某原油管道沿线滑坡区安全监测与预警的应用研究
发布时间：2021-01-01 13:49
油气管道作为能源输送的重要通道,是促进我国的经济发展、保障人民生活的重要命脉。我国幅员辽阔,油气管道往往区域跨度大、沿线地形及地质条件复杂,使得油气管线的安全运营遭受到了严峻的考验,而现有的管线检测与监测技术又难以满足油气管线长距离分布式实时监测的需求。因此,管道及沿线地质灾害的监测是极其重要又亟需解决的一大难题。论文针对滑坡等地质灾害的特点及其对管线产生的影响和破坏规律,利用光纤感测技术和同轴电缆等新型传感技术,进行了一系列管道模型试验,验证了新型传感技术用于管道变形及管土相互作用监测的可行性并对其监测效果进行了评价;并将这些新型传感技术应用于实际工程之中,建立了管线及沿线地质灾害监测系统,对管道本身及周围地质体的安全状况进行监测和评价。论文主要工作及成果总结如下:（1）通过调研国内外已有管线检测及监测手段,介绍了各类手段的原理及优缺点,总结了管道沿线地质灾害类型以及管道的变形和破坏特点,分析了其中的监测要素。（2）介绍了光纤布拉格光栅技术（FBG）和同轴电缆技术的原理和特点,针对管道及沿线地质体不同的监测要素,设计和选取了适用于现场监测传感器。（3）基于光纤感测技术等新型传感技术和...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：112 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
油气管道泄漏爆炸事故由上述案例可见，一旦油气管道的运营出现问题，将会导致石油天然气泄漏
硕士学位论文4管道通径检测器基本原理是测径仪在工作时将摇杆粘合在管壁上，在管壁几何变形的情况下能识别。如果管壁存在变形，测径仪的摇杆将产生转动，转动幅度大小可以直接反映出变形大小，同时测径仪的里程轮记下变形位置。测径仪通过管道时，可将管道的监测信息进行储存，在评估管道运行状况后，可以对管道存在的隐患进行消除。图1-2为德国ROSEN公司的电磁涡流-测径仪，识别精度较高，能够监测较小的变形[11]。。图1-2Rosen公司管道内变形检测器（5）激光光源投射成像法该方法的技术原理为利用信号源向管道内发生光环，通过信号接收器对反射回来的信息进行采集，经过系统处理后，可反映出管道内壁是否存在变形和缺陷，通过图像是否发生畸变来判断管道的内部状况。但该技术还处于试验研发阶段，尚未见相关产品报道[23,24]。图1-3激光投射系统示意图（6）应变片法
（7）光纤陀螺法该技术的基本原理是基于光的萨格纳克（Sagnac）效应：光在萨格纳克效应中产生的光程相位差与旋转角速度成正比，从而可以通过光的干涉结果推算角速度，再结合光纤陀螺仪的线速度，便可绘制仪器的行动轨迹，进而定量得出变形量。图1.2.3是N匝光纤线圈构成的光纤陀螺的结构简图，激光器发出的光经分光器成为两束光，经光纤线圈的两端在线圈中沿着相反方向传播，最后回到检测器，由光源的波长、两束光的相位以及光纤长度的相关关系，可计算出陀螺的实际运动轨迹，即反映了管道的三维变形数据和曲线[26,27]。图1-4光纤陀螺结构简图但该技术在实际运用当中，受到散射噪声、温度和系统旋转速率与预偏置引起的相移等因素影响，系统的可靠性还有待提高。（8）光纤感测技术近年来，分布式光纤感测技术发展迅猛，在管道监测应用中，光纤具有重量轻、体积孝灵活、灵敏、耐腐蚀、抗电磁干扰、价格低廉等优点[28-43]。Schenato,L[44]介绍了光纤传感技术在工程监测中运用的原理，光纤传感技术主要有两种：全分布式的分布式光纤感测技术（DistributedFiberOpticSensing，简称DFOS）和准分布式的光纤布拉格光栅（FiberBraggGrating，简称FBG），该技术可以测量应力、应变、温度、湿度、位移、振动和化学场等。光纤光栅传感器是点式传感器，它的空间分辨率和测量精度都比分布式光纤传感器更高，但由于复用容量的限制，无法实现长距离的准分布式测量。为了解决这一问题，DaiY等[45]提出了一种密集准分布式传感技术：弱反射光纤布拉格
【参考文献】：
期刊论文
[1]智慧管网建设进展及存在问题[J]. 聂中文,黄晶,于永志,王永吉,单超,冯骋,孔芋丁. 油气储运. 2020(01)
[2]管道内检测技术现状和发展趋势探讨[J]. 孔朝金,胡利锋,付振林,牛志勇,于方涌. 全面腐蚀控制. 2019(08)
[3]输油管道超声信号的小波包奇异值分解去噪[J]. 淦邦,彭云超,毛俊辉,李志向. 石油化工自动化. 2019(02)
[4]国内外油气管道检测监测技术的发展[J]. 李通. 石化技术. 2018(07)
[5]基于DFOS的苏州第四纪沉积层变形及地面沉降监测分析[J]. 吴静红,姜洪涛,苏晶文,施斌. 工程地质学报. 2016(01)
[6]油气长输管道杂散电流干扰腐蚀与防护措施[J]. 明士涛,崔斌,淦邦. 安全、健康和环境. 2016(02)
[7]Field-programmable gate array-based large-capacity sensing network with 1642 ultra-weak fiber Bragg gratings[J]. 王治,文泓桥,胡宸源,白巍,戴玉堂. Chinese Optics Letters. 2016(01)
[8]基于DOFS的水位变化下土质边坡模型稳定性试验研究[J]. 严珺凡,朱鸿鹄,施斌,王宝军,王静. 工程地质学报. 2014(06)
[9]国内抗大变形管线钢研究及应用进展[J]. 樊学华,李向阳,董磊,孙璐,陆学同,苏德光. 油气储运. 2015(03)
[10]长距离输油管道泄漏监测技术分析及研究建议[J]. 王立坤,王洪超,熊敏,吴家勇,许斌. 油气储运. 2014(11)
硕士论文
[1]分布式光纤传感技术在长输管道变形监测中的应用研究[D]. 陈水莲.北京化工大学 2014
本文编号：2951405
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：112 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
油气管道泄漏爆炸事故由上述案例可见，一旦油气管道的运营出现问题，将会导致石油天然气泄漏
硕士学位论文4管道通径检测器基本原理是测径仪在工作时将摇杆粘合在管壁上，在管壁几何变形的情况下能识别。如果管壁存在变形，测径仪的摇杆将产生转动，转动幅度大小可以直接反映出变形大小，同时测径仪的里程轮记下变形位置。测径仪通过管道时，可将管道的监测信息进行储存，在评估管道运行状况后，可以对管道存在的隐患进行消除。图1-2为德国ROSEN公司的电磁涡流-测径仪，识别精度较高，能够监测较小的变形[11]。。图1-2Rosen公司管道内变形检测器（5）激光光源投射成像法该方法的技术原理为利用信号源向管道内发生光环，通过信号接收器对反射回来的信息进行采集，经过系统处理后，可反映出管道内壁是否存在变形和缺陷，通过图像是否发生畸变来判断管道的内部状况。但该技术还处于试验研发阶段，尚未见相关产品报道[23,24]。图1-3激光投射系统示意图（6）应变片法
（7）光纤陀螺法该技术的基本原理是基于光的萨格纳克（Sagnac）效应：光在萨格纳克效应中产生的光程相位差与旋转角速度成正比，从而可以通过光的干涉结果推算角速度，再结合光纤陀螺仪的线速度，便可绘制仪器的行动轨迹，进而定量得出变形量。图1.2.3是N匝光纤线圈构成的光纤陀螺的结构简图，激光器发出的光经分光器成为两束光，经光纤线圈的两端在线圈中沿着相反方向传播，最后回到检测器，由光源的波长、两束光的相位以及光纤长度的相关关系，可计算出陀螺的实际运动轨迹，即反映了管道的三维变形数据和曲线[26,27]。图1-4光纤陀螺结构简图但该技术在实际运用当中，受到散射噪声、温度和系统旋转速率与预偏置引起的相移等因素影响，系统的可靠性还有待提高。（8）光纤感测技术近年来，分布式光纤感测技术发展迅猛，在管道监测应用中，光纤具有重量轻、体积孝灵活、灵敏、耐腐蚀、抗电磁干扰、价格低廉等优点[28-43]。Schenato,L[44]介绍了光纤传感技术在工程监测中运用的原理，光纤传感技术主要有两种：全分布式的分布式光纤感测技术（DistributedFiberOpticSensing，简称DFOS）和准分布式的光纤布拉格光栅（FiberBraggGrating，简称FBG），该技术可以测量应力、应变、温度、湿度、位移、振动和化学场等。光纤光栅传感器是点式传感器，它的空间分辨率和测量精度都比分布式光纤传感器更高，但由于复用容量的限制，无法实现长距离的准分布式测量。为了解决这一问题，DaiY等[45]提出了一种密集准分布式传感技术：弱反射光纤布拉格
【参考文献】：
期刊论文
[1]智慧管网建设进展及存在问题[J]. 聂中文,黄晶,于永志,王永吉,单超,冯骋,孔芋丁. 油气储运. 2020(01)
[2]管道内检测技术现状和发展趋势探讨[J]. 孔朝金,胡利锋,付振林,牛志勇,于方涌. 全面腐蚀控制. 2019(08)
[3]输油管道超声信号的小波包奇异值分解去噪[J]. 淦邦,彭云超,毛俊辉,李志向. 石油化工自动化. 2019(02)
[4]国内外油气管道检测监测技术的发展[J]. 李通. 石化技术. 2018(07)
[5]基于DFOS的苏州第四纪沉积层变形及地面沉降监测分析[J]. 吴静红,姜洪涛,苏晶文,施斌. 工程地质学报. 2016(01)
[6]油气长输管道杂散电流干扰腐蚀与防护措施[J]. 明士涛,崔斌,淦邦. 安全、健康和环境. 2016(02)
[7]Field-programmable gate array-based large-capacity sensing network with 1642 ultra-weak fiber Bragg gratings[J]. 王治,文泓桥,胡宸源,白巍,戴玉堂. Chinese Optics Letters. 2016(01)
[8]基于DOFS的水位变化下土质边坡模型稳定性试验研究[J]. 严珺凡,朱鸿鹄,施斌,王宝军,王静. 工程地质学报. 2014(06)
[9]国内抗大变形管线钢研究及应用进展[J]. 樊学华,李向阳,董磊,孙璐,陆学同,苏德光. 油气储运. 2015(03)
[10]长距离输油管道泄漏监测技术分析及研究建议[J]. 王立坤,王洪超,熊敏,吴家勇,许斌. 油气储运. 2014(11)
硕士论文
[1]分布式光纤传感技术在长输管道变形监测中的应用研究[D]. 陈水莲.北京化工大学 2014
本文编号：2951405
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