井架应力监测光纤光栅传感器机械结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种井架应力监测光纤光栅传感器机械结构，包括应变底片，所述应变底片两端为夹紧块，中部为弹性片，夹紧块与弹性片之间为内凹的弧形结构，弹性片上开有用于安装光纤光栅的半圆槽，光纤光栅位于两夹紧块之间，光纤光栅延伸到夹紧块外的部分为光纤缆，夹紧块上设置有定位通孔。本实用新型专利技术既满足井架应力监测的监测范围，又具有足够的强度适应井架恶劣的工作条件和自然环境，能有效传递被测井架杆件应变量。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种井架应力监测光纤光栅传感器机械结构，包括应变底片，所述应变底片两端为夹紧块，中部为弹性片，夹紧块与弹性片之间为内凹的弧形结构，弹性片上开有用于安装光纤光栅的半圆槽，光纤光栅位于两夹紧块之间，光纤光栅延伸到夹紧块外的部分为光纤缆，夹紧块上设置有定位通孔。本技术既满足井架应力监测的监测范围，又具有足够的强度适应井架恶劣的工作条件和自然环境，能有效传递被测井架杆件应变量。【专利说明】井架应力监测光纤光栅传感器机械结构
本技术涉及一种光纤光栅传感器机械结构，尤其涉及一种井架应力监测光纤 光栅传感器机械结构。
技术介绍
随着我国经济的蓬勃发展，对能源的需求是日益增加，石油作为最重要的能源之 一，越来越受到重视。石油的开采量也是空前的巨大，钻机井架的使用率更是日益增多。钻 机井架在石油开采过程中如果出现问题将会给生产带来影响，轻则影响生产进度，重则造 成停产，甚至人员伤亡。我国现在注重以人为本，尤其重视安全生产。为了确保石油开采工 作的顺利安全进行，钻机井架的性能和安全性就必须得到保障。对于首次投入使用的新品 井架、重点井、超深井的在役钻机井架，以及承载能力已降级的陈旧井架，在起升下放、卡钻 遇阻、特种作业等高载荷工况下，对井架承载能力实时监测具有重要意义。 目前国内钻机井架的检测方法都为单点式井架结构局部检测法。所采用的测试手 段多为电阻应变片，测试数据采集系统有頂P采集系统、iotech采集系统、BDI无线采集系 统等。例如中国专利号"201320685319. 3"公开的可吸附式钢结构应力测试集线器，【公开日】 为 2014-05-14。 虽然应力测试采集系统由有线数据传输发展到无线数据传输，但是在测试方法上 没有本质变化，电阻应变片测试依然存在以下瓶颈：1)电子元件易老化，无法真正实现长期 监测；2)测点数量受限，增加测点则需要增加测试及采集设备，从而增加测试成本；3)受环 境因素影响大，不防爆、易受电磁干扰、容易受到阴雨天影响稳定性较差，在较高60°以上 和较低温度0°以下较难正常工作。 因此，要想全方位、永久地对钻机井架进行监测，则需从根本上改变测试手段，打 破传统电阻应变片的测试瓶颈，研制更加科学、合理、经济的钻机井架检测方法。
技术实现思路
本技术的目的在于解决井架应力监测光纤光栅传感器易受损的问题，提供一 种结构简单且能满足应力监测范围的光纤光栅传感器机械结构。本技术既满足井架应 力监测的监测范围，又具有足够的强度适应井架恶劣的工作条件和自然环境，能有效传递 被测井架杆件应变量。 为实现上述目的，本技术采用的技术方案如下： -种井架应力监测光纤光栅传感器机械结构，其特征在于：包括应变底片，所述应 变底片两端为夹紧块，中部为弹性片，夹紧块与弹性片之间为内凹的弧形结构，弹性片上开 有用于安装光纤光栅的半圆槽，光纤光栅位于两夹紧块之间，光纤光栅延伸到夹紧块外的 部分为光纤缆，夹紧块上设置有定位通孔。 所述光纤光栅两端通过粘接固定在应变底片上。 所述弧形结构对称设置在弹性片两侧，弧形结构一侧与弹性片连为一体，另一侧 与夹紧块连为一体。 所述夹紧块通过螺钉穿过所述定位通孔与被测件粘块连接和定位。 所述光纤缆均套设有强化塑胶管。 所述弹性片厚度为5-8mm。 所述弧形结构的弧形半径18_20mm，厚度5_6mm。 采用本技术的优点在于： 一、本技术包括应变底片，所述应变底片两端为夹紧块，中部为弹性片，夹紧 块与弹性片之间为内凹的弧形结构，弹性片上开有用于安装光纤光栅的半圆槽，光纤光栅 位于两夹紧块之间，光纤光栅延伸到夹紧块外的部分为光纤缆，夹紧块上设置有定位通孔， 采用此结构，既满足井架应力监测的监测范围，又具有足够的强度适应井架恶劣的工作条 件和自然环境，利用弧形弹性机械结构，能有效传递被测井架杆件应变量。 二、本技术中，所述光纤光栅两端通过粘接固定在应变底片上，光纤光栅两粘 接固定，避免外拉压力对光纤光栅影响。 三、本技术中，所述弧形结构对称设置在弹性片两侧，弧形结构一侧与弹性片 连为一体，另一侧与夹紧块连为一体，对称设置和一体结构，提高弹性效果。 四、本技术中，所述夹紧块通过螺钉穿过所述定位通孔与被测件粘块连接和 定位，采用此结构，与被测件连接和拆卸简单方便。 五、本技术中，所述光纤缆均套设有强化塑胶管，采用此结构，提高了光纤缆 的受力强度。 六、本技术中，所述弹性片厚度为5-8_，所述弧形结构的弧形半径18-20_， 厚度5-6mm，采用此弹性片具有较大的强度避免弯曲变形，此弧形结构能有效传感被测件的 应变变化，并且制作工艺简单非常适合量化加工生产。 综上，本技术可以应用于石油井架状态安全监测以及承载能力测试，该结构 形式简单，易于生产制造，且不易损坏。用于井架应力监测能降低生产事故的发生，尤其是 确保降级井架在临界工况下的安全运行，具有非常重要的意义和广泛的应用前景。 【专利附图】【附图说明】 图1为本技术结构示意图 图中标记为：1、弹性片；2、光纤光棚；3、固定端点；4、弧形结构；5、光纤缆；6、夹 紧块；7、定位通孔。 【具体实施方式】 实施例1 -种井架应力监测光纤光栅传感器机械结构，包括应变底片，所述应变底片两端 为夹紧块6,中部为弹性片1，夹紧块6与弹性片1之间为内凹的弧形结构4,弹性片1上开 有用于安装光纤光栅2的半圆槽，光纤光栅2位于两夹紧块6之间，光纤光栅2延伸到夹紧 块6外的部分为光纤缆5,夹紧块6上设置有定位通孔7。 本技术的优选实施方式为，所述光纤光栅2两端通过粘接固定在应变底片 上。 本技术的又一优选实施方式为，所述弧形结构4对称设置在弹性片1两侧，弧 形结构4 一侧与弹性片1连为一体，另一侧与夹紧块6连为一体。 本技术的又一优选实施方式为，所述夹紧块6通过螺钉穿过所述定位通孔7 与被测件粘块连接和定位。 本技术的又一优选实施方式为，所述光纤缆5均套设有强化塑胶管。所述弹 性片1厚度为5-8_。所述弧形结构4的弧形半径18-20_，厚度5-6_。 实施例2 下面结合附图进一步说明本技术的技术方案。 如图1所示，本技术所述的光纤光栅应变传感机械结构，包括应变底片，应变 底片包括弹性片1、光纤光栅2,弹性片1中轴位置刻有半圆槽，光纤光栅2安置于所述半圆 槽内，光纤光栅的两固定端均通过硅粘剂粘固，硅粘剂位于光纤光栅2的左右两固定端点 3,且两硅粘剂的粘合间隔长度为90 - 100mm，并在硅粘剂处涂有凝胶，通过室温干燥固化， 光纤缆均套入强化塑胶管起保护作用，应变底片通过螺钉、定位通孔7与被测件粘块连接 和定位，最终通过弧形结构4的变形使光纤光栅随之产生形变。 具体操作步骤：（a)将光纤光栅2穿入中轴线位置刻有半圆槽弹性片1内，光纤光 栅2安置在半圆槽中，使光纤光栅2位于弹性片正中位置；(b)将硅粘剂粘合在光纤光栅2 左固定端点处，使其与弹性片1半圆槽贴合紧密，再涂凝胶，让其自然干燥凝固；（c本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种井架应力监测光纤光栅传感器机械结构，其特征在于：包括应变底片，所述应变底片两端为夹紧块（6），中部为弹性片（1），夹紧块（6）与弹性片（1）之间为内凹的弧形结构（4），弹性片（1）上开有用于安装光纤光栅（2）的半圆槽，光纤光栅（2）位于两夹紧块（6）之间，光纤光栅（2）延伸到夹紧块（6）外的部分为光纤缆（5），夹紧块（6）上设置有定位通孔（7）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王浚璞，万夫，周咏琳，刘炯，李斯雨，高原，胡晨，李文超，张洁，黄胜，
申请(专利权)人：中国石油集团川庆钻探工程有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51