一、應用背景

隨著我國長輸油氣管道工程的不斷發(fā)展，管道穿越多種復雜多變的地形地貌，為了施工和運行管理的方便，不得不采用跨越方式；即便是埋地管道，在雨水沖蝕、地震等自然災害的破壞作用下也會出現大跨度的懸空管段。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導致管道發(fā)生變形，一旦管道承受較大的變形產生應力集中，將迫使管道發(fā)生應力腐蝕或應力開裂危及生命及財產安全。

應力應變監(jiān)測的目的：

• 通過監(jiān)測了解管道內部實際應力的大小、方向和分布，以檢驗管道應力是否超出材料的強度極限，分析判斷管道產生裂縫及其擴展甚至破壞的可能性，以便及時采取措施，保證工程安全。

• 將實測成果與設計假定數據對比，以檢驗設計假定數據、計算方法和施工方法的合理性，為以后設計和施工選取數據和方法提供資料。

二、監(jiān)測方案

1.監(jiān)測目的

管道監(jiān)測的主要目的是及時發(fā)現管道應力的異常征狀并進行分析和評估，對可能出現的事故前兆進行報警并提出處理建議。它建立在對監(jiān)測數據進行快速采集、傳輸、分析、處理的基礎上，是一個依托監(jiān)測數據測量、傳輸、管理、分析工作及一系列計算機軟件和硬件設備，為工程管理部門服務的安全決策支持系統。

2.系統組成

自動化系統由監(jiān)測儀器(VWS-5D點焊應變計)、數采裝置（102E全功能讀數儀（焊接時使用）、GDA1602）、葛南云平臺組成。

三、應變計產品介紹

1. 點焊應變計

• 南京葛南VWS-5D點焊應變計適用于長期布設在水工結構物或其它結構物的表面，測量結構物表面的應變量，同步測量布設點的溫度。       

• 儀器全不銹鋼結構、一體化設計、接地防雷、彈性模量小，與被測結構物的隨動性好，不會干擾原應力場，點焊布設，安裝簡單可靠。同時支持測量系統智能識別信息、智能故障診斷、云平臺手機無縫對接。

• 該款點焊應變計由應變計、點焊安裝基片、激振保護盒、不銹鋼激振保護盒護罩、觀測電纜等組成。點焊應變計電路采用雙護套雙絞屏蔽聚氨酯電纜線，有效提高了點焊應變計抗機械磨損、抗干擾、防雷擊的能力。

• 其體積小巧，安裝方便，使用點焊或粘膠的方式將其固定在管道測點處，管道的拉伸和壓縮運動會導致應變計鋼弦的振動頻率發(fā)生改變，頻率信號經電纜傳輸至數采裝置，即可測出結構物的應變量。

  
  

  
  

  
  

（1）安裝

• 安裝在被測結構上，其表面要打磨平整，除去油污、鐵銹、結垢。 

• 確定應變計的測點位置和點焊方向，將應變計放置在測點位置上就位，點焊使用手持便攜式微型點焊機，點焊的點數應足夠并均勻分布。

• 應變計點焊好后，要安裝激振保護盒，保護盒內裝有激振線圈和識別測溫元件，觀測電纜引出盒外。應變計的鋼弦護管要進入線圈卡槽，應變計要完全被蓋住，盒底面緊貼被測 體表面，激振保護盒采用不銹鋼騎馬箍固定，騎馬箍點焊也使用手持便攜式微型點焊機點焊， 焊接點數應均勻分布焊接牢靠。 

  
  

• 應變計安裝完成激振保護盒固定前，應測量讀取初始值讀數。如需調整初始值，可旋轉微調螺母，改變初始值。順時針旋轉模數增大，應變計測量壓縮范圍增大拉伸范圍減小；逆時針旋轉模數減小，應變計測量拉伸范圍增大。 

（2）安裝后調試

• 應變計點焊就位后應及時測量，獲得穩(wěn)定的安裝后的讀數值。 

• 用全功能讀數儀102E對應變計進行測量，讀取初始模數并做記錄，當間隔 30 分鐘測量，讀數連續(xù) 3 次基本相同可確定此讀數為基準值。 

• 應變計安裝就位后及時測量初始值，記錄并存檔應變計的出廠編號和設計編號，嚴格保護好引出電纜。

  
  

• 為了防止外力對點焊應變計的沖擊和碾壓，可加裝激振保護盒護罩(見下圖所示)。

2. 102E全功能讀數儀

點焊應變計在焊接的過程中，需要使用102E全功能讀數儀實時觀測點焊應變計的模數，以便確保應變計在一個能夠最大限度觀測拉伸和壓縮的模數。

3. GDA16數采裝置

• 用GDA16(1/4/8/16)型全功能采集儀可接入1～16支點焊應變計，適用于單臺或多臺組網自動測量振弦、差阻、電阻、電流、電壓、開關、數字量輸出的點焊應變計信號，接入通道任意組合。具有≥1600米智能識別傳感器信息，≥1600米傳感器故障診斷，自動測量傳感器電纜米數，傳感器基準值智能匹配，傳感器資料云端一鍵配置，實時采集、定時采集、采集數據存貯、自動休眠、防水、防雷、抗電磁干擾等功能。

• 其測量精度高、抗干擾能力強，適應長期運行，通訊方式4G、RS485、藍牙，內嵌高容量鋰電池，支持太陽能或交流供電。

• 測量數據實時同步葛南云平臺，系統組網簡便快捷經濟。

• 全功能采集儀智能識別傳感器信息、智能故障診斷、云平臺手機客戶端無縫對接。

  
  

4. 葛南云平臺

• 管道安全監(jiān)測應用平臺采用葛南云平臺2.0。用戶可以不依賴任何硬件基礎來使用其提供的服務。

• 平臺功能完善，涵蓋十大功能模塊：數據管理模塊、數據分析模塊、視頻監(jiān)測模塊、測點管理模塊、設備管理模塊、全功能讀數儀、報表報告模塊、監(jiān)控預警模塊、巡視檢查模塊、工程管理模塊，各模塊緊密聯系、高效運行，為項目決策和指揮調度提供了有力的數據支撐，實現多維度安全監(jiān)測和項目監(jiān)管。