壓力管道焊縫破損監測傳感器系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明所述的壓力管道焊縫破損監測傳感器系統，屬于傳感器技術領域，特別涉及到一種壓力管道焊縫破損監測傳感器系統的構造設計。
【背景技術】
[0002]焊縫作為壓力管道損傷的眾多薄弱環節中的一個重要因素，對焊縫的實時安全監測也是亟需解決的難題。由于焊接工藝本身的特點，焊接接頭在形成過程中經歷復雜和不均勻的熱過程，致使焊后接頭存在較大的殘余應力和變形、幾何不連續和力學性能的不均勻性，在焊接接頭容易產生裂紋、夾渣、氣孔、咬邊等焊接缺陷，減小了焊接接頭承載截面的有效面積，截面應力增加，這些缺陷的存在和發展將導致壓力管道失效與斷裂。若能對焊縫進行在線監測，自動感知初期微小的焊縫損傷與泄漏，將更有利于掌握壓力管道的安全與運營狀態，及時發現事故先兆、避免突發惡性事故發生。
[0003]目前比較常見的焊縫監測技術主要是焊縫探傷以及電化學方法。探傷技術有磁粉探傷、超聲波探傷、X射線查傷、著色探傷和聲發射探傷等，焊縫探傷不僅可以檢驗焊縫的質量還可以測出焊縫的高度，是最直接有效的檢測手段，但這些探傷技術都只能對焊縫進行階段性的安全檢測而無法提供實時的在線安全運營監測。而電化學方法對焊縫的檢測尚未普及，檢測時需要對傳感器進行供電，電信號傳輸距離、傳輸信號的抗干擾能力和傳輸介質的用電安全都難以保證，同時由于電化學方法現在多數采用人工制作的方法，檢測精度和分辨率都有待改進。
[0004]光纖光纖是一種性能優良的敏感元件，可通過布拉格反射波長的移動來感應外界微小應變變化，實現對結構應力、溫度等參數的在線監測。它具有本質防爆、抗電磁干擾、測量精度高、集傳感與傳輸于一體、使用方便等特點，適用于油氣、化工等危險品運輸管道的長距離遠程監測。
[0005]專利[名稱:一種用于測量管道環向應變的應變箍傳感器，公開號:CN 102636128A，公開日:2012.08.15，中國]提出了一種測量管道環向應變的應變箍傳感器，是一種光纖光柵傳感器，可以用作壓力管道環向應變監測的傳感器，但應用于焊縫的監測，需要針對焊縫特點設計傳感器系統，將焊縫封于密閉空間內以監測焊縫破損引起的微小定點泄漏。
[0006]針對上述現有技術中所存在的問題，研究設計一種新型的壓力管道焊縫破損監測傳感器系統，從而克服現有技術中所存在的問題是十分必要的。
【發明內容】
[0007]鑒于上述現有技術中所存在的問題，本發明的目的是研究設計一種新型的壓力管道焊縫破損監測傳感器系統，用以解決現有技術難以實時監測、用電潛在危險、易受電磁干擾影響的問題。滿足壓力管道焊縫監測需求的基于光纖光柵傳感技術的壓力管道焊縫破損監測傳感器系統是很有必要的，它將安全有效的解決焊縫實時監測方法缺失的問題、以及傳感器安裝的問題。
[0008]本發明的技術解決方案是這樣實現的:
[0009]本發明所述的壓力管道焊縫破損監測傳感器系統；其特征在于包括:密封纖維布、密封環、檢測裝置；密封纖維布纏繞在管道焊縫處，形成纖維布環；密封環裝于纖維布環的兩側，將密封纖維布緊箍在管道壁上，形成密閉空間；將檢測裝置裝于密封纖維布上；
[0010]本發明所述的檢測裝置包括:雙應變箍夾持器支座、FBG應變箍傳感器、滑片、蓋板及楔子；FBG應變箍傳感器的兩端裝有滑片，滑片通過蓋板及楔子裝于雙應變箍夾持器支座上；雙應變箍夾持器支座通過環氧樹脂粘牢在密封纖維布上。
[0011]本發明所述的密封纖維布纏繞在管道焊縫處形成纖維布環；搭接處以及密封纖維布兩側與管道接縫處通過環氧樹脂系膠結劑粘牢。
[0012]本發明所述的雙應變箍夾持器支座為金屬材料切割而成；雙應變箍夾持器支座下部與管道的接觸面為圓弧形，圓弧直徑與管道外徑弧度相同；沿雙應變箍夾持器支座與管道的接觸面的中心軸加工有一條焊縫槽；在雙應變箍夾持器支座上部沿徑向加工有兩條貫通的滑動槽；在每條滑動槽的兩側各加工有一排上側螺絲孔；在雙應變箍夾持器支座的側立面加工有貫通槽；在雙應變箍夾持器支座靠近貫通槽的一端加工有端部微調螺絲孔，微調螺絲孔分別加工在每條滑動槽的兩側。
[0013]本發明所述的滑片為長方形片狀結構，厚度小于滑動槽的寬度；在滑片的中部加工有方孔，方孔的開空截面大于楔子的截面積；在滑片下部一端加工有光纖孔，用來與FBG應變箍傳感器端頭膠接；FBG應變箍傳感器的兩端各裝有一個滑片；FBG應變箍傳感器圍繞過管道，兩端的滑片裝于滑動槽內楔子插入到貫通槽內，并穿過方孔，蓋上蓋板，用螺絲固定。
[0014]本發明所述的滑動槽對稱加工與焊縫槽的兩側。
[0015]本發明所述的端部微調螺絲孔上裝有長桿螺絲，長桿螺絲的前端頂在楔子上；通過旋轉長桿螺絲帶動楔子沿貫通槽的前進和后退，進而預控FBG應變箍傳感器的預張拉。
[0016]本發明所述的FBG應變箍傳感器對稱置于焊縫的兩側。
[0017]安裝時首先將管道焊縫附近10cm帶寬范圍打磨清理干凈，使用密封纖維布帶裹住焊縫，形成纖維布環，搭接處以及纖維布環兩側用環氧樹脂系膠結劑粘牢，纖維布環兩側邊緣用密封環將密封纖維布緊箍在管道壁上，形成密閉空間。在焊縫所在截面上安裝雙應變箍夾持器支座，使座低焊縫槽跨過焊縫凸起，用環氧樹脂將夾持器支座粘牢在纖維布外。將2只FBG應變箍傳感器分別通過夾持器支座上的兩條滑道，對稱分布于焊縫兩側。
[0018]FBG應變箍傳感器的安裝方法是:將傳感器一端滑片嵌入夾持器支座滑道的無側立面貫通槽一端，用螺絲將蓋板固定于上側螺絲孔；將另一端滑片嵌入夾持器支座滑道的有側立面貫通槽一端，向側立面貫通槽插入楔子，楔子同時穿過滑片上的方孔；將光纖光柵接入解調儀，根據解調儀讀數控制光纖光柵波長的增量；使用兩枚長桿螺絲微調預張拉的程度，旋入支座左端一對穿透的端部微調螺絲孔，輪流旋入兩枚長桿螺絲，推動楔子滑動，楔子又帶動滑片前進，最后用蓋板與螺絲將滑片固定在夾持器支座上，完成一只FBG應變箍傳感器的安裝過程。另一只FBG應變箍傳感器的安裝方法相同。
[0019]當焊縫發生破損，內容物泄漏至纖維布與密封環構成的密閉空間內，發生膨脹，密封纖維布外的FBG應變箍傳感器將監測到這種環向變形，通過光纖光柵解調儀傳入計算機，顯示報警。
[0020]本發明的優點是顯而易見的，主要表現在:
[0021 ] 1、本發明解決了焊縫實時在線監測方法缺失的問題；
[0022]2、本發明解決了現有光纖光柵應變箍傳感器無法監測焊縫附近密閉環境變化的問題，使之應用范圍也更廣泛；
[0023]本發明保證了壓力管道焊縫破損發生的微小泄漏可檢性，制作與安裝簡便、具有預張拉可控制、適宜批量生產等優點。
[0024]本發明具有結構新穎、加工間便、安裝使用方便、可靠性強、應用廣泛等優點，其大批量投入市場必將產生積極的社