分配一個(gè)地址，地面上的計(jì)算機(jī)107通過這個(gè)地址訪問每一個(gè)柔性數(shù)據(jù)采集卡101，進(jìn)而訪問每一個(gè)應(yīng)變傳感器、溫度傳感器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。管壁100應(yīng)變和溫度分別由應(yīng)變片102、熱電偶103單獨(dú)測量，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)變測量和溫度測量的分離。柔性數(shù)據(jù)采集卡101分布在管壁中，沿管壁軸向的布置沒有數(shù)量限制。由于柔性數(shù)據(jù)采集卡101預(yù)埋在各傳感器附近，傳感器的數(shù)據(jù)采集精度可以信賴。在管路制造和使用過程中，傳感系統(tǒng)不易損壞，性能更可靠。即使局域網(wǎng)CAN總線(或者TCP/IP總線)104斷裂，可再次連接，修復(fù)問題解決比光纖傳感系統(tǒng)容易。所以這種數(shù)據(jù)交換方式比光纖傳感系統(tǒng)價(jià)格更低廉，實(shí)現(xiàn)更簡單，性能更可靠。
[0030]同時(shí)假設(shè)應(yīng)變片按照管線的軸向進(jìn)行布置，對于任何一個(gè)預(yù)埋在裝鎧層和外保護(hù)層之間的應(yīng)變片i(i = 1，2…η)來說，應(yīng)變數(shù)值與管線沿兩個(gè)截面軸(X軸和Y軸)的曲率Kx和Ky相聯(lián)系，即
[0031]應(yīng)變數(shù)值Ei = Kx*Yi+Ky*Xi
[0032]理論上，在管路的裝鎧層112和外保護(hù)層113之間，可以設(shè)置任一數(shù)量的應(yīng)變傳感器，這些應(yīng)變傳感器對應(yīng)的管線在任一同一時(shí)間內(nèi)的對于同一管路截面的曲率Kx和Ky是相同的。通過對這些已知應(yīng)變點(diǎn)的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，便可以精確地得到截面的曲率，進(jìn)而通過數(shù)學(xué)方法得到管路任何一點(diǎn)的空間位置。
[0033]最簡單的，耐壓管線側(cè)壁預(yù)埋四個(gè)應(yīng)變片102，每個(gè)應(yīng)變片102沿圓周方向間隔90度進(jìn)行鋪設(shè)，應(yīng)變片I和應(yīng)變片3相對，應(yīng)變片2和應(yīng)變片4相對。假設(shè)兩個(gè)相對應(yīng)變片的距離為2R，那么沿兩個(gè)截面軸(X軸和Y軸)的曲率Kx和Ky分別為:
[0034]Kx =應(yīng)變片I讀數(shù)和應(yīng)變片3讀數(shù)之差除以2R。
[0035]Ky =應(yīng)變片2讀數(shù)和應(yīng)變片4讀數(shù)之差除以2R。
[0036]熱電偶103可以在截面的任何一個(gè)位置布置，用以記錄這個(gè)截面位置的溫度數(shù)值。
[0037]同樣的，每個(gè)應(yīng)變片可以沿圓周方向間隔45度進(jìn)行鋪設(shè)，45度對角的應(yīng)變同時(shí)受到兩個(gè)截面軸(X軸和Y軸)的曲率Kx和Ky的影響。
[0038]本實(shí)用新型尤其適合用于海底流體輸送管路。
[0039]為防止CAN總線(或者TCP/IP總線)斷裂造成數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹袛?，CAN總線(或者TCP/IP總線)可以設(shè)置多根，每根總線和多個(gè)數(shù)據(jù)采集卡采取互為備份同時(shí)連接、間隔布置或者任何其他方式進(jìn)行連接。
[0040]本實(shí)用新型涉及的新型管路實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)同樣適用于陸地上或者聯(lián)系陸地與海洋之間用于油氣傳輸?shù)墓苈芬约昂Ｑ蠡蛘哧懙厣嫌糜谟蜌忾_采的井下連續(xù)管路。
[0041]本實(shí)用新型同樣適用于利用預(yù)埋在管壁內(nèi)部的數(shù)據(jù)采集卡對應(yīng)變和溫度以外的預(yù)埋在管壁內(nèi)部的傳感器的數(shù)據(jù)測量，同時(shí)也包括利用預(yù)埋在管壁內(nèi)部的數(shù)據(jù)采集卡對管壁內(nèi)或者管路內(nèi)外傳輸過來的各種數(shù)字和模擬信號(hào)的測量。本實(shí)用新型中的新型管路，傳感器產(chǎn)生的信號(hào)由同樣預(yù)埋在裝鎧層和外保護(hù)層之間的柔性數(shù)據(jù)采集卡采集，數(shù)據(jù)傳到CAN總線(或者TCP/IP總線)上，實(shí)現(xiàn)管線和地面數(shù)據(jù)的交換。根據(jù)測得的應(yīng)變結(jié)果，通過一定算法可以得到耐壓管線的空間曲率數(shù)值，進(jìn)而得到整個(gè)管路任何一點(diǎn)的空間位置。.本實(shí)用新型也同樣適用于光、電或者光電復(fù)合傳輸?shù)木€纜的外壁中預(yù)埋傳感系統(tǒng)的測量。本實(shí)用新型/發(fā)明也同樣適用于方形或者其他非圓形管線側(cè)壁中預(yù)埋傳感系統(tǒng)的測量。
[0042]本實(shí)用新型中的新型管路，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測管壁的應(yīng)力變形及溫度數(shù)值，并能夠?qū)⒈O(jiān)測數(shù)值實(shí)時(shí)傳輸至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及電腦上，通過分析可精確地獲得管壁的狀況。能夠及早地判斷管壁的風(fēng)險(xiǎn)。在管壁發(fā)生破裂時(shí)，容易修復(fù)，且修復(fù)后能夠繼續(xù)使用。
[0043]本實(shí)用新型中的實(shí)施例僅用于對本實(shí)用新型進(jìn)行說明，并不構(gòu)成對權(quán)利要求范圍的限制，本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員可以想到的其他實(shí)質(zhì)上等同的替代，均在本實(shí)用新型保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.新型管路，其特征在于，包括: 管壁；所述管壁圍成管腔； 傳感器，所述傳感器用于測量所述管壁的參數(shù)，并將所測得的參數(shù)輸出； 所述傳感器埋設(shè)于所述管壁內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型管路，其特征在于，所述傳感器至少包括應(yīng)變傳感器與溫度傳感器之一；所述應(yīng)變傳感器用于測量管壁的應(yīng)力變形程度；所述應(yīng)變傳感器沿所述管壁軸向設(shè)置多組；每組應(yīng)變傳感器數(shù)目為兩個(gè)以上，沿所述管壁圓周方向排列；所述應(yīng)變傳感器埋設(shè)于所述管壁內(nèi)；所述溫度傳感器用于測量管壁溫度；所述溫度傳感器沿所述管壁軸向設(shè)置多組；每組溫度傳感器數(shù)目為兩個(gè)以上，沿所述管壁圓周方向排列；所述溫度傳感器埋設(shè)于所述管壁內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型管路，其特征在于，每組所述應(yīng)變傳感器與每組所述溫度傳感器沿所述管壁圓周方向均勻分布。
4.根據(jù)權(quán)利要求2述的新型管路，其特征在于，所述應(yīng)變傳感器為應(yīng)變片。
5.根據(jù)權(quán)利要求2述的新型管路，其特征在于，所述溫度傳感器為熱電偶。
6.根據(jù)權(quán)利要求1述的新型管路，其特征在于，所述管壁沿徑向由內(nèi)而外包括內(nèi)膽、裝鎧層和外部保護(hù)層；所述應(yīng)變傳感器與所述溫度傳感器設(shè)置于所述裝鎧層與所述外部保護(hù)層之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型管路，其特征在于，還包括多個(gè)數(shù)據(jù)采集卡，所述多個(gè)數(shù)據(jù)采集卡分別與所述多組溫度傳感器和所述多組應(yīng)變傳感器通信連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的新型管路，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集卡為柔性數(shù)據(jù)采集卡，沿管壁圓周方向彎曲地埋設(shè)于所述管壁內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的新型管路，其特征在于，還包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)，所述多個(gè)數(shù)據(jù)采集卡與所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過CAN總線或TCP/IP總線通信連接；所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與所述計(jì)算機(jī)通信連接。
10.用于海底的流體輸送管路，其特征在于，包括權(quán)利要求1至6任一權(quán)利要求所述的新型管路，以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)和多個(gè)數(shù)據(jù)采集卡，所述多個(gè)數(shù)據(jù)采集卡分別與所述多組溫度傳感器和所述多組應(yīng)變傳感器通信連接；所述多個(gè)數(shù)據(jù)采集卡與所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過CAN總線或TCP/IP總線通信連接；所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與所述計(jì)算機(jī)通信連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于海底的流體輸送管路，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集卡為柔性數(shù)據(jù)采集卡，沿管壁圓周方向彎曲地埋設(shè)于所述管壁內(nèi)。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種新型管路，其特征在于，包括：管壁；所述管壁圍成管腔；傳感器，所述傳感器用于測量所述管壁的參數(shù)，并將所測得的參數(shù)輸出；所述傳感器埋設(shè)于所述管壁內(nèi)。本實(shí)用新型中的新型管路，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測管壁的應(yīng)力變形及溫度數(shù)值，并能夠?qū)⒈O(jiān)測數(shù)值實(shí)時(shí)傳輸至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及電腦上，通過分析可精確地獲得管壁的狀況。能夠及早地判斷管壁的風(fēng)險(xiǎn)。在管壁發(fā)生破裂時(shí)，容易修復(fù)，且修復(fù)后能夠繼續(xù)使用。
【IPC分類】F17D5-00
【公開號(hào)】CN204420583
【申請?zhí)枴緾N201420489035
【發(fā)明人】俞麒峰, 康艷祥, 劉釗
【申請人】上海云逸能源系統(tǒng)有限公司
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2014年8月27日