CN212988270U - 一种光栅光纤油气管道位移监测系统 - Google Patents

Abstract

一种光栅光纤油气管道位移监测系统，包括固定环，夹持底座，夹持上盖，光纤管线，应力光栅，固定环共两组，分别箍设在待测管道外表面，并经螺栓固定，每组固定环上方均设置有夹持底座，夹持底座与固定环经蜗杆升降机构连接，每组夹持底座上方均设置有夹持上盖，夹持上盖与夹持底座经螺栓压紧固定，光纤管线分别穿过每组夹持底座与夹持上盖定位拼装构成的限位槽，应力光栅设置在两组固定环之间的光纤管线中。本实用新型使用固定环将光栅光纤传感器安装在待测管道上，通过调整固定螺栓的紧固程度以达到定位目的，固定效果更好，同时便于装置的拆卸和维护，并可对光栅光纤传感器的设置位置进行调节，使传感器能够适用于复杂状况的管道。

Description

一种光栅光纤油气管道位移监测系统

技术领域

本实用新型属于管道位移监测技术领域，特别是一种光栅光纤油气管道位移监测系统。

背景技术

随着石油与天然气产量和需求量的剧增，管道运输已成为陆上油气运输的主要方式，以其运量大、占地小、封闭运输损耗低等优越性而成为首选。但由于施工缺陷、管线腐蚀老化、第三方破坏及地质灾害等原因，管道会发生位移沉降。引起屈曲、褶皱和破裂等现象，导致泄漏事故的发生，因此，对于油气管道的管体位移监测则显得十分有必要。

在现有的管道位移监测方法中，光栅光纤监测相较于传统的传感器监测，具有蠕变性小，灵敏度高，信号传输距离长，抗电磁干扰性好等特点，是一种得到广泛应用的新兴监测手段。目前的光栅光纤传感器多采用焊接、灌浆或粘结式安装方法，即采用上述手段将夹持有光栅光纤传感器的底座直接设置在待测物体上，对于油气管道，上述常用的方法起到的安装效果十分有限，焊接、灌浆等方式易导致管体强度下降，而粘结式安装法的稳定程度有限，容易因为底座的松动产生测量误差；此外，直接设置底座的光栅光纤传感器安装方式难以适用在一些结构较复杂的管道位置，如管道交叉或大直径法兰处，因此，需要一种可稳固安装传感器且能够适应多种管道结构的位移监测系统。

实用新型内容

鉴于此，本实用新型目的在于提供一种光栅光纤油气管道位移监测系统，包括固定环，夹持底座，夹持上盖，光纤管线，应力光栅；所述固定环共两组，分别箍设在待测管道外表面，并经螺栓固定；每组固定环上方均设置有所述夹持底座，夹持底座与固定环经蜗杆升降机构连接；每组夹持底座上方均设置有所述夹持上盖，夹持上盖与夹持底座经螺栓压紧固定；所述光纤管线分别穿过每组夹持底座与夹持上盖定位拼装构成的限位槽；所述应力光栅设置在两组固定环之间的光纤管线中。

进一步的，所述固定环经扣环螺栓固定，固定环沿环体上设置有至少一组固定螺栓，所述固定螺栓螺栓头垂直指向管道轴线。

进一步的，所述蜗杆升降机构包括主动蜗杆和顶升蜗杆，顶升蜗杆的运动方向在管道的径向上，主动蜗杆的运动方向垂直于顶升蜗杆的运动方向。

进一步的，所述顶升蜗杆顶部设置有限位顶珠，所述限位顶珠与夹持底座接触，并可在夹持底座与顶升蜗杆之间自由转动。

进一步的，所述固定环上部与所述夹持底座中均设置有可与主动蜗杆和顶升蜗杆配合的螺纹。

进一步的，所述主动蜗杆外壳上竖直设置有定位标尺，所述定位标尺与顶升蜗杆平行。

进一步的，所述顶升蜗杆的最大可移动距离小于定位标尺上的有效刻度的长度。

进一步的，所述夹持底座上设置有定位刻度，所述定位刻度的投影与定位标尺的投影均处在垂直于管道轴线的平面上。

进一步的，所述定位刻度的投影与定位标尺的原点刻度共水平面时，夹持底座与固定环相接触。

进一步的，所述夹持上盖经压盖螺栓压紧固定在夹持底座上方。

与现有技术相比，上述技术方案具有如下优点：

1、相对于目前的光栅光纤传感器在管道上常用的焊接、灌浆或粘结式安装方法，本实用新型使用固定环将光栅光纤传感器安装在待测管道上，并通过调整固定螺栓的紧固程度以达到定位目的，固定效果更好，同时便于装置的拆卸和维护。

2、主动蜗杆与顶升蜗杆组成的蜗杆升降机构可对夹持装置在管道径向上的位置进行调节，通过调节固定螺栓和固定环又可使得夹持装置沿管道轴旋转，从而可对光栅光纤传感器的设置位置进行调节，使传感器能够适用于复杂状况的管道。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本实用新型剖面结构示意图；

图2是本实用新型沿管道轴向剖面结构示意图；

图中1固定环，2夹持底座，3夹持上盖，4光纤管线，5应力光栅，6待测管道，11固定螺栓，12扣环螺栓，13主动蜗杆，14顶升蜗杆，15定位标尺，21限位顶珠，22定位刻度，31压盖螺栓。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步地的详细说明。

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中可以不对其进行进一步定义和解释。

参见图1，本实施例中，一种光栅光纤油气管道位移监测系统，固定环1共两组，分别箍设在待测管道6外表面，并经螺栓固定，每组固定环1上方均设置有夹持底座2，夹持底座2与固定环1经蜗杆升降机构连接，每组夹持底座2上方均设置有夹持上盖3，夹持上盖3与夹持底座2经螺栓压紧固定，光纤管线4分别穿过每组夹持底座2与夹持上盖3定位拼装构成的限位槽，应力光栅5设置在两组固定环1之间的光纤管线4中，固定环1经扣环螺栓12固定，固定环1沿环体上设置有四组固定螺栓11，固定螺栓11螺栓头垂直指向管道6轴线。蜗杆升降机构包括主动蜗杆13和顶升蜗杆14，顶升蜗杆14的运动方向在管道6的径向上，主动蜗杆13的运动方向垂直于顶升蜗杆14的运动方向，顶升蜗杆14顶部设置有限位顶珠21，限位顶珠21与夹持底座2接触，并可在夹持底座2与顶升蜗杆14之间自由转动，固定环1上部与夹持底座2中均设置有可与主动蜗杆13和顶升蜗杆14配合的螺纹，主动蜗杆13外壳上竖直设置有定位标尺15，定位标尺与顶升蜗杆14平行，顶升蜗杆14的最大可移动距离小于定位标尺15上的有效刻度的长度，夹持底座2上设置有定位刻度22，定位刻度22的投影与定位标尺15的投影均处在垂直于管道6轴线的平面上，定位刻度22的投影与定位标尺15的原点刻度共水平面时，夹持底座2与固定环1相接触，夹持上盖3经压盖螺栓31压紧固定在夹持底座2上方。

本实用新型的使用步骤为：

根据光纤管线4的长度和安装处的管道6构造选择两组固定环1在管道6上的位置，使固定环1沿管道6周向调节夹持底座2与夹持上盖3所指向的方向，以使其可以适应复杂的管道6结构；

确定夹持底座2与夹持上盖3的指向的指向后，紧固固定螺栓11和扣环螺栓12固定整个固定环1，并微调固定螺栓11，使得固定环1稳固夹持在管道6上的同时，保持两组夹持底座2与夹持上盖3具有相同的周向角度；

之后旋转主动蜗杆13，控制顶升蜗杆14在管道6径向方向上运动，使得两组夹持底座2与夹持上盖3可以避开管道6上的如接头的法兰环等障碍，随顶升蜗杆14一同运动；

定位刻度22设置在夹持底座2上，而定位标尺15设置在固定环1上的主动蜗杆13外壳上，初始状态下定位刻度22的投影与定位标尺15的原点刻度共水平面，此时夹持底座2与固定环1接触，顶升蜗杆14未产生径向位移，当旋转主动蜗杆13带动顶升蜗杆14径向运动后，夹持底座2径向运动，固定环1保持静止，使得定位刻度22同在径向运动，并使其对应的定位标尺15上的刻度同时变化，因此顶升蜗杆14的径向运动距离可由投影共面的定位标尺15与定位刻度22确定；

顶升蜗杆14顶部与夹持底座2之间由限位顶珠21支撑，顶升蜗杆14的运动方向即为夹持底座2与夹持上盖3整体的运动方向，使用限位顶珠21作支撑使得顶升蜗杆14在螺旋上升时对夹持底座2产生的扭矩被抵消，仅产生径向运动作用，从而在保证夹持底座2径向移动的同时，保持夹持底座2的稳定；

待两组夹持底座2与夹持上盖3分别上升至所需径向位置后，确保定位刻度22在定位标尺15上指示的位置相同，之后将光纤管线4分别穿过每组夹持底座2与夹持上盖3定位拼装构成的限位槽，并用压盖螺栓31将夹持上盖3固定在夹持底座2上，即可实现光纤管线4的稳定设置；当管道6出现位移时，两组夹持底座2与夹持上盖3将由设置时所固定的位置产生变化，使得透过光纤管线4内部的应力光栅5的光波长发生变化，从而被监测系统所感知，以起到监测管道6位移的作用。

在本实用新型的描述中，需指出的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，不能理解为对本实用新型的限制。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种光栅光纤油气管道位移监测系统，其特征在于，包括固定环(1)，夹持底座(2)，夹持上盖(3)，光纤管线(4)，应力光栅(5)；

所述固定环(1)共两组，分别箍设在待测管道(6)外表面，并经螺栓固定；

每组固定环(1)上方均设置有所述夹持底座(2)，夹持底座(2)与固定环(1)经蜗杆升降机构连接；

每组夹持底座(2)上方均设置有所述夹持上盖(3)，夹持上盖(3)与夹持底座(2)经螺栓压紧固定；

所述光纤管线(4)分别穿过每组夹持底座(2)与夹持上盖(3)定位拼装构成的限位槽；

所述应力光栅(5)设置在两组固定环(1)之间的光纤管线(4)中。

2.根据权利要求1所述的一种光栅光纤油气管道位移监测系统，其特征在于：所述固定环(1)经扣环螺栓(12)固定，固定环(1)沿环体上设置有至少一组固定螺栓(11)，所述固定螺栓(11)螺栓头垂直指向管道(6)轴线。

3.根据权利要求1所述的一种光栅光纤油气管道位移监测系统，其特征在于：所述蜗杆升降机构包括主动蜗杆(13)和顶升蜗杆(14)，顶升蜗杆(14)的运动方向在管道(6)的径向上，主动蜗杆(13)的运动方向垂直于顶升蜗杆(14)的运动方向。

4.根据权利要求3所述的一种光栅光纤油气管道位移监测系统，其特征在于：所述顶升蜗杆(14)顶部设置有限位顶珠(21)，所述限位顶珠(21)与夹持底座(2)接触，并可在夹持底座(2)与顶升蜗杆(14)之间自由转动。

5.根据权利要求3所述的一种光栅光纤油气管道位移监测系统，其特征在于：所述固定环(1)上部与所述夹持底座(2)中均设置有可与主动蜗杆(13)和顶升蜗杆(14)配合的螺纹。

6.根据权利要求3所述的一种光栅光纤油气管道位移监测系统，其特征在于：所述主动蜗杆(13)外壳上竖直设置有定位标尺(15)，所述定位标尺与顶升蜗杆(14)平行。

7.根据权利要求6所述的一种光栅光纤油气管道位移监测系统，其特征在于：所述顶升蜗杆(14)的最大可移动距离小于定位标尺(15)上的有效刻度的长度。

8.根据权利要求1所述的一种光栅光纤油气管道位移监测系统，其特征在于：所述夹持底座(2)上设置有定位刻度(22)，所述定位刻度(22)的投影与定位标尺(15)的投影均处在垂直于管道(6)轴线的平面上。

9.根据权利要求8所述的一种光栅光纤油气管道位移监测系统，其特征在于：所述定位刻度(22)的投影与定位标尺(15)的原点刻度共水平面时，夹持底座(2)与固定环(1)相接触。

10.根据权利要求1所述的一种光栅光纤油气管道位移监测系统，其特征在于：所述夹持上盖(3)经压盖螺栓(31)压紧固定在夹持底座(2)上方。

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