一种河道水下油气管道灾害预警监测装置

摘要

本实用新型涉及一种河道水下油气管道灾害预警监测装置，包括设于河道水下输送油气的管道底部的承压板，还包括监测箱体、承压弹簧、传力杆、滑动电阻，所述承压弹簧和滑动电阻设于水密性的监测箱体内，所述承压板通过传力杆连接承压弹簧和滑动电阻；本实用新型采用在管道底部设置承压弹簧；对管道产生向上顶升的预压力，建立管道上浮风险的预警模型，监测预警精度高、灵敏、实用性强，大大提高了河道水下油气管道运行的安全性和可靠性；实现提前预警可在管道上浮前由相关人员有足够时间采取应急措施，避免灾害的发生，从而可避免造成严重的油气泄漏安全事故和重大经济损失。

说明书

技术领域

本实用新型涉及地质灾害监测技术领域，尤其是一种河道水下油气管道灾害预警监测装置。

背景技术

油气资源主要指的是蕴藏在地壳中石油和天然气，全球含量较多的国家是俄罗斯，据相关数据统计，我国目前石油资源量约为1072.7亿吨，其中约71.61%分布在陆上，约22.93%分布在海洋。中国油气资源分布不均，西部地区的塔里木、柴达木、陕甘宁和四川盆地蕴藏着2.6万立方千米的天然气资源，约占全国陆上天然气资源的87%。特别是新疆塔里木盆地，天然气资源量有8000多立方千米，占全国天然气资源总量的22%。改革开放以来，中国能源工业发展迅速，大量燃煤使大气环境不断恶化，发展清洁能源、调整能源结构已迫在眉睫。由于我国能源结构分布不均，我国自1998年开始酝酿西气东输工程，2000年国务院批准西气东输工程项目立项，2002年7月4日，西气东输管道工程试验段正式开工建设。该工程西起塔里木盆地的轮南，东至上海，途经10省（区、市）66个县，穿越戈壁、荒漠、高原、山区、平原、水网等各种地形地貌和多种气候环境。

目前，长距离的管道运输难免会受到地形地质环境的影响，特别雨季期，原状岩土体会因管道开挖而扰动变得松散，管道地质条件薄弱点受水流冲刷、掏蚀作用，造成管道上部埋土流失，会出现不同形式的水毁灾害，尤其容易出现水下的油气管道因水的浮力作用产生的上浮风险，严重威胁输油气管道运输安全，进一步可能造成严重的油气泄漏安全事故和重大经济损失，影响油气资源的运输和社会发展，实现对水下管道水毁进行可靠地实时监测显得尤为重要。

实用新型内容

为了克服背景技术中的技术问题，本实用新型提供了一种河道水下油气管道灾害预警监测装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种河道水下油气管道灾害预警监测装置，包括设于河道水下输送油气的管道底部的承压板，还包括，监测箱体、承压弹簧、传力杆、滑动电阻，所述承压弹簧和滑动电阻设于水密性的监测箱体内，所述承压板通过传力杆连接承压弹簧和滑动电阻；

所述滑动电阻连接有设置于河道岸上的稳压电源和监测处理器。

进一步，所述稳压电源连接有蓄电池，所述蓄电池连接有太阳能光伏板，所述监测处理器还连接有无线传输装置。通过无线传输装置向远端的监控中心发送管道的承压弹簧的预压力实时数据，实现现场无人值守的自动化监测。

进一步，所述监测处理器包括有单片机和模数转换模块，可对承压板的监测数据进行转换和计算。

进一步，所述稳压电源、监测处理器、蓄电池安装于设置于河道岸上的箱体内，避免现场环境对装置内电子元件的运行影响，实现装置的全天候监测运行。

进一步，所述箱体和太阳能光伏板连接有防雷接地装置，避免雷电对装置的损害。

进一步，所述太阳能光伏板和箱体连接有安装支架，对装置进行可靠安装固定。

进一步，所述承压弹簧设置为等距排布的三个，实现对穿越河道水下输送油气的管道的整体状态可靠监测，避免单个的偶然性差异导致的检测数据的偏差，多个承压弹簧还实现了互为备份，保障检测数据的准确性和预警的可靠性。

进一步，所述穿越河道水下的每根独立的管道至少设置三个承压弹簧，并呈等距排布，可对每根独立的管道的不平衡的上浮风险状态进行监测预警。

本实用新型的有益效果是：本实用新型根据河道水下油气管道的管径、自重、长度、埋土厚度、土密度等参数，采用在管道底部设置承压弹簧；对管道产生向上顶升的预压力，建立管道上浮风险的监测预警模型及预警方法，根据本预警模型的监测预警方法设置预压力安全阈值F

本装置采用太阳能光伏板供电，通过无线传输装置向远端的监控中心发送管道的承压弹簧的预压力实时数据，实现全天候现场无人值守的自动化监测运行，大大提高了对管道上浮风险监测预警效率和风险监测的准确性。

附图说明

图1是本实用新型装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施示意图。

图中零部件及编号：

1-承压板；2-监测箱体；3-承压弹簧；4-传力杆；5-滑动电阻；51-稳压电源；52-监测处理器；53-蓄电池；54-太阳能光伏板；55-无线传输装置；56-箱体；57-防雷接地装置；60-安装支架；10-管道。

具体实施方式

以下实施例用于说明本实用新型的一种河道水下油气管道灾害预警监测装置，可实现河道水下油气管道上浮提前进行预报预警，大大地降低油气管道损坏风险，但不用来限制本实用新型的保护范围。

如图1、2所示，一种河道水下油气管道灾害预警监测装置，包括设于河道水下输送油气的管道10底部的承压板1，还包括，监测箱体2、承压弹簧3、传力杆4、滑动电阻5，所述承压弹簧3和滑动电阻5设于水密性的监测箱体2内，所述承压板1通过传力杆4连接承压弹簧3和滑动电阻5；

所述滑动电阻5连接有设置于河道岸上的稳压电源51和监测处理器52。

其中，所述稳压电源51连接有蓄电池53，所述蓄电池53连接有太阳能光伏板54，所述监测处理器52连接有无线传输装置55。通过无线传输装置55向远端的监控中心发送管道10的承压弹簧3的预压力实时数据，实现现场无人值守的自动化监测。

进一步，所述监测处理器52包括有单片机和模数转换模块，可对承压板1的监测数据进行转换和计算。

进一步，所述稳压电源51、监测处理器52、蓄电池53安装于设置于河道岸上的箱体56内，避免现场环境对装置内电子元件的运行影响，实现装置的全天候监测运行。

进一步，所述箱体56和太阳能光伏板54连接有防雷接地装置57，避免雷电对装置的损害。

进一步，所述太阳能光伏板54和箱体56连接有安装支架60，对装置进行可靠安装固定。

进一步，所述承压弹簧3设置为等距排布的三个，实现对穿越河道水下输送油气的管道10的整体状态可靠监测，避免单个的偶然性差异导致的检测数据的偏差，多个承压弹簧3还实现了互为备份，保障检测数据的准确性和预警的可靠性。

进一步，所述穿越河道水下的每根独立的管道10至少设置三个承压弹簧3,并呈等距排布。可对每根独立的管道10的不平衡的上浮风险状态进行监测预警。

实施过程：本装置用于输油气管道10穿越河流时的监测预警实施过程，具体包括以下步骤：

步骤A.在河道水下输送油气的管道10的底部设置承压弹簧3；所述承压弹簧3通过承压板1对管道10产生向上顶升的预压力，所述承压弹簧3连接滑动电阻5，滑动电阻5通过连接稳压电源51将该预压力值转化为电信号；

步骤B.建立管道10临界压力预警模型，采集河道、管道10的数据参数，定义管道10向下力为F

G

V

式中， F

定义管道10向上的力为F

F

V

F

式中， F

步骤C. 设置承压弹簧3预压力的安全阈值F

F

式中，F

F

步骤D.通过实时检测承压弹簧3连接滑动电阻5转化为电信号的预压力值F

其中，所述承压弹簧3设置为等距排布的三个。实现对穿越河道水下输送油气的管道10的整体状态可靠监测，避免单个的偶然性差异导致的检测数据的偏差，多个承压弹簧3还实现了互为备份，保障检测数据的准确性和预警的可靠性。

进一步，所述穿越河道水下的每根独立的管道10至少设置三个承压弹簧3,并呈等距排布。可对每根独立的管道10的不平衡的上浮风险状态进行监测预警。

其中，承压弹簧3设置为多个时，步骤B中F

其中，所述步骤A中，承压弹簧3的预压力转化为电信号的方法如下：

所述承压弹簧3预压力值F

当预压力值F

式中，R´为临界阻值，单位Ω；ρ为电阻率，是由其本身性质决定，单位N；L为接入稳压电源51电路的滑动电阻5长度，单位m；S为滑动电阻5的横截面积，单位m

对应的临界电流值I´：由欧姆定律R´=U/I´，计算得到I´。

式中，R´为临界阻值，单位Ω；U为稳压电源51电压，单位V；I´为临界电流，即电流阈值，单位A。

本实用新型装置采用太阳能光伏板54供电，监测处理器52通过无线传输装置55向远端的监控中心发送管道10的承压弹簧3的预压力实时数据，实现全天候现场无人值守的自动化监测运行，大大提高了对水下管道10上浮风险监测预警效率和监测的准确性。

在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例做了描述，但是，很显然仍可以做出各种修改而不背离本实用新型的范围。因此，说明书应被认为是说明性的而非限制性的。