一种融合Φ-OTDR和MZI的PCCP断丝监测系统

设计了一种融合相位敏感型光时域反射计(Φ-OTDR)和马赫-曾德尔干涉仪(MZI)的预应力钢筋混凝土管(PCCP)断丝监测系统。通过引入优化的IQ解调算法,减少了40%以上的数据运算量。实验结果证明该系统的单端测量距离不低于20 km,频率响应不低于20 kHz,空间定位误差在±2 m以内,具备长距离定位断丝故障和分辨振动事件特征频率的能力,为PCCP的全生命周期在线结构健康监测提供了一种可靠的技术手段。

超大口径PCCP管道的断丝监测研究

PCCP管道埋置于地下受到外界环境因素的影响,预应力钢丝可能会受到损伤或者腐蚀,当腐蚀到达一定程度后存在钢丝断裂的可能,断丝会导致管道强度显著降低,当断丝的数量达到一定程度时就存在爆管风险。断丝监测作为一种能及时发现工程安全隐患的有效途径,可以及时掌握工程运行状态,获取工程安全相关信息。目前,国内对于断丝监测的研究分析大部分仅限于理论和实验阶段,通过结合国内某超大口径PCCP工程具体运行情况,采集并对比分析不同管节的断丝监测数据,探讨造成管道断丝的影响因素,为管线维护与安全输水提供理论与技术参考。

基于分布式光纤声场传感的预应力钢筒混凝土管断丝监测研究进展

为了解决水资源时空分布不均匀的困境,我国目前正在兴建一系列大规模引调水工程。预应力钢筒混凝土管(PCCP)因其强度高、抗震好、防渗漏等优点,被广泛应用在长距离输水管道的建设中。但是随着服役年限的增加,PCCP管道存在预应力钢丝断裂的现象,积累到一定程度便有可能诱发爆管事故,因而迫切需要对PCCP断丝进行实时在线监测。相比于传统手段,基于分布式光纤声场传感(DAS)的PCCP断丝监测技术在传感器布设的便捷性和事件识别的准确性方面具有明显优势。本文分析了PCCP断丝成因,对比了现有的各种PCCP断丝监测方法,并介绍了近年来出现的基于融合式DAS原理的PCCP断丝实时在线监测解决方案,同时对其发展趋势进行了展望。

预应力混凝土梁腐蚀断丝水下监测试验研究

采用人工通电加速腐蚀的方法模拟混凝土梁内预应力钢筋的自然断裂过程从而获得真实的断丝声发射信号,应用高频声发射传感器和分布式光纤监测系统从水下采集预应力钢筋断裂时产生的声信号,分析信号的时频域特征和时域统计特征参数,结果表明:断丝信号的超声波段在水中传播时发生频散,应采用20 kHz以下的时域统计特征识别断丝信号;铠装光缆可以接收到在水中传播的断丝信号,其在时频图上表现为一条竖直的条带,并且能量主要集中分布于100~200 Hz。采用时域统计特征参数分析光纤监测信号时,需要设定较小的门槛值截取信号进行分析;对于光纤水声监测工况来说,峰值指标的信噪比较低,裕度和峭度指标更适合于用来识别断丝信号。该研究为开发预应力混凝土结构断丝水下声光纤监测系统奠定了基础。

基于有限元模拟的分布式光纤监测PCCP断丝可行性研究

作为预应力钢筒混凝土管(Prestressed Concrete Cylinder Pipe, PCCP)常见的一种结构破坏形式,断丝的发生会对管体结构的承载能力产生很大的影响。通过某调水工程为原型建立了埋地PCCP的“石-土-管”有限元模型;通过改变断丝数量及断丝位置,分析了不同断丝工况下管体表面应变的变化规律;以有限元计算结果为光纤测值,结合现有分布式应变光纤传感技术的测量精度和空间分辨率,分析了采用分布式光纤应变传感技术监测PCCP断丝的可行性。结果表明:当PCCP发生常见断丝情况时,断丝区表面产生的应变较未发生断丝区域有明显变化,且当断丝数量达到3根及以上时,PCCP表面产生的应变变化均大于2με,且随断丝数量的增加,应变也逐渐增大,即利用目前已有的长距离分布式光纤监测技术对其进行监测在理论上是可行的,可为实际工程中PCCP断丝的分布式光纤监测设计提供指导。

PCCP管道断丝监测技术在南水北调中线京石段应急供水工程(北京段)的应用

近年来,随着中国经济的快速发展,在水利工程建设领域也不断涌现出新工艺、新技术。南水北调中线京石段应急供水工程(北京段)惠南庄泵站至大宁调压池采用双排直径4 m的PCCP管道,其管道断丝安全预警监测系统是通过识别管道断丝时发出声音定位断丝位置,对南水北调工程PCCP管道安全运行准确判断,该项技术已经日趋成熟。通过总结PCCP管道断丝安全预警监测系统土建施工过程、带压开孔、监控系统安装及调试等重要环节的工作内容和经验,为今后类似工程提供管道断丝监测技术。

煤矿主提升设备动态监测系统

针对传统的煤矿主提升设备状态监测系统存在监测适用范围单一等问题,提出了一种提升设备动态监测系统的设计方案。该系统实现了钢丝绳实时动态张力监测、钢丝绳断丝在线监测、罐道间距在线监测,为提升设备的安全运行提供了保障。

浅析基于分布式光纤传感的PCCP监测技术应用

为了实时监测预应力钢筒混凝土管(PCCP)管道预应力钢丝的状态,防止断裂的预应力钢丝给管道的运行埋下巨大的安全隐患,采用基于相位敏感光时域反射仪和马赫-曾德干涉仪的两种分布式光纤传感技术互补的模式,对PCCP的断丝事件实施了精准定位和声音还原,实现在役的PCCP管道预应力钢丝断裂事件的实时监测和定位,对于预防PCCP工程系统发生灾难性事故、避免造成重大经济损失和恶劣社会影响具有关键作用,对基于分布式光纤传感的PCCP断丝监测技术的进步和在长距离供水工程中的应用具有重要意义。

拱桥吊索断丝演化声发射监测应用研究

吊索是悬吊体系桥梁的主要受力构件且长期暴露于大气环境之中,为此寻求并验证一种能快速、安全、可靠的无损监测检测方法,评估吊索内部的受力及安全状态,保证桥梁的长期安全运营状态,是亟待解决的问题。为此本文采用声发射技术开展了悬吊体系桥梁断丝监测应用的相关研究工作,总结并分析得出了声发射技术在悬吊体系桥梁断丝监测中应用效果与吊索受力、测点距离与否安装PVC护套等之间的关系,验证了声发射技术对悬吊体系断丝监测的有效性。