管道轴向位移检测装置和方法与流程

本发明涉及检测技术领域，特别涉及一种管道轴向位移检测装置和方法。

背景技术：

地质灾害是指在地球内动力、外动力或人为地质动力作用下地球发生异常能量释放、物质运动、岩土体变形位移以及环境异常变化等，其中岩土体变形位移会使土壤产生推力以导致埋在土壤中的油气管道产生位移。

现有技术中，使用一种基于静力水准的位移自动检测方法检测油气管道的位移。该方法在基准点设置一个基准水箱,在每个监测点设一个水箱,监测点水箱与基准点水箱联通,通过测量液面变化计算监测点的沉降，以此获取油气管道的位移情况。

发明人在实现本发明的过程中，发现上述方式至少存在如下缺陷：上述位移检测技术只能检测到油气管道的竖向位移(径向位移)，无法检测油气管道的轴向位移。

技术实现要素：

为了解决相关技术中只能检测到油气管道的竖向位移(径向位移)，无法检测油气管道的轴向位移的问题，本发明实施例提供了一种管道轴向位移检测装置和方法。所述技术方案如下：

根据本发明的第一方面，提供一种管道轴向位移检测装置，所述管道轴向位移检测装置包括：

环形套筒、长度传感器和位移确定组件；

所述环形套筒套在待检测管道上，且所述环形套筒与所述待检测管道之间填充有土壤；

所述长度传感器包括第一端和第二端，所述第一端与所述待检测管道外壁的第一指定位置连接，所述第二端与所述环形套筒的第二指定位置连接，所述长度传感器用于测量所述第一端和所述第二端之间的距离；

位移确定组件，所述位移确定组件与所述长度传感器连接，所述位移确定组件用于根据所述第一端和所述第二端之间的距离变化确定所述待检测管道的轴向位移。

可选的，所述位移确定组件用于根据位移确定公式确定待检测管道的轴向位移，所述位移确定公式为：

其中，la'b为位移后的所述长度传感器的第二端与所述第一端之间的距离，lab为位移前所述长度传感器的第二端与所述第一端之间的距离，lob为所述环形套筒的第二指定位置与所述待检测管道的相对距离，laa'为所述待检测管道的位移距离。

可选的，所述环形套筒的外径比所述环形套筒的的内径大20％。

可选的，所述环形套筒的外径与内径的差值以及质量与所述土壤的密实度负相关。

可选的，所述环形套筒包括第一半环和第二半环，所述第一半环和所述第二半环法兰连接。

根据本发明的第二方面，提供一种管道轴向位移检测方法，所述方法包括：

将环形套筒环套在待检测管道上；

在所述环形套筒与所述待检测管道之间填充土壤；

在所述待检测管道上安装长度传感器，

所述长度传感器包括第一端和第二端，所述长度传感器第一端与所述待检测管道外壁的第一指定位置连接，所述第二端与所述环形套筒的第二指定位置连接，所述长度传感器用于测量所述第一端和所述第二端之间的距离；

根据所述第一端和所述第二端之间的距离变化确定所述待检测管道的轴向位移。

可选的，所述根据所述第一端和所述第二端之间的距离变化确定所述待检测管道的轴向位移，包括：

根据位移确定公式确定待检测管道的轴向位移，所述位移确定公式为：

其中，la'b为位移后的所述长度传感器的第二端与所述第一端之间的距离，lab为位移前所述长度传感器的第二端与所述第一端之间的距离，lob为所述环形套筒的第二指定位置与所述待检测管道的相对距离，laa'为所述待检测管道的位移距离。

可选的，所述环形套筒的外径比所述环形套筒的的内径大20％。

可选的，所述环形套筒的外径与内径的差值以及质量与所述土壤的密实度负相关。

可选的，所述环形套筒包括第一半环和第二半环，以法兰连接使所述第一半环和第二半环环扣在所述待检测管道上。

本发明实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

通过一种包括环形套筒长度传感器和位移确定组件的管道轴向位移检测装置，其中环形套筒套在待检测管道上，且环形套筒与待检测管道之间填充有土壤，长度传感器的第一端与待检测管道外壁的第一指定位置连接，长度传感器的第二端与环形套筒的第二指定位置连接，长度传感器用于测量第一端和第二端之间的距离，位移确定组件与长度传感器连接，用于根据第一端和第二端之间的距离变化确定待检测管道的轴向位移。解决了相关技术中无法检测油气管道的轴向位移的问题，达到了检测轴向位移的效果。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明实施例提供的一种管道轴向位移检测装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种管道轴向位移检测装置的结构示意图；

图3是图2所示的管道轴向位移检测装置侧视图；

图4是本发明实施例提供的一种管道轴向位移检测方法的流程图。

通过上述附图，已示出本发明明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本发明构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

管道在位移的过程中会产生一定的形变，管道的形变会造成管道裂纹等导致管道泄漏，现有技术中可以通过检测管道的径向位移以判断管道是否处于形变等潜在的危险状态，但是现有技术中只能检测到管道的径向位移，管道的轴向位移也会产生管道形变从而造成安全隐患。

本发明实施例提供了一种管道轴向位移检测装置和方法，能够解决相关技术中出现的该问题。

图1是本发明实施例提供的一种管道轴向位移检测装置的结构示意图。该管道轴向位移检测装置10可以包括：

环形套筒11、长度传感器12和位移确定组件13。

环形套筒11套在待检测管道20上，且环形套筒11与待检测管道20之间填充有土壤。

长度传感器12包括第一端121和第二端122，第一端121与待检测管道20外壁的第一指定位置21连接，第二端122与环形套筒11的第二指定位置111连接，长度传感器12用于测量第一端121和第二端122之间的距离。

位移确定组件13，位移确定组件13与长度传感器12连接，位移确定组件13用于根据第一端121和第二端122之间的距离变化确定所述待检测管道的轴向位移。

综上所述，本发明实施例提供的一种包括环形套筒长度传感器和位移确定组件的管道轴向位移检测装置，其中环形套筒套在待检测管道上，且环形套筒与待检测管道之间填充有土壤，长度传感器的第一端与待检测管道外壁的第一指定位置连接，长度传感器的第二端与环形套筒的第二指定位置连接，长度传感器用于测量第一端和第二端之间的距离，位移确定组件与长度传感器连接，用于根据第一端和第二端之间的距离变化确定待检测管道的轴向位移。解决了相关技术中无法检测油气管道的轴向位移的问题，达到了检测轴向位移的效果。

请参考图2，其示出了本发明实施例提供的另一种管道轴向位移检测装置的结构示意图，该管道轴向位移检测装置可以包括：

可选的，长度传感器12的第一端与待检测管道20外壁的第一指定位置连接，即图2中的a点，a'点是a点位移后的第一端与待检测管道20外壁连接的位置，第二端与环形套筒11的第二指定位置连接，即图中的b点，o点为b点在待检测管道20上的正投影。长度传感器12是一种可以伸缩的用于测量长度的传感器，由于待检测管道20与环形套筒11之间填满土壤30，当待检测管道20发生径向位移(沉降)时，环形套筒11与待检测管道20成为一个整体，同时发生径向位移，即o点和b在径向的相对位置不会发生变化。

在待检测管道20发生轴向位移的过程中，长度传感器12的第二端与环形套筒11的第二指定位置连接的b点固定不动，长度传感器12拉长，此时长度传感器12的第一端，即a点随着管道的位移移动至a'点，传感器获取移动后的数据，使用位移确定组件可以得到待检测管道的位移距离。位移确定组件与长度传感器12连接，位移确定组件可以安装在待检测管道20上，也可以安装在环形套筒11上，还可以在地面上通过无线连接或者数据线连接的方式与长度传感器连接。其中长度传感器12可以是振弦式位移计，也可以是其他长度传感器，本发明实施例在此不作限定。

可选的，位移确定组件用于根据位移确定公式确定待检测管道20的轴向位移，位移确定公式为：

其中，la'b为位移后的长度传感器的第二端与第一端之间的距离，lab为位移前长度传感器的第二端与第一端之间的距离，lob为环形套筒的第二指定位置与待检测管道的相对距离，laa'为待检测管道的位移距离。

可选的，环形套筒11的外径a比环形套筒11的内径b大20％。环形套筒11与待检测管道20之间填充土壤30并将土壤压实，此时土壤30起到一个嵌固作用，即在待检测管道20发生径向位移时，环形套筒11与待检测管道20同步移动，使环形套筒11与待检测管道20之间在径向上的相对位置不变。环形套筒可以在径向上设置一定的厚度(即外径与内径的差值)以使环形套筒具有一定的重量，避免环形套筒在土壤的推力下偏移。其中，环形套筒的外径a也可以比环形套筒的内径b大100毫米，本发明实施例在此不做限定。

可选的，环形套筒11的外径与内径的差值以及质量与土壤的密实度负相关。当待检测管道20及环形套筒11中间的填充土壤为软质土壤时，可以适当增加环形套筒11的外径与内径的差值，当环形套筒11的外径与内径的差值增大，环形套筒11的重量随之增加。示例性的，当环形套筒11与待检测管道20中间填充土壤土质较软时，待检测管道20的直径为529毫米，环形套筒11的内径为1000毫米，外径为1200毫米，轴向上的长度为200毫米。

图3是图2所示的管道轴向位移检测装置侧视图。可选的，环形套筒11包括第一半环112和第二半环113，第一半环112和第二半环113法兰连接。法兰连接结构简单、连接可靠、拆装方便，安装环形套筒11前打开第一半环112和第二半环113中的一个连接口，将环形套筒11套在待检测管道20上后，将打开的连接口通过螺栓重新连接。也可以使用卡扣连接等其他连接方式，本发明实施例在此不作限定。

可选的，长度传感器12的第一端与待检测管道20外壁的第一指定位置可以是轴承连接，在待检测管道在土壤推力的作用下还有可能产生形变，轴承连接可以根据形变改善角度，避免待检测管道的形变导致长度传感器损坏。

可选的，环形套筒11与土壤接触的表面均可以设置凸起。待检测管道20及环形套筒11均埋在土壤中，即环形套筒的表面均与土壤接触，表面设置的凸起可以增加环形套筒11与土壤的摩擦力，从而更加固定环形套筒11的位置。

综上所述，本发明实施例提供的一种包括环形套筒长度传感器和位移确定组件的管道轴向位移检测装置，其中环形套筒套在待检测管道上，且环形套筒与待检测管道之间填充有土壤，长度传感器的第一端与待检测管道外壁的第一指定位置连接，长度传感器的第二端与环形套筒的第二指定位置连接，长度传感器用于测量第一端和第二端之间的距离，位移确定组件与长度传感器连接，用于根据第一端和第二端之间的距离变化确定待检测管道的轴向位移。解决了相关技术中无法检测油气管道的轴向位移的问题，达到了检测轴向位移的效果。

图4是本发明实施例提供的一种管道轴向位移检测方法的流程图，该方法包括下面几个步骤：

步骤401、将环形套筒环套在待检测管道上。

步骤402、在环形套筒与待检测管道之间填充土壤。

步骤403、在待检测管道上安装长度传感器。

长度传感器包括第一端和第二端，长度传感器第一端与待检测管道外壁的第一指定位置连接，第二端与环形套筒的第二指定位置连接，长度传感器用于测量第一端和第二端之间的距离。

步骤404、根据第一端和第二端之间的距离变化确定待检测管道的轴向位移。

根据位移确定公式确定待检测管道的轴向位移，位移确定公式为：

其中，la'b为位移后的长度传感器的第二端与第一端之间的距离，lab为位移前长度传感器的第二端与第一端之间的距离，lob为环形套筒的第二指定位置与待检测管道的相对距离，laa'为待检测管道的位移距离。

可选的，环形套筒的外径比环形套筒的的内径大20％。

可选的，环形套筒的外径与内径的差值以及质量与土壤的密实度负相关。

可选的，环形套筒包括第一半环和第二半环，以法兰连接使第一半环和第二半环环扣在待检测管道上。

综上所述，本发明实施例提供的一种管道轴向位移检测方法，其中环形套筒套在待检测管道上，且环形套筒与待检测管道之间填充有土壤，长度传感器的第一端与待检测管道外壁的第一指定位置连接，长度传感器的第二端与环形套筒的第二指定位置连接，长度传感器用于测量第一端和第二端之间的距离，位移确定组件与长度传感器连接，用于根据第一端和第二端之间的距离变化确定待检测管道的轴向位移。解决了相关技术中无法检测油气管道的轴向位移的问题，达到了检测轴向位移的效果。

以上所述仅为本发明的可选的实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。