管道在位狀態(tài)分布式光纖監(jiān)測方法研究.pdf

1、油氣管道的安全運行一直是人們關(guān)注的焦點問題，通過對國內(nèi)外長輸管道失效事故分析，發(fā)現(xiàn)管道橫向屈曲變形破壞和管道沉陷破壞占管道破壞的比例相當大，嚴重危害了管道的安全運行，因此開展管道橫向屈曲破壞和管道沉陷破壞研究尤為重要。本文著重介紹了一種基于布里淵散射原理的分布式光纖監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有監(jiān)測距離長、能實時、分布式監(jiān)測等優(yōu)點。論文的主要工作包括以下幾個方面:
　　(1)探索分布式光纖布設(shè)方案。管道存在沿任一方向彎曲的可能，這時管道截面

2、中性軸位置不確定，布設(shè)一條傳感光纖很可能監(jiān)測不到變形最大位置點處的應(yīng)變值。本文基于ε=P/EA+MDsinθ/2EI這一監(jiān)測原理，制定了合理的光纖布設(shè)方案-沿管道平行布設(shè)三條呈一定角度的光纖，可以求解出管道發(fā)生任何方向變形時的最大應(yīng)變值。
　　(2)進行連續(xù)管道橫向屈曲分布式光纖監(jiān)測方法的研究。本次測量中，選擇測量準確度更高的裸光纖作為傳感光纖，然后利用管道屈曲理論，對采集到的應(yīng)變值進行了彎曲應(yīng)變和軸壓應(yīng)變的分離處理，從彎曲應(yīng)變圖

3、上準確體現(xiàn)了管道屈曲變形的演化過程。RST311L激光全站儀采集到的側(cè)向位移圖與BOTDA采集到的應(yīng)變圖發(fā)展趨勢相吻合，從側(cè)面說明光纖監(jiān)測管道屈曲的可行性。
　　(3)進行分段管道沉陷分布式光纖監(jiān)測方法的研究。在正常情況下，管體應(yīng)變不存在明顯變化，而一旦發(fā)生沉陷等地質(zhì)災(zāi)害時，隨管體周圍土壤條件改變，管道應(yīng)變會發(fā)生非常明顯的突變，這一現(xiàn)象可以通過光纖傳感器監(jiān)測，豐富了管道監(jiān)測手段。同時發(fā)現(xiàn)隨沉陷區(qū)范圍改變，管道受力模型逐漸由簡支梁結(jié)