利用光纤传感器监控自然环境中腐蚀状态结合伺服系统技术实现精准检测

导语:通过利用光纤传感器来测量管道壁的厚度,自然环境中的气体输送工作人员可以追踪并监控管道腐蚀的速度。将这些传感器与网络控制系统相连,便使得工作人员能够远程进行操作。正确地跟踪腐蚀速率的变化对于管理天然气管道运营的人员来说是一个极其艰巨的挑战。如果检测到的腐蚀速率超过2毫米每年,工人就会被要求采取措施以减缓或修复腐蚀。在众多经过验证的手段(如抽样试管和电阻探针)中,大多数手段只能测量气体表面的损耗,而不是实际的管道壁变薄情况。由于这些方法只能间接推算出线路上的损耗速率,因此,这些测量结果精度受到诸多因素影响。

为了解决这一问题,Fiber Optic Systems Technology公司(FOX-TEK)开发了一种方案,该方案包括使用非常灵敏的FT光纤壁厚传感器、网络监控仪以及一个卫星或者电池调制解调器组合起来。这套系统能够从任何地方准确地远距离追踪管道内的腐蚀状况。该系统利用FT传感器和连接到其上的表格来衡量由腐蚀引起每分钟壁厚变化。此外,该系统是非侵入式设计,可以在外部进行测量。当位于固定的压力和温度下时,应力的变化与壁厚变化成反比关系。而通过比较所测应力变化与FT传感器记录数据以及设备几何信息,这家公司可以将原始数据转换为包含温度、压力弯曲应变以及壳体变薄程度参数。

操作原理基于低相干光干涉技术,其传感器采用标准单模光纤制造,以便于封装到各种适用于监控不同问题(包括金属疲劳和形变)的结构中,并且可以用来大多数应用场景,并且能测量超过±15毫米总位移范围。这一动态范围结合了长度、限额应力范围,使得10米测试长度的一台10m测试长度带有±1500微埃施加力的波长保持稳定性。在项目规划阶段,要选择合适计量长度和结构以满足特定项目目标。

根据计算,需要来自三个FT传感器提供关于 壁损失的情况,其中一个是在关注区域安装,以获取内部压力、壳体直径及表面温度对应应力的信号;另两个提供补偿信号,使得最终获得的是关注区域所需信号。一旦完成补偿,在关注区域得到的是壳体向内收缩速度之反比公式如下:

ε = 应力

P = 内部压力

D = 管道直径

v = Poisson比值

E = Young系数

t = 壁厚

由于内部腐蚀过程缓慢,有时需要收集30天以上数据才能分离出相关信号及背景噪声。

利用现有的两种类型FT-3405或3410型号之一解码光学信号,其中3405支持编程功能允许自动扫描不同的时间计划,同时所有数据都存储在永久存储介质上。此类特性有助于减少工作时间保证持续稳定的数据流并捕获更多信息,还可使多个3405型机相互连接形成网络,从而直接将日常数据发送至异地办公室减少访问次数。

运行状态显示,由于可能扩散出的负能性的可能性不断增长,一家美国东南部天然气输送企业决定使用一种新的方法来追踪穿越低洼地区两条未覆盖的地底隧道改变情况尽管已安装了抽样试管,但希望通过直接观察确定真正沿途支撑物周围受损面积。因此,对这两条通行无障碍透明隧道路面进行公开检查 FOX-TEK专业人员迅速了解当前情况后,对其中三处位置各安置24个FT-2404型高性能抗磁化钢丝圈式PTFE保护涂层包裹单模光缆末端制成自给自足绝缘罩随后,将轻触供电开关打开即可开始实时监控操作,不仅节省成本,而且提高安全性,因为不再必须频繁前往现场执行检验任务。此外,为确保质量还设立了五个专门用于温标记录的小型PTFE密封单模图像指示灯带它现在已经成功实施并证明了其有效性,它不仅为我们提供了更详细关于如何改进我们的产品及其应用方面经验,而且也让我们意识到了许多潜在市场机会,我们正在积极考虑进一步发展它们。

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