点焊应变计应用于管道应力监测方案
一、应用背景
随着我国长输油气管道工程的不断发展，管道穿越多种复杂多变的地形地貌，为了施工和运行管理的方便，不得不采用跨越方式；即便是埋地管道，在雨水冲蚀、地震等自然灾害的破坏作用下也会出现大跨度的悬空管段。悬空管道在自身和原油的重力作用下下垂，较大的下垂高度将会导致管道发生变形，一旦管道承受较大的变形产生应力集中，将迫使管道发生应力腐蚀或应力开裂危及生命及财产安全。
应力应变监测的目的：
通过监测了解管道内部实际应力的大小、方向和分布，以检验管道应力是否超出材料的强度极限，分析判断管道产生裂缝及其扩展甚至破坏的可能性，以便及时采取措施，保证工程安全。
将实测成果与设计假定数据对比，以检验设计假定数据、计算方法和施工方法的合理性，为以后设计和施工选取数据和方法提供资料。
二、监测方案
1.监测目的
管道监测的主要目的是及时发现管道应力的异常征状并进行分析和评估，对可能出现的事故前兆进行报警并提出处理建议。它建立在对监测数据进行快速采集、传输、分析、处理的基础上，是一个依托监测数据测量、传输、管理、分析工作及一系列计算机软件和硬件设备，为工程管理部门服务的安全决策支持系统。
2.系统组成
自动化系统由监测仪器(VWS-5D点焊应变计)、数采装置（102E全功能读数仪（焊接时使用）、GDA1602）、葛南云平台组成。
三、应变计产品介绍
1. 点焊应变计
南京葛南VWS-5D点焊应变计适用于长期布设在水工结构物或其它结构物的表面，测量结构物表面的应变量，同步测量布设点的温度。
仪器全不锈钢结构、一体化设计、接地防雷、弹性模量小，与被测结构物的随动性好，不会干扰原应力场，点焊布设，安装简单可靠。同时支持测量系统智能识别信息、智能故障诊断、云平台手机无缝对接。
该款点焊应变计由应变计、点焊安装基片、激振保护盒、不锈钢激振保护盒护罩、观测电缆等组成。点焊应变计电路采用双护套双绞屏蔽聚氨酯电缆线，有效提高了点焊应变计抗机械磨损、抗干扰、防雷击的能力。
其体积小巧，安装方便，使用点焊或粘胶的方式将其固定在管道测点处，管道的拉伸和压缩运动会导致应变计钢弦的振动频率发生改变，频率信号经电缆传输至数采装置，即可测出结构物的应变量。
（1）安装
安装在被测结构上，其表面要打磨平整，除去油污、铁锈、结垢。
确定应变计的测点位置和点焊方向，将应变计放置在测点位置上就位，点焊使用手持便携式微型点焊机，点焊的点数应足够并均匀分布。
应变计点焊好后，要安装激振保护盒，保护盒内装有激振线圈和识别测温元件，观测电缆引出盒外。应变计的钢弦护管要进入线圈卡槽，应变计要完全被盖住，盒底面紧贴被测 体表面，激振保护盒采用不锈钢骑马箍固定，骑马箍点焊也使用手持便携式微型点焊机点焊， 焊接点数应均匀分布焊接牢靠。
应变计安装完成激振保护盒固定前，应测量读取初始值读数。如需调整初始值，可旋转微调螺母，改变初始值。顺时针旋转模数增大，应变计测量压缩范围增大拉伸范围减小；逆时针旋转模数减小，应变计测量拉伸范围增大。
（2）安装后调试
应变计点焊就位后应及时测量，获得稳定的安装后的读数值。
用全功能读数仪102E对应变计进行测量，读取初始模数并做记录，当间隔 30 分钟测量，读数连续 3 次基本相同可确定此读数为基准值。
应变计安装就位后及时测量初始值，记录并存档应变计的出厂编号和设计编号，严格保护好引出电缆。
为了防止外力对点焊应变计的冲击和碾压，可加装激振保护盒护罩(见下图所示)。
2. 102E全功能读数仪
点焊应变计在焊接的过程中，需要使用102E全功能读数仪实时观测点焊应变计的模数，以便确保应变计在一个能够最大限度观测拉伸和压缩的模数。
3. GDA16数采装置
用GDA16(1/4/8/16)型全功能采集仪可接入1～16支点焊应变计，适用于单台或多台组网自动测量振弦、差阻、电阻、电流、电压、开关、数字量输出的点焊应变计信号，接入通道任意组合。具有≥1600米智能识别传感器信息，≥1600米传感器故障诊断，自动测量传感器电缆米数，传感器基准值智能匹配，传感器资料云端一键配置，实时采集、定时采集、采集数据存贮、自动休眠、防水、防雷、抗电磁干扰等功能。
其测量精度高、抗干扰能力强，适应长期运行，通讯方式4G、RS485、蓝牙，内嵌高容量锂电池，支持太阳能或交流供电。
测量数据实时同步葛南云平台，系统组网简便快捷经济。
全功能采集仪智能识别传感器信息、智能故障诊断、云平台手机客户端无缝对接。
4. 葛南云平台
管道安全监测应用平台采用葛南云平台2.0。用户可以不依赖任何硬件基础来使用其提供的服务。
平台功能完善，涵盖十大功能模块：数据管理模块、数据分析模块、视频监测模块、测点管理模块、设备管理模块、全功能读数仪、报表报告模块、监控预警模块、巡视检查模块、工程管理模块，各模块紧密联系、高效运行，为项目决策和指挥调度提供了有力的数据支撑，实现多维度安全监测和项目监管。
