基于分布式光纖傳感的管道健康監(jiān)測研究.pdf

1、管道運輸已成為現(xiàn)代工業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)的命脈。隨著管道輸送工業(yè)的發(fā)展，輸送管網(wǎng)老化程度嚴(yán)重，加上不可避免的腐蝕、磨損和人為破壞等因素，在役管道安全問題日益嚴(yán)重。但其一般位于隱蔽的海底和地下，監(jiān)測評價不易實施。因此，研究安全可行的管道無損健康監(jiān)測技術(shù)具有極為重要的現(xiàn)實意義。針對管道布設(shè)環(huán)境的要求，結(jié)合光纖傳感器抗電磁干擾能力強(qiáng)、耐高溫、耐高壓、耐腐蝕、可在惡劣環(huán)境下進(jìn)行長距離、分布式的準(zhǔn)確測量的優(yōu)點，本文著重研究基于分布式光纖傳感器的管道健康監(jiān)

2、測技術(shù)，使我們不論對海底管線還是埋地管道都能進(jìn)行有效的健康監(jiān)測。論文主要工作包括以下幾個方面:
　　(1)概括介紹了管道運輸背景和現(xiàn)狀，同時對當(dāng)前常用的管道健康監(jiān)測方法進(jìn)行簡述。
　　(2)介紹了分布式光纖傳感器的基本理論和光散射基本原理。利用布里淵散射能實時精準(zhǔn)的測量應(yīng)變，利用拉曼散射能實時精準(zhǔn)的測量溫度。探討利用應(yīng)變和溫度兩個物理量對海底管線和埋地管道的腐蝕和泄漏進(jìn)行監(jiān)測的方法。
　　(3)進(jìn)行針對海底管道內(nèi)壁均勻

3、腐蝕的分布式監(jiān)測方法研究。研究采用布里淵光時域技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測，將管道內(nèi)壁均勻腐蝕的監(jiān)測問題轉(zhuǎn)化為管道環(huán)向應(yīng)變變化的監(jiān)測問題。本次測量采用精準(zhǔn)度較高的裸光纖作為傳感光纖對管道模型進(jìn)行環(huán)向應(yīng)變監(jiān)測，同時采用傳統(tǒng)的電阻應(yīng)變片進(jìn)行環(huán)向應(yīng)變監(jiān)測，并進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)值模擬，三者結(jié)果吻合較好，說明此分布式監(jiān)測方法準(zhǔn)確和可行。
　　(4)進(jìn)行利用溫度場變化進(jìn)行管道泄漏分布式監(jiān)測的方法研究。研究采用分布式光纖測溫技術(shù)進(jìn)行管道泄漏的監(jiān)測，將管內(nèi)液體泄漏監(jiān)測

4、問題轉(zhuǎn)化為管道周邊介質(zhì)溫度場變化的探測問題，可實現(xiàn)管道沿途任意位置泄漏的分布式探測。通過模型試驗對方法的可行性進(jìn)行了研究，得出了此方法的實現(xiàn)方案以及適用條件。
　　(5)進(jìn)行簡單的管道泄漏溫度場變化數(shù)值模擬，根據(jù)實際工況進(jìn)行加載，更直觀地看到泄漏后的溫度場變化，側(cè)面反應(yīng)了對溫度場進(jìn)行監(jiān)測的可行性，為管道泄漏的分布式測溫監(jiān)測方法提供一定的理論依據(jù)。
　　本論文得到的一些定性和定量的結(jié)論，有助于管道泄漏的事前監(jiān)測和事后早期發(fā)現(xiàn)，