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)測技術具有極為重要的現(xiàn)實意義。針對管道布設環(huán)境的要求，結合光纖傳感器抗電磁干擾能力強、耐高溫、耐高壓、耐腐蝕、可在惡劣環(huán)境下進行長距離、分布式的準確測量的優(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，使我們不論對海底管線還是埋地管道都能進行有效的健康監(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，同時對當前常用的管道健康監(jiān)測方法進行簡述。
　　(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的測量應變，利用拉曼散射能實時精準的測量溫度。探討利用應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行監(jiān)測的方法。
　　(3)進行針對海底管道內(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進行監(jiān)測，將管道內(nèi)壁均勻腐蝕的監(jiān)測問題轉化為管道環(huán)向應變變化的監(jiān)測問題。本次測量采用精準度較高的裸光纖作為傳感光纖對管道模型進行環(huán)向應變監(jiān)測，同時采用傳統(tǒng)的電阻應變片進行環(huán)向應變監(jiān)測，并進行相應的數(shù)值模擬，三者結果吻合較好，說明此分布式監(jiān)測方法準確和可行。
　　(4)進行利用溫度場變化進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進行管道泄漏的監(jiān)測，將管內(nèi)液體泄漏監(jiān)測

4、問題轉化為管道周邊介質(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行了研究，得出了此方法的實現(xiàn)方案以及適用條件。
　　(5)進行簡單的管道泄漏溫度場變化數(shù)值模擬，根據(jù)實際工況進行加載，更直觀地看到泄漏后的溫度場變化，側面反應了對溫度場進行監(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論，有助于管道泄漏的事前監(jiān)測和事后早期發(fā)現(xiàn)，