基于单端BOTDA的油气管道在线监测系统

为了进一步提高油气管道监测效率与可靠性,提出了一种基于单端布里渊光时域分析的油气管道在线监测方法。对油气管道进行了泄漏点温度测量模拟实验研究。实验结果表明,基于布里渊散射的分布式光纤传感技术能够准确监测并识别管道的温度变化,在25km的传感光纤中,温度测量分辨率达3℃,空间定位分辨率达到1m。     

光纤传感技术在检测中的应用与展望

针对光纤技术在检测中利用外界因素改变使光在光纤中传播时光强、相位、偏振态以及波长(或频率)等特征参量发生变化的特点,分析了日前光纤传感器原理与类型,论述了光纤检测技术的特点,同时对国内外光纤检测技术的应用进行了回顾,并对分布式光纤声波传感器在流体管道泄漏实时监测方面的研究进行了展望.     

基于相似理论的燃气泄漏扩散规律研究

为得到燃气泄漏扩散规律,更好地减少燃气事故所造成的人员伤亡和损失,据相似理论,建立系统模型并进行模型试验,在获取不同空间点燃气的浓度和采集燃气管道的泄漏速率的基础上,对温度、湿度等多因素耦合作用下的燃气泄漏扩散作了多元回归分析。运用相似准则和量纲分析理论结合多次反复的试验,定量研究确定多因素作用下的燃气泄漏扩散方程并进行验证,为燃气泄漏扩散预测和应急救援提供可靠的理论依据。     

燃气安全的软监测

对燃气安全进行监测具有非常重要的意义，但现有技术在适用性方面存在某些不足．基于软测量的思想，提出了以管道中燃气流动状态与燃气的燃烧状态为二次辅助变量，燃气泄漏量为主导变量的燃气安全软监测的方法，并详细讨论了燃气安全软监测的实现．结果表明，采用0～800℃范围的测温热电偶，检测燃气具火圈周围的温度变化，可确定燃气燃烧状态；利用传感元件与流动流体之间的对流换热，可判断管道中燃气的流动状态；以可识别燃气燃烧到熄灭状态的最小时间、燃气的最大流量以及附加的安全系数，可计算燃气的泄漏量。     

热力管道小漏温度场特征标定研究

泄漏特别是小漏预警对热力管道的安全维护具有重要意义。受空间分辨率的影响,分布式光纤传感器对小漏引起的局部温度变化测试精度较低,测量温度与实际温度差异较大。以布里渊光时域反射仪(BOTDR)作为测量手段,提出了一种建立分布式光纤测量温度与实际温度之间对应关系的方法。设计完成了小漏温度场模拟测量实验,通过高斯拟合对测量数据进行特征提取,再用人工神经网络建立测量温度与实际温度的映射模型。结果表明:设计的实验方案可获得代表管道小漏温度分布的先验数据,基于此训练的人工神经网络可确立实际温度场与BOTDR测量温度场的对应关系,提高了光纤测试精度并为泄漏预警策略的制定提供了依据。     

城镇燃气管道泄漏扩散模型及数值模拟

城镇燃气管道的分布区域人口及建筑众多,燃气管道一旦发生泄漏,将有可能造成重大的财产损失 甚至人员伤亡。因此,为了量化城镇燃气泄露危害,针对管道不同的破坏情况及气源建立了燃气泄漏各种源模型以 及扩散模型,并且建立了燃气管线动态泄漏扩散模型及伤害性危险范围。对第三方破坏所造成的城镇燃气管道泄 漏模型进行了模拟,采用CFD技术对管道泄漏燃气的扩散进行模拟研究,获得了泄漏气体的扩散数值模拟结果,为 城镇燃气管道安全运行提供了理论依据。     

燃气管线大孔亚临界流泄漏实验

为了研究燃气管线大孔亚临界流泄漏的计算方法,对燃气管线大孔泄漏的泄漏特征进行分析,以小孔泄漏模型和管道破裂模型为基础,建立了大孔亚临界流泄漏模型,给出了大孔亚临界流泄漏强度的计算公式.为考察计算公式的正确性和适用性,搭建了燃气管线泄漏强度测定实验台,测试了不同泄漏孔径和入口压力下大孔泄漏强度的变化.将实验测试结果与理论...     

基于分布式光纤传感的地下管线监测研究综述

概述地下管线在国民经济和国防建设中的重要作用以及管道失效可能带来的严重后果. 指出分布式光纤传感（DFOS）技术能够对地下管线进行实时监测,为其结构健康和安全运营提供保障. 介绍基于分布式光纤传感技术的地下管线监测原理,阐述该技术在管线泄漏监测、第三方入侵监测、变形监测、腐蚀监测、地质与自然灾害监测和海底管道监测等方面的研究进展.分析当前研究中存在的问题、当下的研究热点以及今后的研究趋势.     

基于光纤传感技术对天然气储罐泄漏温度场变化的监测

为了研究立式天然气储罐的泄漏扩散温度变化规律,基于分布式光纤温度传感技术定位原理,对立式天然气储罐进行模拟光纤缠绕布置.通过光-电信号的转化将泄漏时期立式天然气储罐表面的温度场变化情况展现出来.然后根据温度曲线变化图,得出当储罐中发生液态天然气泄漏时储罐外壁温度场的变化规律.最后进行分析并得出结论:通过光纤监测所得的温度曲线在储罐泄漏时刻出现明显下降.由于只有液化天然气泄漏发生气化吸热,才会导致储罐外壁温度出现明显降低,因此可以判定该时刻立式液化天然气储罐发生泄漏,并且可以准确找出泄漏区域.     

光纤布拉格光栅监测系统在现场监测混凝土挡土墙早期性能中的应用（英文）

应用光纤布拉格光栅温度传感器和应变传感器现场监测了混凝土挡土墙浇注早期的变形和温度变化情况。由于光纤布拉格光栅同时感应温度和变形,需要用布拉格光栅温度传感器对应变传感器进行温度补偿。监测结果表明,光纤布拉格光栅监测系统适用于混凝土早期性能的现场监测,通过与普通传感器监测结果对比,光纤传感器的结果更稳定,准确,且该监测系统可继续对混凝土结构的中长期性能进行实时监测。     

Experimental and finite element analyses on the corrosion of underground pipelines

Underground pipelines, on which a city relies for survival and development, have become an important part of lifeline engineering. Underground pipelines are utilized for conveying liquid, gas or loose solid, pipeline leakage and damage occasionally resulting from corrosion. Corrosion monitoring of underground pipelines is aimed at ensuring their normal operation and preventing loss of life and property. In this paper, a new method to monitor corrosion of pipelines has been proposed to solve the mentioned problem. Under the influence of internal pressure and corrosion, the pipeline wall becomes thinner and the circumferential deformation increases. The method is to indirectly investigate pipeline corrosion by monitoring the circumferential deformation. Numerical simulation confirms that the circumferential strain curve of the pipeline wall measured by using the proposed method to describe the corrosion is feasible. The proposed method provides a new way for real-time and long-term monitoring and management of underground pipelines.     

基于LabVIEW平台的锁相放大器在管道泄漏检测中的应用

为了提高干涉型光纤传感器的信号检测能力,开发了基于LabVIEW平台的锁相放大器,并用于Sagnac干涉型光纤管道泄漏检测系统。以解调干涉信号相位,分析了锁相放大器的信号解调原理及泄漏源定位方法,并在泄漏位置为5.0 km处进行了有无泄漏及泄漏定位的实验研究,结果表明.该锁相放大器可以解调出泄漏信号,并能实现泄漏点精确定位.     

掺氢天然气管道输送工艺特性

将氢气掺入现役天然气管道中混输是实现氢气大规模、长距离、低成本储运的有效方法,但是氢气的掺入会对天然气管道水力特性和安全等方面造成较大影响。为此,采用SPS软件对不同混氢比（均为摩尔分数）的天然气管道输送工况和泄漏工况进行仿真计算,探究掺氢对天然气管道水力特性、离心压缩机运行特性、泄漏后截断阀压降速率及泄漏量的影响。结果表明,掺入氢气会降低天然气管网的输气效率和压缩机性能,可通过增大压降的方式确保管道输气效率不变;在相同天然气需求下,随混氢比的增大,管道动态压力波动减小;掺氢天然气管道泄漏后,随着混氢比的增加,压降速率和泄漏量均增大,管线截断阀压降速率阈值设定值也要相应增大。该研究成果为确定天然气管道最大混氢比的研究奠定了一定基础,为天然气管道掺氢输送工艺的确定提供了有效借鉴。     

不同油品管道泄漏的数值模拟

针对埋地管道输送不同油品发生泄漏问题, 采用有限容积法建立埋地管道周围土壤多孔介质的三维流动传质数学模型, 通过C F D软件分别模拟了汽油、 柴油、 原油管道下方发生泄漏后, 不同油品在地下及地表的扩散范围。模拟结果表明, 在泄漏时间相同时, 柴油在土壤中的扩散范围最大, 其扩散范围比汽油大2 0%左右, 而汽油和原油的扩散范围基本相等; 当泄漏时间大于2h时, 不同油品在地下、 地表扩散速率基本趋于稳定。泄漏油品扩散范围的模拟对被污染土壤的修复工作具有指导意义。     

基于白光干涉原理的光纤传感技术——Ⅰ.光纤传感器与智能结构

概述了用于智能结构和材料监测的光纤传感技术,阐述了对建筑结构进行监测的原因和将光纤传感器用作结构健康监测的理由。众所周知,很多光纤传感器已经成功地应用到了智能结构监测领域。本研究一直关注白光干涉式光纤传感器技术及近20年来此类传感器的发展。由于白光干涉式光纤传感器在智能结构监测尤其是大型民用建筑物监测中的独特优点,因此具有较大的发展与应用潜力。     

大型刚构-连续梁桥预应力张拉过程主梁应变的FBG跟踪监测

目的为了验证光纤光栅传感器在大型桥梁工程监测尤其是施工监测中的精确性及可行性,探寻桥梁施工监测中的新型传感技术.方法基于东营黄河大桥全寿命监测的系统构架,将大量的光纤FBG传感器布设在该桥关键断面上,用以监测施工及运营阶段的结构应变及温度.在主梁纵向预应力张拉过程中,用光纤光栅解调仪及其配套数据采集设备,对控制点上的传感器的中心波长信号进行了跟踪采集,进而得到了测点的应变时程曲线.结果通过建立施工过程的有限元模型,将监测值与理论计算值进行对比,并对二者之间的相对误差进行分析.发现监测值与理论计算值基本吻合,二者之间的相对误差随着预应力钢束的增长而增大,但最大仅为11.4%.结论光纤FBG传感器监测精度较高,可用于大型桥梁施工过程的应变监测.     

土体温度光纤精细化监测室内试验研究

传统温度传感器在测量地下土体温度时存在耐腐蚀性差、易受电磁干扰、易被破坏等不足,难以准确和全面地掌握土体温度的长期变化。通过对比分析常用的几种分布式光纤测温技术,提出采用光频域反射技术来监测地下土体温度。根据光频域反射技术高精度和高空间分辨率的特征,给出了土体温度光纤精细化监测的布设方案和监测数据的分析思路。为了验证光频域反射技术在土体温度监测方面的优势和可行性,开展了土体温度室内模拟监测试验,设计出了一套土体温度光纤精细化测温装置,采用光频域反射技术对不同容器内的土体和水体温度进行监测,掌握了土体和水体温度的变化情况,并与传统测温方法进行了对比,结果表明,光纤测得的土体温度结果与传统方法得到的结果基本一致,但光纤测温可以实现分布式测量,相对于传统方法优势显著,对于土体温度精细化测量而言,取得了良好的成果。     

Characteristics of Smart Concrete with Fiber Optical Bragg Grating Sensor

Based on the adrantages of the fiber Bragg grating sensing technology, this paper presents a principle of a novel smart corwrete with fiber optical Bragg grating sensor, analyses the theory and characteristics,illustrates the key technology and method to make the fiber Bragg grating sensor for the smart concrete, and proves the feasibility with experiments.The results inlicate that the smart concrete with fiber Bragg grating sensors is feasible in the structure monitoring and damage diagnosing in the long run.