优化，为管道智能化建设提供了基础保障。
Description
技术领域
本发明涉及油气管道技术领域，尤其是一种外置式油气管道在线腐蚀监测装置。
背景技术
在油气管道的长期运行过程中，由于内外介质(水，空气，酸，碱等)的作用会发生腐蚀，严重时导致穿孔甚至泄露，造成安全事故和经济损失，因此，管道腐蚀防护工作显得尤为重要，而腐蚀监测是其中的重要环节。
目前，现有的管道腐蚀监测装置一般暴露在外面，易受环境影响，监测结构缺乏保护，难以保证装置的安全运行，增多检修频次，加大作业难度；同时，外界冲击力会干扰监测装置的正常工作，易导致监测数据部分缺失出现错误，降低了监测结果的准确性。
本发明利用弹性连接防护结构和内部监测结构，增加装置整体的稳定性，当受到外界冲击时，保证监测装置能够安全高效监测管道腐蚀情况，便于油气田掌握准确监测数据，为管道智能化管理提供了技术支撑。
发明内容
在本实施例中提供了一种外置式油气管道在线腐蚀监测装置，用于解决现有管道监测设备缺乏防护以及抗冲击的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种外置式油气管道在线腐蚀监测装置，主要由防护外壳、管道、橡胶垫套、导波监测换能器、螺旋弹簧丝、气弹簧、压力传感器、无线发射模块、数据分析模块和探头组成；所述防护外壳包裹在管道的外部，所述防护外壳的两端内壁与管道外壁之间均设置有橡胶垫套，所述防护外壳的内部设置有8个螺旋弹簧丝和4个气弹簧，所述防护外壳内壁、两个所述橡胶垫套以及所述管道外壁之间形成正压腔室；所述防护外壳的底部中心处固定安装有连接罩，所述连接罩的内部设置有电池、无线发射模块和数据分析模块，所述管道的外壁上套设有导波监测换能器，所述导波监测换能器与数据分析模块(18)电性连接，所述数据分析模块电性连接有无线发射模块，所述管道的底部固定嵌合安装有压力传感器，所述压力传感器电性连接至数据分析模块。
进一步地，所述橡胶垫套与端口盘的侧壁固定连接，所述橡胶垫套的一端固定套接在管道的外壁上。
进一步地，所述橡胶垫套的内部呈环形阵列设置有50-70个弹簧钢丝，所述弹簧钢丝与橡胶垫套固定连接。
进一步地，所述螺旋弹簧丝的一端与防护外壳的内壁固定连接，所述螺旋弹簧丝的另一端与管道的外壁固定连接。
进一步地，所述气弹簧的一端与第一连接座铰接，所述第一连接座固定安装在防护外壳的内壁上，所述气弹簧的末端与第二连接座铰接，所述第二连接座固定安装在管道的外管壁上。
进一步地，所述第一连接座和所述第二连接座均为橡胶软座。
进一步地，所述防护外壳的底部固定连接有两个连杆，所述连杆的底部套设有圆套，所述圆套的内壁与连杆的外壁之间固定连接有4个弹簧弧片。
进一步地，所述连杆的顶端两侧均固定连接有加强筋板，所述加强筋板与防护外壳的底部固定连接。
进一步地，所述圆套的底部固定连接有底座，所述底座的四周均匀开设有10个安装孔；
进一步地，所述防护外壳内壁轴向上划分为五个区域，各区域周向上均设有探头，同一截面相邻探头在圆周方向的夹角θ为30～60°，第Ⅰ、Ⅴ区域轴向上相邻探头间距L1范围为100～500mm，第Ⅱ、Ⅳ区域周向上设一列探头，第Ⅲ区域轴向上相邻探头间距L2范围为100～300mm。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明采取弹性连接防护结构与监测结构，构成稳定的管道腐蚀监测装置，减缓冲击力对整体的破坏，增长设备安全使用周期，节约成本。
(2)本发明利用防护结构保护监测结构，降低外界环境对腐蚀监测过程的影响，保证腐蚀监测数据的完整性和准确性，为腐蚀防护工作提供可靠的基础数据，对管道安全运行具有重要意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的方案，下面将对实施例或现有技术描述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的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明一种实施例的整体结构示意图；
图2为本发明一种实施例的防护外壳内部结构示意图；
图3为本发明一种实施例的橡胶垫套与弹簧钢丝结构示意图；
图4为本发明一种实施例的橡胶垫套截面结构示意图；
图5为本发明一种实施例的圆套内部结构示意图；
图6为本发明一种实施例的工作原理示意图；
图7为本发明一种实施例的探头分布示意图。
图8为本发明一种实施例的探头分布截面示意图。
图中：1、防护外壳；2、管道；3、端口盘；4、橡胶垫套；401、弹簧钢丝；5、弹簧弧片；6、连杆；7、加强筋板；8、圆套；9、底座；10、连接罩；11、导波监测换能器；12、螺旋弹簧丝；13、气弹簧；14、第一连接座；15、第二连接座；16、压力传感器；17、无线发射模块；18、数据分析模块；19、阀门；20、探头。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本发明中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。
此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本实施例中的管道监测装置可以用于各种油气管道，例如，在本实施例提供了如下一种输油管道，本实施例中的管道监测装置可以用于如下输油管道。
一种耐腐蚀的输油管道，包括内螺纹、管道、外螺纹，管道的一端设有内螺纹，另一端设有外螺纹，管道的最外层上设有高密度的聚乙烯层，聚乙烯层的下表面上粘附有硬质聚氨酯泡沫塑料层，硬质聚氨酯泡沫塑料层的下表面上粘接有钢带，钢带的下表面上粘接有用聚全氟乙丙烯层，聚全氟乙丙烯层的下表面上粘附有乙丙橡胶绝缘层，乙丙橡胶绝缘层的下表面上热压有纤维包带层，纤维包带层是下表面上粘附有铜丝编织层，铜丝编织层上粘接有不锈钢材料制作的金属层，高密度聚乙烯层的厚度为1-1.2毫米，钢带的两面都涂有防腐蚀的涂料层。工作原理：在管道上设有高密度的聚乙烯层能够提高保护层的硬度和防止地下水的渗透到金属层上，在聚乙烯层的下表面上设有硬质聚氨酯泡沫塑料层能够保证管道内的温度，具有良好的保温性能，不会突变产生极大的温度反差，避免管道内流体能量的损失，减缓管体自身的损伤，在钢带的两面上都设有涂料层使钢带具有防腐蚀的性能，使其与聚全氟乙丙烯层和硬质聚氨酯泡沫塑料层的粘接更加的紧密稳固，该聚全氟乙丙烯层耐高低温性能好，可在-250～200℃环境下长期使用，耐磨性好，自润滑性能优良，电绝缘性能优异，并且不受工作环境、湿度、温度和频率的影响，具有良好的耐电弧性，具有较高的阻燃性和耐腐蚀性，金属层上设有的纤维包带层和铜丝编织层构成了一个绝缘层，有效的阻止静电和具有优良的阻燃性，可增长管道服役年限，减少经济损失。
当然本实施例也可以用于其他结构的输油管道。在此不再一一赘述，下面对本发明实施例的管道监测装置进行介绍。
请参阅图1-8所示，一种外置式油气管道在线腐蚀监测装置，主要由防护外壳1、管道2、橡胶垫套4、导波监测换能器11、螺旋弹簧丝12、气弹簧13、压力传感器16、无线发射模块17、数据分析模块18和探头组成20；所述防护外壳1包裹在管道2的外部，通过防护外壳1进行保护，用于保护内部的监测结构以及元件；所述防护外壳1的两端内壁与管道2外壁之间均设置有橡胶垫套4，橡胶垫套4用于两端连接位置的封堵，进行封闭，同时其采用柔软材料进行制成，不会影响形变运动，整体的使用效果较好，所述防护外壳1的内部设置有8个螺旋弹簧丝12和4个气弹簧13，通过螺旋弹簧丝12和气弹簧13实现弹性连接，在受到冲击时可进行弹性缓冲；所述防护外壳1内壁、两个所述橡胶垫套4以及所述管道2外壁之间形成正压腔室，正压腔室内部具有气体，形成正压环境，配合压力传感器16可进行气压的传感，判断防护的密封性，进行密封保护，同时具有抗冲击能力，还可起到防尘、防潮的作用；所述防护外壳1的底部中心处固定安装有连接罩10，所述连接罩10的内部设置有电池、无线发射模块17和数据分析模块18，连接罩10为电池、无线发射模块17和数据分析模块18提供了安装的空间，所述管道2的外壁上套设有导波监测换能器11，所述导波监测换能器11与数据分析模块18电性连接，所述数据分析模块18电性连接有无线发射模块17；所述防护外壳1上安装有阀门19，通过阀门19可进行充入气体，使得内部形成正压；所述管道2的底部固定嵌合安装有压力传感器16，所述压力传感器16电性连接至数据分析模块18，压力传感器16可进行气压的传感，从而判断防护密封性，提供结果反馈。
整个装置可设计成弯型，可适用于弯管结构，具体在防护外壳1上进行改进。
所述橡胶垫套4与端口盘3的侧壁固定连接，所述橡胶垫套4的一端固定套接在管道2的外壁上，橡胶垫套4用于整个装置两端与管道2之间的密封，保证防护密封性。
所述橡胶垫套4的内部呈环形阵列设置有50-70个弹簧钢丝401，所述弹簧钢丝401与橡胶垫套4固定连接，其中弹簧钢丝401作为内部的骨架结构，为橡胶垫套4整体提供支撑的作用。
所述螺旋弹簧丝12的一端与防护外壳1的内壁固定连接，所述螺旋弹簧丝12的另一端与管道2的外壁固定连接，实现了防护外壳1与管道2之间的弹性连接，起到弹性缓冲作用。
所述气弹簧13的一端与第一连接座14铰接，所述第一连接座14固定安装在防护外壳1的内壁上，所述气弹簧13的末端与第二连接座15铰接，所述第二连接座15固定安装在管道2的外管壁上，气弹簧13用于辅助螺旋弹簧丝12的弹性，实现了弹性连接安装，当受到外界影响时，整体抗干扰能力增强。
所述第一连接座14和所述第二连接座15均为橡胶软座，其采用橡胶软座用于安装，提供了一定的弹性形变能力，避免影响气弹簧前后方向的弹性缓冲。
所述防护外壳1的底部固定连接有两个连杆6，所述连杆6的底部套设有圆套8，所述圆套8的内壁与连杆6的外壁之间固定连接有4个弹簧弧片5，进一步提高了弹性连接的效果，便于提供弹性缓冲的功能。
所述连杆6的顶端两侧均固定连接有加强筋板7，所述加强筋板7与防护外壳1的底部固定连接。
所述圆套8的底部固定连接有底座9，所述底座9的四周均匀开设有10个安装孔，可使得底座9与外部的安装面进行固定，提供了固定安装的孔位。
所述防护外壳1的内壁轴向上划分为五个区域，各区域周向上均设有探头20，同一截面相邻探头20在圆周方向的夹角θ为30～60°，第Ⅰ、Ⅴ区域轴向上相邻探头20间距L1范围为100～500mm，第Ⅱ、Ⅳ区域周向上设一列探头20，第Ⅲ区域轴向上相邻探头20间距L2范围为100～300mm，可进行四周全面的检测传感，探头20连接至数据分析模块18，用于数据的分析。
使用方法：整个管道2监测装置在进行使用时，包裹在管道2的外部进行监测，其中导波监测换能器11套在管道2外壁，其中橡胶垫套4固定套在管道2的外部，进行密封，在进行安装后，通过在防护外壳1上的阀门19，充入正压气体，然后关闭阀门19，使得正压腔室内部具有正压环境；
其中底座9固定安装在地面上以及其他安装面上，在监测时，探头20进行均匀的管道检测传感，导波监测换能器11进行传感监测，将信号传递到数据分析模块18中，进一步通过无线发射模块17发送到外部，进行实时监测；
整体具有较好的防护效果，在受到外部冲击时，防护外壳1可进行一定的移动，在进行移动时，使得螺旋弹簧丝12、气弹簧13产生弹性形变，进行缓冲，降低冲击力影响，实现缓冲，进一步具有圆套8，同时其中连接了弹簧弧片5，通过压缩弹簧弧片5，也同样具有缓冲效果；
同时两端采用橡胶垫套4进行封闭，通过其自身的柔软性，不会影响防护外壳1的移动，使用效果较好。
涉及到电路和电子元器件和模块均为现有技术，本领域技术人员完全可以实现，无需赘言，本发明保护的内容也不涉及对于软件和方法的改进。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)
1.一种外置式油气管道在线腐蚀监测装置，其特征在于：主要由防护外壳(1)、管道(2)、橡胶垫套(4)、导波监测换能器(11)、螺旋弹簧丝(12)、气弹簧(13)、压力传感器(16)、无线发射模块(17)、数据分析模块(18)和探头(20)组成；
所述防护外壳(1)包裹在管道(2)的外部，所述防护外壳(1)的两端内壁与管道(2)外壁之间均设置有橡胶垫套(4)，所述防护外壳(1)的内部设置有螺旋弹簧丝(12)和气弹簧(13)，所述防护外壳(1)内壁、两个所述橡胶垫套(4)以及所述管道(2)外壁之间形成正压腔室；
所述防护外壳(1)的底部中心处固定安装有连接罩(10)，所述连接罩(10)的内部设置有电池、无线发射模块(17)和数据分析模块(18)，所述管道(2)的外壁上套设有导波监测换能器(11)，所述导波监测换能器(11)与数据分析模块(18)电性连接，所述数据分析模块(18)电性连接有无线发射模块(17)，所述防护外壳(1)上安装有阀门(19)，所述管道(2)的底部固定嵌合安装有压力传感器(16)，所述压力传感器(16)电性连接至数据分析模块(18)。
2.根据权利要求1所述的一种外置式油气管道在线腐蚀监测装置，其特征在于：所述橡胶垫套(4)与端口盘(3)的侧壁固定连接，所述橡胶垫套(4)的一端嵌套在管道(2)的外壁上。
3.根据权利要求1所述的一种外置式油气管道在线腐蚀监测装置，其特征在于：所述橡胶垫套(4)的内部呈环形阵列设置有弹簧钢丝(401)，所述弹簧钢丝(401)与橡胶垫套(4)固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种外置式油气管道在线腐蚀监测装置，其特征在于：所述螺旋弹簧丝(12)的一端与防护外壳(1)的内壁固定连接，所述螺旋弹簧丝(12)的另一端与管道(2)的外壁固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种外置式油气管道在线腐蚀监测装置，其特征在于：所述气弹簧(13)的一端与第一连接座(14)铰接，所述第一连接座(14)固定安装在防护外壳(1)的内壁上，所述气弹簧(13)的末端与第二连接座(15)铰接，所述第二连接座(15)固定安装在管道(2)的外管壁上。
6.根据权利要求5所述的一种外置式油气管道在线腐蚀监测装置，其特征在于：所述第一连接座(14)和所述第二连接座(15)均为橡胶软座。
7.根据权利要求1所述的一种外置式油气管道在线腐蚀监测装置，其特征在于：所述防护外壳(1)的底部固定连接有两个连杆(6)，所述连杆(6)的底部设有圆套(8)，所述圆套(8)的内壁与连杆(6)的外壁之间固定连1接有弹簧弧片(5)。
8.根据权利要求7所述的一种外置式油气管道在线腐蚀监测装置，其特征在于：所述连杆(6)的顶端两侧均固定连接有加强筋板(7)，所述加强筋板(7)与防护外壳(1)的底部固定连接。
9.根据权利要求7所述的一种外置式油气管道在线腐蚀监测装置，其特征在于：所述圆套(8)的底部固定连接有底座(9)，所述底座(9)的四周均匀开设有安装孔。
10.根据权利要求1所述的一种外置式油气管道在线腐蚀监测装置，其特征在于：所述防护外壳(1)内壁轴向上划分为五个区域，各区域周向上均设有探头(20)，同一截面相邻探头(20)在圆周方向的夹角为30～60°，第Ⅰ、Ⅴ区域轴向上相邻探头(20)间距范围为100～500mm，第Ⅱ、Ⅳ区域周向上设一列探头(20)，第Ⅲ区域轴向上相邻探头(20)间距范围为100～300mm。
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