专利名称：一种基于光纤传感的埋地油气管线外腐蚀实时监测装置的制作方法
技术领域：
本发明属于传感检测技术领域，特别是涉及一种基于光纤传感的埋地油气管线外 腐蚀实时监测装置。
背景技术：
目前，油气管线作为油气生产设施的重要设备，管线的外腐蚀通常是由水、空气、 细菌导致，而外防腐层的破损正是造成管线发生防腐蚀的重要原因。
传统的埋地管线日常维护通常使用牺牲阳极保护，检测手段多根据NACE ECDA (外部 腐蚀直接评估)方法，对外防腐层检测时多选择PCM、DCVG/ACVG、CIPS多种检测手段同时采 用。在实际应用中，由于野外管线环境因素复杂，地势、地表构筑物、沿线农作物等多种条件 限制上述技术手段的采用，因此始终存在一定的盲区，增加的管线的失效风险；传统检测手 段原理上多依赖电流信号间接判断外防腐层情况，继而间接判断管道情况，但是考虑到信 号受到环境复杂因素影响较多，所以在开挖验证工作中多有误差，虽然是技术许可范围内， 但是造成了检修成本的浪费，并延误了问题点的查找。综上，由于传统技术从时间、位置判 断、趋势预测等各方面均无法满足实际需要，一种可以判断管线外腐蚀状态的新型实时在 线监测技术的发明，尤为必要。本发明利用光纤传感技术，设计分布式光纤折射率传感器，并沿埋地油气管线进 行布设。当埋地油气管线外防腐层发生损伤时，地下的液体会渗入外防腐层，从而被光纤折 射率传感器所检测。

发明内容
本发明为解决现有技术存在的问题，提供了一种基于光纤传感的埋地油气管线外 腐蚀实时监测装置。本发明目的是提供一种具有结构简单，设计紧凑，操作方便，制造成本低，性能稳 定，抗干扰，耐腐蚀，适合在恶劣环境下工作，实时检测，测量精度高，位置判断准确，具有较 高性价比等特点的基于光纤传感的埋地油气管线外腐蚀实时监测装置。本发明利用光纤作为传感器件，设计分布式光纤折射率传感器并埋入对埋地油气 管线的外防腐层构成监测系统。提供一种可以实时在线对埋地管线进行外腐蚀监测新技 术。使其可以通过传感器，针对监测点准确监测外腐蚀风险的变化及趋势。埋地油气管线外腐蚀监测技术，利用光纤作为传感器件，采用分布式光纤折射率 传感技术，通过检测光纤光学参量的变化来感测外防腐层破损程度。可以实现实时、网络化 的监测并给出外腐蚀的程度及风险评估。本发明基于光纤传感的埋地油气管线外腐蚀实时监测装置采用如下技术方案 一种基于光纤传感的埋地油气管线外腐蚀实时监测装置，其特点是实时监测装置包
括微处理器、光谱解调仪和闪耀光纤光栅传感器；微处理器连接光谱解调仪，光谱解调仪连 接闪耀光纤光栅传感器；闪耀光纤光栅传感器有闪耀光纤光栅、针状外壳和保护套管构成，闪耀光纤光栅装配在针状外壳内，针状外壳内有连接光谱解调仪的光纤，针状外壳端部装 有保护套管。本发明基于光纤传感的埋地油气管线外腐蚀实时监测装置还可以采用如下技术 措施
所述的基于光纤传感的埋地油气管线外腐蚀实时监测装置，其特点是针状外壳在装 配闪耀光纤光栅的部位为半圆桶形。所述的基于光纤传感的埋地油气管线外腐蚀实时监测装置，其特点是针状外壳 内有连接光谱解调仪的单模光纤。所述的基于光纤传感的埋地油气管线外腐蚀实时监测装置，其特点是闪耀光纤 光栅传感器实时监测时，闪耀光纤光栅传感器围绕埋地油气管线呈放射状分布结构。本发明具有的优点和积极效果
基于光纤传感的埋地油气管线外腐蚀实时监测装置，由于采用了本发明全新的技术方 案，与现有技术相比，本发明采用光纤作为传感器件，基于光纤本身的优点，这种传感器具 有结构紧凑、测量精度高、抗干扰，耐腐蚀，适合在恶劣环境下工作等特点。同时，可利用其 构成埋地油管线的外防腐层破损监测系统，实时监测破损程度，并给出趋势及风险评估。本发明具有结构简单，设计紧凑，操作方便，制造成本低，性能稳定，抗干扰，耐腐 蚀，适合在恶劣环境下工作，实时检测，测量精度高，位置判断准确，具有较高性价比等优 点ο


图1是本发明基于光纤传感的埋地油气管线外腐蚀实时监测装置的连接结构示 意图2是图1中闪耀光纤光栅传感器的结构示意图。图中，1.闪耀光纤光栅，2.单模光纤，3.针状外壳，4.保护套管，5.光纤接头，6. 闪耀光纤光栅传感器，7.光谱解调仪，8.计算机。
具体实施例方式为能进一步了解本发明的技术内容、特点及功效，兹列举以下实例，并配合附图详 细说明如下
参照附图1和图2。实施例1
基于光纤传感的埋地油气管线外腐蚀实时监测装置，包括计算机8、光谱解调仪7和闪 耀光纤光栅传感器6。计算机8连接光谱解调仪7，光谱解调仪7连接闪耀光纤光栅传感器 6 ；闪耀光纤光栅传感器6有闪耀光纤光栅1、针状外壳3和保护套管4构成，闪耀光纤光栅 1装配在针状外壳3内，针状外壳3内有连接光谱解调仪的单模光纤2，针状外壳端部装有 保护套管4。针状外壳在装配闪耀光纤光栅的部位为半圆桶形。闪耀光纤光栅传感器实时 监测时，闪耀光纤光栅传感器围绕埋地油气管线呈放射状分布结构。本实施例的具体结构和工作过程
基于光纤传感的管线外腐蚀实时监测装置包括1.探针状分布式光纤折射率传感器
主要结构包括超长闪耀光纤光栅1，单模光纤2，针状外壳3，保护套管4，光纤接头5。 将超长闪耀光纤光栅1与单模光纤2的一端进行连接。将单模光纤2的另一端与光纤接头 5进行连接。然后将其穿入针状外壳3中。针状外壳3的结构为半圆桶形结构，将超长闪耀 光纤光栅的栅区放置于针状外壳3的半圆区域以使得其能浸入到外界液体中。而后将保护 套4粘接于针状外壳3的两端以保护光纤。引起埋地油气管线的外防腐层破损的原因非常复杂。外防腐层的破损是一个渐进 的过程。同时还伴随着地下水及其它液体的渗入。因此，设计的基于光纤的分布式折射率 传感器的核心是超长闪耀光纤光栅，其栅区长度可达几十厘米。传感器整体被设计为插入 式探针状，并根据需要插入或埋入待测管线的外防腐层。当外防腐层发生破损时，依据其破 损程度不同，渗入液体将会部分或全部包围探针状光纤传感器。而通过监测超长闪耀光栅 的透射光谱，可以分析得到液体浸入的深度及位置。2.埋地油气管线外腐蚀监测网络系统
主要结构包括探针状分布式光纤折射率传感器6，单模光纤2，光谱解调仪7，计算机 8。将各探针状分布式光纤折射率传感器6通过单模光纤2与光谱解调仪7相连。光谱解 调仪7通过网线与计算机8相连。将多支探针状分布式光纤折射率传感器6埋入或插入待 测油气管线的外防腐层，并通过光纤连接到光谱解调仪，从而构成埋地油管线的外腐蚀监 测系统。监测系统实时监测各传感器的传感数据，整理并分析油气管线的外防腐层破损状 态。并与历史记录进行对比，从而给出外防腐层的破损趋势并进行风险评估。具体使用探针状分布式光纤折射率传感器的超长闪耀光纤光栅采用1550nm波 段的相位模板经紫外曝光法写制，栅面倾斜角度8度，栅区长度10cm。单模光纤2采用芯径 为7um，外包层125um的1550nm石英光纤。针状外壳3采用外直径3mm，内直径2mm的半圆 桶装结构，其材料为耐腐蚀的高分子硬脂材料。其开孔长度11cm，总长15cm。
权利要求
1.一种基于光纤传感的埋地油气管线外腐蚀实时监测装置，其特征是实时监测装置 包括微处理器、光谱解调仪和闪耀光纤光栅传感器；微处理器连接光谱解调仪，光谱解调仪 连接闪耀光纤光栅传感器；闪耀光纤光栅传感器有闪耀光纤光栅、针状外壳和保护套管构 成，闪耀光纤光栅装配在针状外壳内，针状外壳内有连接光谱解调仪的光纤，针状外壳端部 装有保护套管。
2.按照权利要求1所述的基于光纤传感的埋地油气管线外腐蚀实时监测装置，其特征 是针状外壳在装配闪耀光纤光栅的部位为半圆桶形。
3.按照权利要求1所述的基于光纤传感的埋地油气管线外腐蚀实时监测装置，其特征 是针状外壳内有连接光谱解调仪的单模光纤。
4.按照权利要求1、2或3所述的基于光纤传感的埋地油气管线外腐蚀实时监测装置， 其特征是闪耀光纤光栅传感器实时监测时，闪耀光纤光栅传感器围绕埋地油气管线呈放 射状分布结构。
全文摘要
本发明涉及一种基于光纤传感的埋地油气管线外腐蚀实时监测装置。本发明属于传感检测技术领域。一种基于光纤传感的埋地油气管线外腐蚀实时监测装置，其特点是实时监测装置包括微处理器、光谱解调仪和闪耀光纤光栅传感器；微处理器连接光谱解调仪，光谱解调仪连接闪耀光纤光栅传感器；闪耀光纤光栅传感器有闪耀光纤光栅、针状外壳和保护套管构成，闪耀光纤光栅装配在针状外壳内，针状外壳内有连接光谱解调仪的光纤，针状外壳端部装有保护套管。本发明具有结构简单，设计紧凑，操作方便，制造成本低，性能稳定，抗干扰，耐腐蚀，适合在恶劣环境下工作，测量精度高，实时检测，性价比高等优点。
文档编号G01N21/41GK102062730SQ20101059630
公开日2011年5月18日 申请日期2010年12月20日 优先权日2010年12月20日
发明者刘波, 胡欣, 袁树忠 申请人:南开大学, 天津亿利科能源科技发展股份有限公司