一种海底管道冲刷试验中悬空长度发展实时监测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种海底管道冲刷试验中悬空长度发展实时监测装置及方法，涉及海底管道冲刷悬空长度试验测量领域，包括海底管道和悬空判别传感器，海底管道布设于实验海床上，实验海床设于实验水槽底部；多个悬空判别传感器等间距布设与海底管道底部，悬空判别传感器通过电线连接有数据采集器，数据采集器与电脑相连。本发明专利技术提供了一种降低管道限制、可浑水条件下工作、易于实现的海底管道冲刷试验中悬空长度发展实时监测装置及其使用方法。长度发展实时监测装置及其使用方法。长度发展实时监测装置及其使用方法。

【技术实现步骤摘要】
一种海底管道冲刷试验中悬空长度发展实时监测装置及方法


[0001]本专利技术涉及一种海底管道冲刷悬空长度试验测量装置，具体涉及一种海底管道冲刷试验中悬空长度发展实时监测装置及方法。

技术介绍

[0002]本部分的描述仅提供与本申请公开相关的背景信息，而不构成现有技术。
[0003]海底管道是用于海上油气资源输送的主要方式，在复杂水动力影响下，因管道局部冲刷影响而发生悬空，且悬空段顺管线方向上逐渐扩展，导致管线悬空长度之间增加，这对管道的结构稳定造成了重要影响。因此实时掌握管线的悬空长度对于保障管道的安全运行是极为重要的。
[0004]海底管道局部冲刷物理模型试验是用于预测管线冲刷悬空扩展的主要研究手段，在试验中管线悬空长度发展的实时测量是试验中主要的关注问题。目前相关的测量方法有管内实时拍摄技术和水上实时拍摄技术。但管内实时拍摄技术因拍摄设备的限制对管径有最低尺寸要求，且其与水上实时拍摄技术一样，在水深大或浑水时，均因水体浑浊而无法准确辨别悬空发展位置。
[0005]对于水下海底管道冲刷悬空长度发展测量，目前相关的测量方法有管内实时拍摄技术和水上实时拍摄技术。但管内实时拍摄技术因拍摄设备的限制对管径有最低尺寸要求（管径大于10cm），且其与水上实时拍摄技术在水深大或浑水时，均因水体浑浊而无法准确辨别悬空发展情况。
[0006]应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的
技术介绍
部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供了一种降低管道限制、可浑水条件下工作、易于实现的海底管道冲刷试验中悬空长度发展实时监测装置及其使用方法。
[0008]本专利技术为实现上述目的所采取的技术方案为：一种海底管道冲刷试验中悬空长度发展实时监测装置，包括，海底管道，海底管道布设于实验海床上，实验海床设于实验水槽底部；悬空判别传感器；其特征在于，多个悬空判别传感器等间距布设与海底管道底部，悬空判别传感器通过电线连接有数据采集器，数据采集器与电脑相连。
[0009]本专利技术通过对一种海底管道冲刷试验中悬空长度发展实时监测装置整体的设计，采用泥沙材料做成的实验海床设置于实验水槽底部，并在实验水槽内注入水体，海底管道放置于实验海床上，且海底管道底部除悬空段外均位于实验海床以下，海底管道设置有悬空段与无悬空段进行对照。多个悬空悬空判别传感器等间距布设与海底管道底部，悬空判
别传感器通过电线连接有数据采集器，数据采集器与电脑相连。单个悬空判别传感器会将实时数据通过数据采集器传送到电脑进行数据分析；对于本装置多个悬空判别传感器，在测量过程中，电脑会将各个悬空判别传感器采集到的实时数据进行记录，并通过临界数据进行对比分析，即可得到不同时刻整个海底管道悬空段的悬空判别传感器编号范围，再根据各个悬空判别传感器布置间距情况，进而可以得到不同时刻海底管道悬空长度，从而达到冲刷悬空长度实时监测的目的。
[0010]相较于现有技术采用管内实时拍摄技术因拍摄设备的限制对管径有最低尺寸要求，本专利技术通过将悬空判别传感器设于海底管道底部，可以大大降低对海底管道尺寸的限制要求，以扩大对不同类型海底管道的检测范围，进而使得更多海底管道得以进行实时监控；同时，本装置安装维护相较于现有技术更加简单，便于工作人员对其进行安装，有利于后期对本装置和海底管道的维护和保养；此外，相较于现有技术的水上实时拍摄技术，本装置设置于实验海床上，海底洋流相较于水面波浪较小且流速稳定，可以降低海浪拍打或紊流冲击造成损坏的几率，以提高整体装置的使用寿命。
[0011]根据本专利技术一实施例所示，悬空判别传感器包括发射端光纤与接收端光纤，发射端光纤一端与接受端光纤一端相对设置；发射端光纤另一端设有发光二极管，接收端光纤另一端设有光敏三极管。
[0012]交流电通过光源供电电路与发光二极管相连接，发光二极管产生红光会通过发射端光纤传出，发射端光纤一端与接收端光纤一端相对设置。若发射端光纤与接收端光纤之间介质为水体时，发射端光纤发射出的红光会被接收端光纤接受，接收端光纤连接有光敏三极管，光敏三极管会将接收到的红光形成放大电流，同时电流数据会通过数据采集器传递给电脑进行数据分析；若发射端光纤与接收端光纤之间介质为泥沙时，发射端光纤所发出的红光会被泥沙阻挡大部分，接收端光纤接受到的光量强度较小，进而导致光敏三极管输出电流为零或很小，进而可以通过电流大小来判断传感器在水中或者在泥沙中。
[0013]相较于现有技术管内实时拍摄技术和水上实时拍摄技术均在水深大或浑水时会因水体浑浊而无法准确辨别悬空发展位置，本专利技术的悬空判别传感器采用光敏收发来判断是否出现悬空，使得整体装置可以在浑浊水中或深海中可实时对悬空位置进行精确定位，进而测得不同时刻管道悬空长度。
[0014]根据本专利技术一实施例所示，海底管道底部设置有内凹槽，悬空判别传感器设于内凹槽中，发射端光纤和接收端光纤向下突出海底管道。
[0015]通过在海底管道底部内侧开设内凹槽的方式，不仅能够利用悬空判别传感器采用光敏收发来判断是否出现悬空，同时内凹槽的设计可实现在海底管道铺设的时候，利用内凹槽与海床泥沙接触量增大，对海底管道底部起到加固稳定的效果，降低海底管道底部出现悬空可能性；此外，可降低在出现悬空的情况下，由于悬空关系泥沙均可从内凹槽排出，流经海底管道的水体沿管道表面流动，内凹槽的设计可引导部分水流在沿管道表面流动的过程中进入到内凹槽内，特别是沿海底管道底部表面流动的水体，这样能够利用水流来对内凹槽内部起到一定冲洗效果，进而提高悬空判别传感器判断精准性也避免内凹槽内部存在泥沙粘附残留导致误判的可能性；另外，利用管道底部水流经过，部分水体能够进入到内凹槽内部对内凹槽内部冲刷保证内部水体可见度的手段下，水体进入并排出内凹槽可引起内凹槽内部水流流动的不稳定，进而降低悬空状态下水生生物进入到内凹槽内部的可能
性。
[0016]本专利技术还提供了一种海底管道冲刷试验中悬空长度发展实时监测方法，包括以下步骤：S1：将所有设备安装准备完毕；S2：交流电通过光源供电电路与发光二极管相连接，发光二极管产生红光，红光经过发射端光纤传传出；S3：当发射端光纤与接收端光纤之间介质为水体时，红光被接收端光纤接收，然后经过光敏三极管形成放大电流，电流数据通过数据采集器输出至电脑；S4：当发射端光纤与接收端光纤之间介质为泥沙时，红光被泥沙大部分阻挡，接收端光纤接收光量强度较小，导致电流为零或很小；S5：位于海底管道底部的多个悬空判别传感器，会将同一时刻各个位置的电流强度均输出至电脑，点汇各传感器的电流强度图；S6：测量不同时刻各悬空判别传感器的电流强度值，根据海底管道悬空的临界电流强度标准，可得到不同时刻悬空管段的悬空判别传感器编号范围，再结合悬空判别传感器的布置间距情况，即可得到不同时刻海底管道悬空长度，达到冲刷悬空长度实时监测的目的。
附图说明...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海底管道冲刷试验中悬空长度发展实时监测装置，包括，海底管道（1），所述海底管道（1）布设于实验海床（2）上，所述实验海床（2）设于实验水槽（3）底部；悬空判别传感器（4）；其特征在于，多个所述悬空判别传感器（4）等间距布设与海底管道（1）底部，所述悬空判别传感器（4）通过电线连接有数据采集器（5），所述数据采集器（5）与电脑（6）相连。2.根据权利要求1所述的一种海底管道冲刷试验中悬空长度发展实时监测装置，其特征在于，所述悬空判别传感器（4）包括发射端光纤（41）与接收端光纤（42），所述发射端光纤（41）一端与接收端光纤（42）一端相对设置；所述发射端光纤（41）另一端设有发光二极管（43），所述接收端光纤（42）另一端连接光敏三极管（44）。3.根据权利要求2所述的一种海底管道冲刷试验中悬空长度发展实时监测装置，其特征在于，所述海底管道（1）底部设置有内凹槽（7），所述悬空判别传感器（4）设于内凹槽（7）中，所述相对设置的发射端光纤（41）一端和接收端光纤（42）一端向下突出海底管道（1）。4.一种海底管道冲刷试验中悬空长度发展实时监测方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：张芝永，杨元平，孙超，何昆，吴修广，王瑞锋，陈甫源，
申请(专利权)人：浙江省水利河口研究院浙江省海洋规划设计研究院，
类型：发明
国别省市：