一、應(yīng)用背景

隨著我國(guó)長(zhǎng)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(yùn)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(huì)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(huì)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(cái)產(chǎn)安全。

應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)的目的：

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

• 將實(shí)測(cè)成果與設(shè)計(jì)假定數(shù)據(jù)對(duì)比，以檢驗(yàn)設(shè)計(jì)假定數(shù)據(jù)、計(jì)算方法和施工方法的合理性，為以后設(shè)計(jì)和施工選取數(shù)據(jù)和方法提供資料。

二、監(jiān)測(cè)方案

1.監(jiān)測(cè)目的

管道監(jiān)測(cè)的主要目的是及時(shí)發(fā)現(xiàn)管道應(yīng)力的異常征狀并進(jìn)行分析和評(píng)估，對(duì)可能出現(xiàn)的事故前兆進(jìn)行報(bào)警并提出處理建議。它建立在對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速采集、傳輸、分析、處理的基礎(chǔ)上，是一個(gè)依托監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)測(cè)量、傳輸、管理、分析工作及一系列計(jì)算機(jī)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(dòng)化系統(tǒng)由監(jiān)測(cè)儀器(VWS-5D點(diǎn)焊應(yīng)變計(jì))、數(shù)采裝置（102E全功能讀數(shù)儀（焊接時(shí)使用）、GDA1602）、葛南云平臺(tái)組成。

三、應(yīng)變計(jì)產(chǎn)品介紹

1. 點(diǎn)焊應(yīng)變計(jì)

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

• 儀器全不銹鋼結(jié)構(gòu)、一體化設(shè)計(jì)、接地防雷、彈性模量小，與被測(cè)結(jié)構(gòu)物的隨動(dòng)性好，不會(huì)干擾原應(yīng)力場(chǎng)，點(diǎn)焊布設(shè)，安裝簡(jiǎn)單可靠。同時(shí)支持測(cè)量系統(tǒng)智能識(shí)別信息、智能故障診斷、云平臺(tái)手機(jī)無縫對(duì)接。

• 該款點(diǎn)焊應(yīng)變計(jì)由應(yīng)變計(jì)、點(diǎn)焊安裝基片、激振保護(hù)盒、不銹鋼激振保護(hù)盒護(hù)罩、觀測(cè)電纜等組成。點(diǎn)焊應(yīng)變計(jì)電路采用雙護(hù)套雙絞屏蔽聚氨酯電纜線，有效提高了點(diǎn)焊應(yīng)變計(jì)抗機(jī)械磨損、抗干擾、防雷擊的能力。

• 其體積小巧，安裝方便，使用點(diǎn)焊或粘膠的方式將其固定在管道測(cè)點(diǎn)處，管道的拉伸和壓縮運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致應(yīng)變計(jì)鋼弦的振動(dòng)頻率發(fā)生改變，頻率信號(hào)經(jīng)電纜傳輸至數(shù)采裝置，即可測(cè)出結(jié)構(gòu)物的應(yīng)變量。

  
  

  
  

  
  

（1）安裝

• 安裝在被測(cè)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(jì)的測(cè)點(diǎn)位置和點(diǎn)焊方向，將應(yīng)變計(jì)放置在測(cè)點(diǎn)位置上就位，點(diǎn)焊使用手持便攜式微型點(diǎn)焊機(jī)，點(diǎn)焊的點(diǎn)數(shù)應(yīng)足夠并均勻分布。

• 應(yīng)變計(jì)點(diǎn)焊好后，要安裝激振保護(hù)盒，保護(hù)盒內(nèi)裝有激振線圈和識(shí)別測(cè)溫元件，觀測(cè)電纜引出盒外。應(yīng)變計(jì)的鋼弦護(hù)管要進(jìn)入線圈卡槽，應(yīng)變計(jì)要完全被蓋住，盒底面緊貼被測(cè) 體表面，激振保護(hù)盒采用不銹鋼騎馬箍固定，騎馬箍點(diǎn)焊也使用手持便攜式微型點(diǎn)焊機(jī)點(diǎn)焊， 焊接點(diǎn)數(shù)應(yīng)均勻分布焊接牢靠。 

  
  

• 應(yīng)變計(jì)安裝完成激振保護(hù)盒固定前，應(yīng)測(cè)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(shí)針旋轉(zhuǎn)模數(shù)增大，應(yīng)變計(jì)測(cè)量壓縮范圍增大拉伸范圍減??；逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)模數(shù)減小，應(yīng)變計(jì)測(cè)量拉伸范圍增大。 

（2）安裝后調(diào)試

• 應(yīng)變計(jì)點(diǎn)焊就位后應(yīng)及時(shí)測(cè)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(duì)應(yīng)變計(jì)進(jìn)行測(cè)量，讀取初始模數(shù)并做記錄，當(dāng)間隔 30 分鐘測(cè)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(jì)安裝就位后及時(shí)測(cè)量初始值，記錄并存檔應(yīng)變計(jì)的出廠編號(hào)和設(shè)計(jì)編號(hào)，嚴(yán)格保護(hù)好引出電纜。

  
  

• 為了防止外力對(duì)點(diǎn)焊應(yīng)變計(jì)的沖擊和碾壓，可加裝激振保護(hù)盒護(hù)罩(見下圖所示)。

2. 102E全功能讀數(shù)儀

點(diǎn)焊應(yīng)變計(jì)在焊接的過程中，需要使用102E全功能讀數(shù)儀實(shí)時(shí)觀測(cè)點(diǎn)焊應(yīng)變計(jì)的模數(shù)，以便確保應(yīng)變計(jì)在一個(gè)能夠最大限度觀測(cè)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(diǎn)焊應(yīng)變計(jì)，適用于單臺(tái)或多臺(tái)組網(wǎng)自動(dòng)測(cè)量振弦、差阻、電阻、電流、電壓、開關(guān)、數(shù)字量輸出的點(diǎn)焊應(yīng)變計(jì)信號(hào)，接入通道任意組合。具有≥1600米智能識(shí)別傳感器信息，≥1600米傳感器故障診斷，自動(dòng)測(cè)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(shí)時(shí)采集、定時(shí)采集、采集數(shù)據(jù)存貯、自動(dòng)休眠、防水、防雷、抗電磁干擾等功能。

• 其測(cè)量精度高、抗干擾能力強(qiáng)，適應(yīng)長(zhǎng)期運(yùn)行，通訊方式4G、RS485、藍(lán)牙，內(nèi)嵌高容量鋰電池，支持太陽(yáng)能或交流供電。

• 測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步葛南云平臺(tái)，系統(tǒng)組網(wǎng)簡(jiǎn)便快捷經(jīng)濟(jì)。

• 全功能采集儀智能識(shí)別傳感器信息、智能故障診斷、云平臺(tái)手機(jī)客戶端無縫對(duì)接。

  
  

4. 葛南云平臺(tái)

• 管道安全監(jiān)測(cè)應(yīng)用平臺(tái)采用葛南云平臺(tái)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(tái)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(cè)模塊、測(cè)點(diǎn)管理模塊、設(shè)備管理模塊、全功能讀數(shù)儀、報(bào)表報(bào)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(yùn)行，為項(xiàng)目決策和指揮調(diào)度提供了有力的數(shù)據(jù)支撐，實(shí)現(xiàn)多維度安全監(jiān)測(cè)和項(xiàng)目監(jiān)管。