一種隧道內(nèi)管道在線監(jiān)測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種隧道內(nèi)管道在線監(jiān)測(cè)方法，特別涉及河流穿越隧道內(nèi)管道的在線安全監(jiān)測(cè)方法，屬于管道安全管理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隧道是長(zhǎng)輸管道穿越大型河流的一種主要方式，隨著世界各國(guó)油氣長(zhǎng)輸管道建設(shè)不斷增加，管道穿越大型河流的工程日益增加。目前，河流穿越隧道主要有鉆爆隧道和盾構(gòu)隧道兩種方式，隧道穿越縱斷面通常有“斜井+平巷+斜井”、“豎井+平巷+斜井”、“豎井+平巷+豎井”三種形式。油氣管道通常采用連續(xù)低支座的固定方式進(jìn)行安裝。由于水下隧道空間封閉且受限，在長(zhǎng)期使用過(guò)程中可能存在滲水或積水等問(wèn)題，對(duì)隧道內(nèi)管道進(jìn)行巡查和檢修十分困難，工程中也有在隧道建成投用后對(duì)隧道充水封閉的作法。因此，在管道長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，隧道本體及水下管道及支座的可靠性難以考察，隧道內(nèi)的管道也成為安全管理的盲區(qū)。在管道運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，管道內(nèi)的運(yùn)行壓力和溫度、以及環(huán)境溫度都會(huì)發(fā)生變化，在溫度和壓力的共同作用下，管道會(huì)發(fā)生沿軸向的伸縮變形或橫向的彎曲變形，從而對(duì)固定管道的支座或管卡產(chǎn)生受巨大的作用力，當(dāng)這些作用力超設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后，就可能造成管卡或支座的變形和失效，甚至導(dǎo)致管道破壞。對(duì)于充水隧道，管道、管卡及支座的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)更高，一旦發(fā)生管卡或支座破壞，還可能造成管道懸空、漂浮等管道失穩(wěn)，并可能引發(fā)重大安全事故。因此，隧道穿越管道的安全監(jiān)測(cè)，特別是河流穿越隧道管道的安全監(jiān)測(cè)，對(duì)于跟蹤掌握管道安全狀況、制定管理維護(hù)計(jì)劃、保證管道長(zhǎng)期安全運(yùn)行具有十分重要的作用。
[0003]已公開(kāi)的現(xiàn)有技術(shù)中，有隧道本體變形監(jiān)測(cè)、不良地質(zhì)區(qū)域管道監(jiān)測(cè)、開(kāi)放空間隧道天然氣泄漏監(jiān)測(cè)等技術(shù)和方法，未見(jiàn)關(guān)于隧道內(nèi)管道特別是河流穿越隧道管道的監(jiān)測(cè)技術(shù)。如:專(zhuān)利200810072514.2公開(kāi)了一種隧道圍巖變形監(jiān)測(cè)方法及其監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，將激光器固定于已穩(wěn)定的隧道圍巖內(nèi)壁上，在施工隧道內(nèi)不穩(wěn)定圍巖的初期支護(hù)上安裝固定光敏位移信號(hào)監(jiān)測(cè)器，根據(jù)實(shí)時(shí)的激光信號(hào)監(jiān)測(cè)圍巖變形，并提供信號(hào)處理與分析功能。
[0004]專(zhuān)利200810158286.0公開(kāi)了一種隧道體元形變移動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)方法，由激光掃描儀、CCD相機(jī)、速度計(jì)、慣導(dǎo)儀、中央控制裝置及條形碼組成，通過(guò)三維建模和模型重建，進(jìn)行體元形變分析，從而可連續(xù)監(jiān)測(cè)形變過(guò)程。
[0005]專(zhuān)利200810119556.7公開(kāi)了一種滑坡對(duì)管道影響的監(jiān)測(cè)預(yù)警方法和系統(tǒng)，包括滑坡對(duì)管道的推力監(jiān)測(cè)及管道應(yīng)變監(jiān)測(cè)兩部分，采用土壓力盒光纖光柵傳感器測(cè)量滑坡對(duì)管道的正面推力，采用應(yīng)變光纖光柵傳感器監(jiān)測(cè)管道軸向應(yīng)變。
[0006]專(zhuān)利200920225341.3公開(kāi)了一種適用于隧道開(kāi)放空間天然氣泄漏激光監(jiān)測(cè)裝置，采用可調(diào)諧二極管激光器作為激光光源，激光通過(guò)存在泄漏氣體的待測(cè)區(qū)域后，由安裝在隧道另一端的激光接收裝置接收，由激光接收裝置內(nèi)光電探測(cè)器完成所接收光信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換并經(jīng)激光氣體分析儀分析，實(shí)現(xiàn)隧道內(nèi)天然氣管道泄漏檢測(cè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種隧道內(nèi)管道在線監(jiān)測(cè)方法，尤其是提供一種河流穿越隧道內(nèi)管道的安全監(jiān)測(cè)方法。實(shí)現(xiàn)隧道內(nèi)管道的應(yīng)變和溫度、支座位移、管卡壓力和環(huán)境溫度的連續(xù)性監(jiān)測(cè)。本發(fā)明不受隧道封閉空間或隧道充水的限制，能夠?qū)⑺淼纼?nèi)管道、支座和管卡的安全狀況實(shí)時(shí)傳送給遠(yuǎn)程分析終端，工程應(yīng)用方便，能能夠提高隧道穿越管道安全管理水平。
[0008]本發(fā)明提出的監(jiān)測(cè)方法包括管道應(yīng)變監(jiān)測(cè)部分、管道和環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)部分、支座位移監(jiān)測(cè)部分、管卡壓力監(jiān)測(cè)部分和控制部分。
[0009]其中管道應(yīng)變檢測(cè)部分包括以下內(nèi)容:在管道上設(shè)置若干監(jiān)測(cè)截面，在每個(gè)監(jiān)測(cè)截面上安裝若干應(yīng)變傳感器，用于測(cè)量管道的軸向應(yīng)變。通過(guò)力學(xué)分析得知，隧道內(nèi)管道變形的敏感部位位于管道線路轉(zhuǎn)角處，因此所述監(jiān)測(cè)截面的設(shè)置必須包括但不限于以下關(guān)鍵位置:①隧道進(jìn)、出口處彎頭兩側(cè)管道，②平巷兩端管道與彎頭連接處(包括斜井隧道和豎井隧道)，③隧道內(nèi)部錨固墩(如有)兩側(cè)。根據(jù)使用環(huán)境的需要，應(yīng)變傳感器通常需要進(jìn)行一體化及防水封裝。其中，在每個(gè)監(jiān)測(cè)截面上一般需要設(shè)置三個(gè)以上的應(yīng)變傳感器。所述的若干個(gè)應(yīng)變傳感器在監(jiān)測(cè)截面上應(yīng)當(dāng)均勻設(shè)置。
[0010]管道和環(huán)境溫度檢測(cè)部分包括以下內(nèi)容:采用至少兩個(gè)溫度傳感器，其中至少一個(gè)傳感器與管道本體連接用于測(cè)量管道的運(yùn)行溫度；其余的傳感器暴露在環(huán)境中，以用于測(cè)量隧道內(nèi)的環(huán)境(如空間或水)溫度，溫度監(jiān)測(cè)可以在隧道內(nèi)部中間的任意位置設(shè)置一處或幾處。根據(jù)使用環(huán)境的不同，溫度傳感器通常需要進(jìn)行一體化及防水封裝。
[0011]支座位移監(jiān)測(cè)部分用于測(cè)量支座是否因管道變形或基礎(chǔ)失效而導(dǎo)致支座底板與基礎(chǔ)脫離。支座位移監(jiān)測(cè)部分包括以下內(nèi)容:采用磁致伸縮位移傳感器，將其安裝于支座底板并做防水處理，測(cè)量支座底板與隧道地面基礎(chǔ)的相對(duì)位移。監(jiān)測(cè)點(diǎn)的設(shè)置必須包括但不限于以下位置:①斜井進(jìn)、出口處的支座，②平巷內(nèi)的所有支座，③豎井底部和頂部的支座。根據(jù)使用環(huán)境的需要，磁致伸縮位移傳感器通常需要進(jìn)行一體化及防水封裝。
[0012]管卡壓力監(jiān)測(cè)部分，用于測(cè)量管卡與管道間由于管道彎曲變形而產(chǎn)生的橫向作用力。其包括以下內(nèi)容:采用測(cè)力傳感器，將其安裝于管道頂部與環(huán)型管卡連接，每個(gè)管卡安裝一個(gè)傳感器。監(jiān)測(cè)點(diǎn)的設(shè)置必須包括但不限于以下位置:①斜井進(jìn)、出口處支座的管卡，②平巷兩端靠近斜井或豎井支座的管卡；③豎井底部支座的管卡。根據(jù)使用環(huán)境的需要，磁力傳感器可以選擇進(jìn)行防水封裝。
[0013]控制部分，通常包括信號(hào)采集、信號(hào)傳輸、遠(yuǎn)程接收和監(jiān)控系統(tǒng)。信號(hào)采集通過(guò)信號(hào)采集器實(shí)現(xiàn)，信號(hào)采集器通常包括信號(hào)線纜、采集卡、控制模塊、電池模塊，一般安裝于隧道出口附近。監(jiān)測(cè)信號(hào)經(jīng)信號(hào)采集器采集處理后一般可以由無(wú)線傳輸器發(fā)送實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸，遠(yuǎn)端無(wú)線接收器接收到監(jiān)測(cè)信號(hào)并傳輸至監(jiān)控系統(tǒng)。
[0014]監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)監(jiān)測(cè)信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，與設(shè)定的安全閾值對(duì)比分析管道、管卡和支座的安全性，可遠(yuǎn)程控制監(jiān)測(cè)信號(hào)的采集頻率與周期。
[0015]本發(fā)明的隧道內(nèi)管道監(jiān)測(cè)方法可以實(shí)現(xiàn)隧道內(nèi)管道、管卡、支座的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)自動(dòng)采集、遠(yuǎn)程傳輸、自動(dòng)處理和安全報(bào)警。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
1、實(shí)現(xiàn)了河流穿越隧道特別是充水隧道內(nèi)管道的安全監(jiān)測(cè)，解決了隧道建成投產(chǎn)后管道的管理和監(jiān)測(cè)問(wèn)題。
[0017]2、監(jiān)測(cè)信息包括了管道應(yīng)變、管道溫度、環(huán)境溫度、管卡受力、支座位移等數(shù)據(jù)，提供的監(jiān)測(cè)信息全面翔實(shí)。
[0018]3、本發(fā)明方法所涉及的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以采用一用一備兩組電池供電，不需要外部電源。采用遠(yuǎn)程監(jiān)控與預(yù)警，無(wú)需人工現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)方法不影響管道運(yùn)行，便于工程應(yīng)用。
[0019]4、本發(fā)明的監(jiān)控方法簡(jiǎn)單可行，可以根據(jù)不同的隧道結(jié)構(gòu)形式，靈活設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)和監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，既適用于河流穿越隧道，也適用山體等其他隧道穿越管道及附屬設(shè)施的安全監(jiān)測(cè)。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本發(fā)明監(jiān)測(cè)方法的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2為本發(fā)明監(jiān)測(cè)方法的流程框圖。
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