基于光纖光柵應(yīng)變箍的管道健康監(jiān)測.pdf

1、管道健康監(jiān)測技術(shù)對于及時了解管道安全運營狀態(tài)，確保國民經(jīng)濟(jì)和人民生命財產(chǎn)安全具有重要意義。隨著新型材料、新型傳感器的不斷發(fā)展，各種管道檢測及監(jiān)測技術(shù)應(yīng)運而生。本文提出一種利用環(huán)向應(yīng)變進(jìn)行管道腐蝕監(jiān)測以及管道泄漏定位的方法，同時，為了滿足監(jiān)測需求，開發(fā)了一種用于測量管道環(huán)向平均應(yīng)變的光纖光柵應(yīng)變箍傳感器。圍繞上述監(jiān)測理論及傳感技術(shù)，本文主要進(jìn)行了以下幾方面的研究工作:
　　(1)管道腐蝕引起的壁厚減小和管道泄漏引起的壓力突降均會使管

2、道環(huán)向應(yīng)變發(fā)生變化。本文提出了一種利用環(huán)向應(yīng)變評價管道均勻腐蝕及局部腐蝕，以及進(jìn)行管道泄漏監(jiān)測和定位的方法。探討了環(huán)向平均應(yīng)變相比于單點測量對于管道腐蝕評價的優(yōu)勢，利用有限元軟件分析了管道環(huán)向平均應(yīng)變對于局部腐蝕的敏感性。而基于環(huán)向應(yīng)變的管道泄漏監(jiān)測方法中，包括用于常規(guī)泄漏量的負(fù)壓波時間差定位法，以及用于泄漏量較小情況的負(fù)壓波能量衰減定位法。本文通過鋼管道模型和PVC管道模型分別進(jìn)行了腐蝕和泄漏模擬試驗，驗證了文中提出方法的有效性。

3、r>　　(2)為滿足管道環(huán)向應(yīng)變監(jiān)測要求，開發(fā)了一種光纖光柵應(yīng)變箍傳感器，可用于監(jiān)測管道的環(huán)向平均應(yīng)變進(jìn)而評價管道腐蝕程度，且具有監(jiān)測泄漏過程所引起的環(huán)向應(yīng)變動態(tài)變化的能力。本文對自行研制封裝的光纖光柵應(yīng)變箍傳感器進(jìn)行了靈敏度、穩(wěn)定性等方面的測試，分析了其在管道健康監(jiān)測中的有效性和實用性。設(shè)計中還包括一種預(yù)拉伸夾持裝置，可使傳感器與管道結(jié)構(gòu)保持一致變形。
　　(3)利用特征線法，分析了管道泄漏后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時，管道沿線的環(huán)向應(yīng)變分

4、布。結(jié)合BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，提出了一種基于管道沿線穩(wěn)態(tài)環(huán)向應(yīng)變分布的管道泄漏定位方法。分析比較了不同環(huán)向應(yīng)變測點數(shù)量、隱含層節(jié)點數(shù)量時，該定位方法對于管道泄漏位置判斷的準(zhǔn)確率，獲得了最優(yōu)化的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測結(jié)構(gòu)。同時，還通過疊加干擾信號證明了該方法對噪聲干擾具有較好的抑制能力。
　　(4)由于環(huán)向應(yīng)變測點布置靈活，通過布設(shè)一定數(shù)量的環(huán)向應(yīng)變測點，可使管道的目標(biāo)檢測泄漏量的限值大幅降低。本文利用數(shù)學(xué)模型分析了管道泄漏發(fā)生后的負(fù)壓波能量衰減規(guī)律