一、應(yīng)用背景

隨著我國長輸油氣管道工程的不斷發(fā)展，管道穿越多種復(fù)雜多變的地形地貌，為了施工和運行管理的方便，不得不采用跨越方式；即便是埋地管道，在雨水沖蝕、地震等自然災(zāi)害的破壞作用下也會出現(xiàn)大跨度的懸空管段。懸空管道在自身和原油的重力作用下下垂，較大的下垂高度將會導(dǎo)致管道發(fā)生變形，一旦管道承受較大的變形產(chǎn)生應(yīng)力集中，將迫使管道發(fā)生應(yīng)力腐蝕或應(yīng)力開裂危及生命及財產(chǎn)安全。

應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測的目的：

• 通過監(jiān)測了解管道內(nèi)部實際應(yīng)力的大小、方向和分布，以檢驗管道應(yīng)力是否超出材料的強度極限，分析判斷管道產(chǎn)生裂縫及其擴展甚至破壞的可能性，以便及時采取措施，保證工程安全。

• 將實測成果與設(shè)計假定數(shù)據(jù)對比，以檢驗設(shè)計假定數(shù)據(jù)、計算方法和施工方法的合理性，為以后設(shè)計和施工選取數(shù)據(jù)和方法提供資料。

二、監(jiān)測方案

1.監(jiān)測目的

管道監(jiān)測的主要目的是及時發(fā)現(xiàn)管道應(yīng)力的異常征狀并進行分析和評估，對可能出現(xiàn)的事故前兆進行報警并提出處理建議。它建立在對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行快速采集、傳輸、分析、處理的基礎(chǔ)上，是一個依托監(jiān)測數(shù)據(jù)測量、傳輸、管理、分析工作及一系列計算機軟件和硬件設(shè)備，為工程管理部門服務(wù)的安全決策支持系統(tǒng)。

2.系統(tǒng)組成

自動化系統(tǒng)由監(jiān)測儀器(VWS-5D點焊應(yīng)變計)、數(shù)采裝置（102E全功能讀數(shù)儀（焊接時使用）、GDA1602）、葛南云平臺組成。

三、應(yīng)變計產(chǎn)品介紹

1. 點焊應(yīng)變計

• 南京葛南VWS-5D點焊應(yīng)變計適用于長期布設(shè)在水工結(jié)構(gòu)物或其它結(jié)構(gòu)物的表面，測量結(jié)構(gòu)物表面的應(yīng)變量，同步測量布設(shè)點的溫度。       

• 儀器全不銹鋼結(jié)構(gòu)、一體化設(shè)計、接地防雷、彈性模量小，與被測結(jié)構(gòu)物的隨動性好，不會干擾原應(yīng)力場，點焊布設(shè)，安裝簡單可靠。同時支持測量系統(tǒng)智能識別信息、智能故障診斷、云平臺手機無縫對接。

• 該款點焊應(yīng)變計由應(yīng)變計、點焊安裝基片、激振保護盒、不銹鋼激振保護盒護罩、觀測電纜等組成。點焊應(yīng)變計電路采用雙護套雙絞屏蔽聚氨酯電纜線，有效提高了點焊應(yīng)變計抗機械磨損、抗干擾、防雷擊的能力。

• 其體積小巧，安裝方便，使用點焊或粘膠的方式將其固定在管道測點處，管道的拉伸和壓縮運動會導(dǎo)致應(yīng)變計鋼弦的振動頻率發(fā)生改變，頻率信號經(jīng)電纜傳輸至數(shù)采裝置，即可測出結(jié)構(gòu)物的應(yīng)變量。

  
  

  
  

  
  

（1）安裝

• 安裝在被測結(jié)構(gòu)上，其表面要打磨平整，除去油污、鐵銹、結(jié)垢。 

• 確定應(yīng)變計的測點位置和點焊方向，將應(yīng)變計放置在測點位置上就位，點焊使用手持便攜式微型點焊機，點焊的點數(shù)應(yīng)足夠并均勻分布。

• 應(yīng)變計點焊好后，要安裝激振保護盒，保護盒內(nèi)裝有激振線圈和識別測溫元件，觀測電纜引出盒外。應(yīng)變計的鋼弦護管要進入線圈卡槽，應(yīng)變計要完全被蓋住，盒底面緊貼被測 體表面，激振保護盒采用不銹鋼騎馬箍固定，騎馬箍點焊也使用手持便攜式微型點焊機點焊， 焊接點數(shù)應(yīng)均勻分布焊接牢靠。 

  
  

• 應(yīng)變計安裝完成激振保護盒固定前，應(yīng)測量讀取初始值讀數(shù)。如需調(diào)整初始值，可旋轉(zhuǎn)微調(diào)螺母，改變初始值。順時針旋轉(zhuǎn)模數(shù)增大，應(yīng)變計測量壓縮范圍增大拉伸范圍減?。荒鏁r針旋轉(zhuǎn)模數(shù)減小，應(yīng)變計測量拉伸范圍增大。 

（2）安裝后調(diào)試

• 應(yīng)變計點焊就位后應(yīng)及時測量，獲得穩(wěn)定的安裝后的讀數(shù)值。 

• 用全功能讀數(shù)儀102E對應(yīng)變計進行測量，讀取初始模數(shù)并做記錄，當(dāng)間隔 30 分鐘測量，讀數(shù)連續(xù) 3 次基本相同可確定此讀數(shù)為基準(zhǔn)值。 

• 應(yīng)變計安裝就位后及時測量初始值，記錄并存檔應(yīng)變計的出廠編號和設(shè)計編號，嚴(yán)格保護好引出電纜。

  
  

• 為了防止外力對點焊應(yīng)變計的沖擊和碾壓，可加裝激振保護盒護罩(見下圖所示)。

2. 102E全功能讀數(shù)儀

點焊應(yīng)變計在焊接的過程中，需要使用102E全功能讀數(shù)儀實時觀測點焊應(yīng)變計的模數(shù)，以便確保應(yīng)變計在一個能夠最大限度觀測拉伸和壓縮的模數(shù)。

3. GDA16數(shù)采裝置

• 用GDA16(1/4/8/16)型全功能采集儀可接入1～16支點焊應(yīng)變計，適用于單臺或多臺組網(wǎng)自動測量振弦、差阻、電阻、電流、電壓、開關(guān)、數(shù)字量輸出的點焊應(yīng)變計信號，接入通道任意組合。具有≥1600米智能識別傳感器信息，≥1600米傳感器故障診斷，自動測量傳感器電纜米數(shù)，傳感器基準(zhǔn)值智能匹配，傳感器資料云端一鍵配置，實時采集、定時采集、采集數(shù)據(jù)存貯、自動休眠、防水、防雷、抗電磁干擾等功能。

• 其測量精度高、抗干擾能力強，適應(yīng)長期運行，通訊方式4G、RS485、藍牙，內(nèi)嵌高容量鋰電池，支持太陽能或交流供電。

• 測量數(shù)據(jù)實時同步葛南云平臺，系統(tǒng)組網(wǎng)簡便快捷經(jīng)濟。

• 全功能采集儀智能識別傳感器信息、智能故障診斷、云平臺手機客戶端無縫對接。

  
  

4. 葛南云平臺

• 管道安全監(jiān)測應(yīng)用平臺采用葛南云平臺2.0。用戶可以不依賴任何硬件基礎(chǔ)來使用其提供的服務(wù)。

• 平臺功能完善，涵蓋十大功能模塊：數(shù)據(jù)管理模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、視頻監(jiān)測模塊、測點管理模塊、設(shè)備管理模塊、全功能讀數(shù)儀、報表報告模塊、監(jiān)控預(yù)警模塊、巡視檢查模塊、工程管理模塊，各模塊緊密聯(lián)系、高效運行，為項目決策和指揮調(diào)度提供了有力的數(shù)據(jù)支撐，實現(xiàn)多維度安全監(jiān)測和項目監(jiān)管。