压力管道焊缝破损监测传感器系统技术方案

本发明专利技术所述的压力管道焊缝破损监测传感器系统，属于传感器技术领域，特别涉及到一种压力管道焊缝破损监测传感器系统的构造设计。其特征在于包括：密封纤维布、密封环、检测装置；密封纤维布缠绕在管道焊缝处，形成纤维布环；密封环装于纤维布环的两侧，将密封纤维布紧箍在管道壁上，形成密闭空间；将检测装置装于密封纤维布上；检测装置包括：双应变箍夹持器支座、FBG应变箍传感器、滑片、盖板及楔子；FBG应变箍传感器的两端装有滑片，滑片通过盖板及楔子装于双应变箍夹持器支座上；双应变箍夹持器支座通过环氧树脂粘牢在密封纤维布上。本发明专利技术具有结构新颖、加工间便、安装使用方便、可靠性强、应用广泛等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术所述的压力管道焊缝破损监测传感器系统，属于传感器
，特别涉及到一种压力管道焊缝破损监测传感器系统的构造设计。
技术介绍
焊缝作为压力管道损伤的众多薄弱环节中的一个重要因素，对焊缝的实时安全监测也是亟需解决的难题。由于焊接工艺本身的特点，焊接接头在形成过程中经历复杂和不均匀的热过程，致使焊后接头存在较大的残余应力和变形、几何不连续和力学性能的不均匀性，在焊接接头容易产生裂纹、夹渣、气孔、咬边等焊接缺陷，减小了焊接接头承载截面的有效面积，截面应力增加，这些缺陷的存在和发展将导致压力管道失效与断裂。若能对焊缝进行在线监测，自动感知初期微小的焊缝损伤与泄漏，将更有利于掌握压力管道的安全与运营状态，及时发现事故先兆、避免突发恶性事故发生。目前比较常见的焊缝监测技术主要是焊缝探伤以及电化学方法。探伤技术有磁粉探伤、超声波探伤、X射线查伤、着色探伤和声发射探伤等，焊缝探伤不仅可以检验焊缝的质量还可以测出焊缝的高度，是最直接有效的检测手段，但这些探伤技术都只能对焊缝进行阶段性的安全检测而无法提供实时的在线安全运营监测。而电化学方法对焊缝的检测尚未普及，检测时需要对传感器进行供电，电信号传输距离、传输信号的抗干扰能力和传输介质的用电安全都难以保证，同时由于电化学方法现在多数采用人工制作的方法，检测精度和分辨率都有待改进。光纤光纤是一种性能优良的敏感元件，可通过布拉格反射波长的移动来感应外界微小应变变化，实现对结构应力、温度等参数的在线监测。它具有本质防爆、抗电磁干扰、测量精度高、集传感与传输于一体、使用方便等特点，适用于油气、化工等危险品运输管道的长距离远程监测。专利提出了一种测量管道环向应变的应变箍传感器，是一种光纤光栅传感器，可以用作压力管道环向应变监测的传感器，但应用于焊缝的监测，需要针对焊缝特点设计传感器系统，将焊缝封于密闭空间内以监测焊缝破损引起的微小定点泄漏。针对上述现有技术中所存在的问题，研究设计一种新型的压力管道焊缝破损监测传感器系统，从而克服现有技术中所存在的问题是十分必要的。
技术实现思路
鉴于上述现有技术中所存在的问题，本专利技术的目的是研究设计一种新型的压力管道焊缝破损监测传感器系统，用以解决现有技术难以实时监测、用电潜在危险、易受电磁干扰影响的问题。满足压力管道焊缝监测需求的基于光纤光栅传感技术的压力管道焊缝破损监测传感器系统是很有必要的，它将安全有效的解决焊缝实时监测方法缺失的问题、以及传感器安装的问题。本专利技术的技术解决方案是这样实现的:本专利技术所述的压力管道焊缝破损监测传感器系统；其特征在于包括:密封纤维布、密封环、检测装置；密封纤维布缠绕在管道焊缝处，形成纤维布环；密封环装于纤维布环的两侧，将密封纤维布紧箍在管道壁上，形成密闭空间；将检测装置装于密封纤维布上；本专利技术所述的检测装置包括:双应变箍夹持器支座、FBG应变箍传感器、滑片、盖板及楔子；FBG应变箍传感器的两端装有滑片，滑片通过盖板及楔子装于双应变箍夹持器支座上；双应变箍夹持器支座通过环氧树脂粘牢在密封纤维布上。本专利技术所述的密封纤维布缠绕在管道焊缝处形成纤维布环；搭接处以及密封纤维布两侧与管道接缝处通过环氧树脂系胶结剂粘牢。本专利技术所述的双应变箍夹持器支座为金属材料切割而成；双应变箍夹持器支座下部与管道的接触面为圆弧形，圆弧直径与管道外径弧度相同；沿双应变箍夹持器支座与管道的接触面的中心轴加工有一条焊缝槽；在双应变箍夹持器支座上部沿径向加工有两条贯通的滑动槽；在每条滑动槽的两侧各加工有一排上侧螺丝孔；在双应变箍夹持器支座的侧立面加工有贯通槽；在双应变箍夹持器支座靠近贯通槽的一端加工有端部微调螺丝孔，微调螺丝孔分别加工在每条滑动槽的两侧。本专利技术所述的滑片为长方形片状结构，厚度小于滑动槽的宽度；在滑片的中部加工有方孔，方孔的开空截面大于楔子的截面积；在滑片下部一端加工有光纤孔，用来与FBG应变箍传感器端头胶接；FBG应变箍传感器的两端各装有一个滑片；FBG应变箍传感器围绕过管道，两端的滑片装于滑动槽内楔子插入到贯通槽内，并穿过方孔，盖上盖板，用螺丝固定。本专利技术所述的滑动槽对称加工与焊缝槽的两侧。本专利技术所述的端部微调螺丝孔上装有长杆螺丝，长杆螺丝的前端顶在楔子上；通过旋转长杆螺丝带动楔子沿贯通槽的前进和后退，进而预控FBG应变箍传感器的预张拉。本专利技术所述的FBG应变箍传感器对称置于焊缝的两侧。安装时首先将管道焊缝附近10cm带宽范围打磨清理干净，使用密封纤维布带裹住焊缝，形成纤维布环，搭接处以及纤维布环两侧用环氧树脂系胶结剂粘牢，纤维布环两侧边缘用密封环将密封纤维布紧箍在管道壁上，形成密闭空间。在焊缝所在截面上安装双应变箍夹持器支座，使座低焊缝槽跨过焊缝凸起，用环氧树脂将夹持器支座粘牢在纤维布外。将2只FBG应变箍传感器分别通过夹持器支座上的两条滑道，对称分布于焊缝两侧。FBG应变箍传感器的安装方法是:将传感器一端滑片嵌入夹持器支座滑道的无侧立面贯通槽一端，用螺丝将盖板固定于上侧螺丝孔；将另一端滑片嵌入夹持器支座滑道的有侧立面贯通槽一端，向侧立面贯通槽插入楔子，楔子同时穿过滑片上的方孔；将光纤光栅接入解调仪，根据解调仪读数控制光纤光栅波长的增量；使用两枚长杆螺丝微调预张拉的程度，旋入支座左端一对穿透的端部微调螺丝孔，轮流旋入两枚长杆螺丝，推动楔子滑动，楔子又带动滑片前进，最后用盖板与螺丝将滑片固定在夹持器支座上，完成一只FBG应变箍传感器的安装过程。另一只FBG应变箍传感器的安装方法相同。当焊缝发生破损，内容物泄漏至纤维布与密封环构成的密闭空间内，发生膨胀，密封纤维布外的FBG应变箍传感器将监测到这种环向变形，通过光纤光栅解调仪传入计算机，显示报警。本专利技术的优点是显而易见的，主要表现在: 1、本专利技术解决了焊缝实时在线监测方法缺失的问题；2、本专利技术解决了现有光纤光栅应变箍传感器无法监测焊缝附近密闭环境变化的问题，使之应用范围也更广泛；本专利技术保证了压力管道焊缝破损发生的微小泄漏可检性，制作与安装简便、具有预张拉可控制、适宜批量生产等优点。本专利技术具有结构新颖、加工间便、安装使用方便、可靠性强、应用广泛等优点，其大批量投入市场必将产生积极的社当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压力管道焊缝破损监测传感器系统；其特征在于包括：密封纤维布(1)、密封环(2)、检测装置；密封纤维布(1)缠绕在管道焊缝处形成纤维布环；密封环(2)装于纤维布环的两侧，将密封纤维布紧箍在管道壁上，形成密闭空间；将检测装置装于密封纤维布上；所述的检测装置包括：双应变箍夹持器支座(3)、FBG应变箍传感器(4)、滑片(5)、盖板(6)及楔子(7)；FBG应变箍传感器(4)的两端装有滑片(5)，滑片(5)通过盖板(6)及楔子(7)装于双应变箍夹持器支座(3)上；双应变箍夹持器支座(3)通过环氧树脂粘牢在密封纤维布(1)上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王桂萱，夏梦颖，任亮，
申请(专利权)人：大连大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21