本实用新型涉及非金属集输管线变形的监测技术，特别涉及一种非金属集输管线轴向变形在线监测装置。
背景技术：
管线输运由于具有运输量大、稳定连续、成本较低、占地较少、维护方便等优点，是现代能源工业中天然气、原油、成品油等产品运输的主要方式。由于油气集输管线输送的油、气等多相介质具有易燃、易爆的特性，且往往经过人口分布密集区，一旦发生事故，则会造成巨大的人员、经济损失以及环境污染，因此需要对集输管线进行监测，特别是需要能够及时发现问题并精确定位的实时监测技术。
在管线的实时监测技术，特别是非金属管线在线监测技术中，关键的一个环节是非金属管线变形的监测，由于非金属集输管线和金属集输管线材料性质的不同，大部分非金属集输管线(如聚乙烯复合管、多层复合管等)在受到轴向拉伸应力作用时会发生较大的应变(1％～10％)，普通的应变片、应变仪均无法适用于监测大应变量下的非金属管线轴向变形，而开挖检测又费时费力无法做到实时在线监测，公开号为cn207163603的中国实用新型专利，虽然可以监测管线的受力状况，但是装置复杂且需要外来电源提供能源，不适用于非金属管线监测的低成本和方便铺设的要求，并且也无法直接得出管线的周边变形情况数据；公开号为cn207439645和cn102636129的中国专利，其光线传感器的测量方式和量程均不适用于大应变下的非金属管线变形监测，同时成本较高，不易普及使用。
技术实现要素：
为了解决现有监测非金属集输管线轴向变形装置，存在成本高昂、监测装置结构复杂、无法实时监测且无法大范围推广的技术问题，本实用新型提供了一种非金属集输管线轴向变形在线监测装置。
为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案是：
一种非金属集输管线轴向变形在线监测装置，其特殊之处在于：包括轴向变形传感器底座、轴向变形传感器保护壳及弯曲传感器；所述轴向变形传感器底座和轴向变形传感器保护壳扣合形成中空腔体，且相互间滑动配合；所述弯曲传感器放置在所述中空腔体中，其一端与轴向变形传感器底座或轴向变形传感器保护壳的一端连接，其另一端伸向中空腔体且在中空腔体内弯折后与轴向变形传感器保护壳或轴向变形传感器底座的一端连接；所述弯曲传感器的两端均位于轴向变形传感器底座和轴向变形传感器保护壳的同侧，所述轴向变形传感器底座或轴向变形传感器保护壳上设有导线槽，用于将中空腔体内弯曲传感器的信号线引出。
进一步地，所述轴向变形传感器保护壳内侧面一端为与待监测非金属集输管线外表面相适配的第一圆弧面，其另一端开设有凹槽，所述凹槽侧壁包括靠近槽底的第一导向面、远离槽底的第一限位面，所述槽底远离第一圆弧面的一端设置有传感器安装台；
所述轴向变形传感器底座包括底座本体、设置在底座本体上的导向座；所述导向座内侧面为与待监测非金属集输管线外表面相适配的第二圆弧面，导向座外侧面开设有上下贯通且与所述传感器安装台相适配的传感器容置槽，导向座前侧面和后侧面均包括靠近导向座内侧面且与第一限位面相适配的第二限位面、远离导向座内侧面且与第一导向面相适配的第二导向面；所述底座本体上与传感器容置槽连接部位设有导线槽；
所述弯曲传感器无信号线的一端与传感器安装台连接，其带信号线的一端伸向传感器容置槽且在传感器容置槽内弯折后固定在传感器容置槽内，弯曲传感器的信号线从导线槽引出；
所述轴向变形传感器底座的导向座穿入轴向变形传感器保护壳的凹槽内，传感器容置槽和凹槽之间形成中空腔体腔体，且两者可相互间滑动配合。
进一步地，所述第一导向面和第一限位面间的夹角为钝角，相应地，第二导向面和第二限位面间的夹角也为钝角。
进一步地，所述轴向变形传感器保护壳上开设有第一安装通孔，该通孔两端分别开口于与轴向变形传感器保护壳的第一圆弧面相邻的两个侧面；所述底座本体的前侧面开有贯通于后侧面的第二安装通孔。
进一步地，所述第一导向面和第一限位面间的夹角为100°～150°。
进一步地，所述传感器容置槽的槽底和槽壁、凹槽的槽底和侧壁均设置有隔水薄膜；所述隔水薄膜的材料为橡胶。
进一步地，所述弯曲传感器为薄膜弯曲传感器。
进一步地，所述底座本体与导向座圆弧过渡连接。
进一步地，所述轴向变形传感器底座、轴向变形传感器保护壳均采用高分子材料或耐蚀材料加工；所述高分子材料包括丁氰橡胶、abs树脂或聚丙烯；所述耐蚀材料包括不锈钢、铝合金或钛合金。
与现有技术相比，本实用新型的优点是：
1、本实用新型在线监测装置轴向变形传感器底座和轴向变形传感器保护壳扣合形成中空腔体，将弯曲传感器放置在中空腔中，将轴向变形传感器底座和轴向变形传感器保护壳沿轴向固定在非金属集输管线上，当管线发生轴向变形时，轴向变形传感器底座和轴向变形传感器保护壳之间发生相对滑动，进而弯曲传感器在轴向变形传感器底座和轴向变形传感器保护壳的带动下发生弯曲形状的改变，带来弯曲传感器的电阻值发生变化，通过电阻值变化能有效的监测管线轴向变形。
2、本实用新型在线监测装置可适用多种规格管线及多种监测布置要求的非金属管线，灵活度高，安装效率高，方便可靠也可适用于更广泛的集输管线表面监测中。
3、本实用新型在线监测装置可通过轴向变形传感器底座的导向座在轴向变形传感器保护壳的凹槽内滑动，带来弯曲传感器的电阻值发生变化，实现监测管线轴向变形，结构简单加工方便。
4、本实用新型在线监测装置可设计导向面和限位面的夹角为钝角设计，实现将轴向变形传感器底座和轴向变形传感器保护壳相连接时，而不会意外打开和脱落，通常该钝角取值范围为100°～150°。
5、本实用新型在线监测装置可在轴向变形传感器保护壳上开设第一安装通孔，底座本体上开设第二安装通孔，使用固定扎箍穿过安装通孔，将轴向变形传感器底座和轴向变形传感器保护壳固定在待监测非金属集输管线外表面，该固定方式简单易操作。
6、本实用新型可在传感器容置槽的槽底和槽壁、凹槽的槽底和侧壁均设置有隔水薄膜，以增加在线监测装置的防水性能。
附图说明
图1是本实用新型非金属集输管线轴向变形在线监测装置的结构示意图一；
图2是本实用新型非金属集输管线轴向变形在线监测装置中轴向变形传感器底座的结构示意图；
图3是本实用新型非金属集输管线轴向变形在线监测装置中轴向变形传感器保护壳的结构示意图；
图4是本实用新型非金属集输管线轴向变形在线监测装置的结构示意图二；
图5是图4的a-a向剖视图；
图6是本实用新型非金属集输管线轴向变形在线监测装置的结构示意图三；
图7是图6的b-b向剖视图；
图8是本实用新型非金属集输管线轴向变形在线监测装置安装在待监测非金属集输管线上的示意图。
其中，附图标记如下：
1-轴向变形传感器底座，2-轴向变形传感器保护壳，3-传感器容置槽，4-导线槽，5-第二安装通孔，6-卡槽结构，7-凹槽，8-传感器安装台，9-弯曲传感器，10-第一安装通孔，11-底座本体，12-导向座，121-内侧面，122-前侧面，123-外侧面，124-后侧面，125-第二限位面，126-第二导向面；13-第一圆弧面，14-侧壁，15-第一导向面，16-第一限位面，17-槽底，18-固定扎箍，19-非金属集输管线。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型的内容作进一步详细描述。
如图1所示，一种非金属集输管线轴向变形在线监测装置，包括轴向变形传感器底座1、轴向变形传感器保护壳2及弯曲传感器9；轴向变形传感器底座1和轴向变形传感器保护壳2可选用高分子材料如丁氰橡胶、abs树脂及聚丙烯等材料加工，也可以选用不锈钢、铝合金及钛合金等耐蚀材料加工制备，可达到在地下长期使用的效果；轴向变形传感器底座1和轴向变形传感器保护壳2扣合形成中空腔体，且相互间滑动配合；弯曲传感器9放置在中空腔体中，其一端与轴向变形传感器底座1或轴向变形传感器保护壳2的一端连接，其另一端伸向中空腔体且在中空腔体内弯折后从轴向变形传感器保护壳2或轴向变形传感器底座1的一端伸出；弯曲传感器9的两端均位于轴向变形传感器底座1和轴向变形传感器保护壳2的同侧，即位于在线监测装置的同一端，轴向变形传感器底座1或轴向变形传感器保护壳2上设有导线槽4，用于将中空腔体内弯曲传感器9的信号线引出，测量弯曲传感器9的电阻值。
将轴向变形传感器底座1、轴向变形传感器保护壳2沿轴向固定在待监测非金属集输管线19外表面，当待监测非金属集输管线19轴线发生变形时，轴向变形传感器底座1、轴向变形传感器保护壳2会相互滑动，弯曲传感器9的电阻值会发生变化，弯曲传感器9的电阻值可以发生线性的改变，可以很好的对应出发生相对滑动的数值，从而精确的监测出非金属集输管线轴向变形的状态。
本实施例中，轴向变形传感器底座1和轴向变形传感器保护壳2扣合形成中空腔体，且相互间滑动配合，具体可采用以下方式，如图3所示，轴向变形传感器保护壳2内侧面一端为与待监测非金属集输管线19外表面相适配的第一圆弧面13，其另一端开设有凹槽7，凹槽7侧壁14包括靠近槽底17的第一导向面15、远离槽底17的第一限位面16，远离第一圆弧面13的凹槽7槽底17设置有传感器安装台8；第一导向面15和第一限位面16之间的夹角为钝角，取值范围为100°～150°。轴向变形传感器保护壳2上开设有第一安装通孔10，该通孔两端分别开口于与轴向变形传感器保护壳2的第一圆弧面相邻的两个侧面，可采用固定扎箍或者其它连接带，穿过该通孔将轴向变形传感器保护壳固定在待监测非金属集输管线19外壁上；第一安装通孔10靠近第一圆弧面13设置。
如图2所示，轴向变形传感器底座1包括底座本体11、设置在底座本体11上的导向座12；底座本体11与导向座12圆弧过渡连接；定义导向座12与待监测非金属集输管线19接触的面为内侧面121，远离待监测非金属集输管线的面为外侧面123，外侧面与轴向变形传感器保护壳2的凹槽7配合实现滑动，与内侧面121相邻的两个面分别为前侧面122和后侧面124，导向座12内侧面121为与待监测非金属集输管线外表面相适配的第二圆弧面，导向座12外侧面123开设有上下贯通且与传感器安装台8相适配的传感器容置槽3，用于放置弯曲传感器9，导向座12前侧面122和后侧面124均包括靠近导向座12内侧面121且与第一限位面16相适配的第二限位面125、远离导向座12内侧面121且与第一导向面15相适配的第二导向面126；第二限位面125和第二导向面126的夹角为钝角，形成呈钝角的卡槽结构6，用来和轴向变形传感器保护壳2相连接；底座本体11的前侧面开有贯通于后侧面的第二安装通孔5，固定扎箍18穿过第二安装通孔5将轴向变形传感器底座1固定在待监测非金属集输管线上；底座本体11上与传感器容置槽3连接部位设有导线槽4，用于将传感器容置槽3内放置的弯曲传感器9信号线引出；卡槽结构6可设计为100°～150°，将轴向变形传感器底座1和轴向变形传感器保护壳2相连接，而不会意外打开和脱落。
轴向变形传感器保护壳2内侧面的凹槽7，即拉伸工作槽，该凹槽7的尺寸比轴向变形传感器底座1的卡槽结构6稍大，方便轴向变形传感器底座1和轴向变形传感器保护壳2的安装，将弯曲传感器9没有信号线的一端固定在轴向变形传感器保护壳2的传感器安装台8上，然后将弯曲传感器9弯折放置在传感器容置槽3内，将弯曲传感器9的信号线从导线槽4内引出，将弯曲传感器9带信号线的一端固定在传感器容置槽3内，将轴向变形传感器底座1的卡槽结构6穿入轴向变形传感器保护壳2的凹槽7内，并确保轴向变形传感器底座1和轴向变形传感器保护壳2之间可以很好的相对滑动，传感器安装台8设置在传感器容置槽3内，组合成完整的轴向变形在线监测装置。
本实施例中，轴向变形传感器底座1和轴向变形传感器保护壳2可根据所需监测管线的不同位置和不同工况来选择一组或者多组进行配合，可限度对整个非金属集输管线进行监测；弯曲传感器9可以选用市面上多种成熟的薄膜弯曲传感器9，当传感器弯曲度发生变化时传感器的电阻值会发生变化，从而可被用于本实施在线监测装置中进行测量；传感器容置槽3的槽底17和槽壁、凹槽7的槽底17和侧壁均设置有隔水薄膜。隔水薄膜的材料为橡胶或者其他隔水性材料，以增加整个管线轴向变形在线监测装置的防水性能。
本实施例在线监测装置在使用时，如图8所示，使用固定扎箍18从轴向变形传感器底座1的第二安装通孔5和轴向变形传感器保护壳2的第一安装通孔10内穿出，将整个在线监测装置沿待监测非金属集输管线的轴向安装在管线表面。为了固定方便，第一安装通孔10的中心线为圆弧线，圆弧线的圆心位于第一圆弧面13的中心轴线上；第二安装通孔5的中心线为圆弧线，圆弧线的圆心位于第二圆弧面的中心轴线上。调节固定扎箍18之间的位置，使得在线监测装置与待监测非金属集输管线紧密贴合，并且轴向变形传感器底座1的卡槽结构6和轴向变形传感器保护壳2的凹槽7之间处于最大重合状态，如图4和图5所示。此时监测装置为初始状态，弯曲传感器9的电阻值为初始值。
当非金属集输管线受到轴向的受力或者拉伸时，管线轴向发生拉伸伸长，此时固定在非金属集输管上的两个固定扎箍18之间发生相对移动，带动轴向变形传感器底座1和轴向变形传感器保护壳2相对滑动打开，如图6和图7所示，此时传感器容置槽3内的弯曲传感器9在轴向变形传感器底座1和轴向变形传感器保护壳2的带动下发生弯曲形状的改变，从而带来弯曲传感器9的电阻值发生变化，由于弯曲传感器9被很好的约束在传感器容置槽3内，轴向变形传感器底座1和轴向变形传感器保护壳2发生相对滑动时，弯曲传感器9的电阻值发生改变，从而精确的监测出非金属集输管线轴向变形的状态。
整个非金属集输管线轴向变形在线监测装置的大小可根据所监测非金属集输管线的规格加工为不同的大小，以适应轴向位移监测精度的需要。
实施例一
对75mm外径的油水集输管线进行轴向监测时，使用聚丙烯材料加工出轴向变形传感器底座1和轴向变形传感器保护壳2，在轴向变形传感器底座1的导向座12前侧面122和后侧面124加工出150°的卡槽结构6，将电阻型薄膜弯曲传感器9弯折放置在传感器容置槽3内，将弯曲传感器9的信号线从轴向变形传感器底座1下端的导线槽4引出，并将电阻型薄膜弯曲传感器9链接导线的一端用热熔胶粘住固定在传感器容置槽3内，将另一端固定在轴向变形传感器保护壳2的传感器安装台8。
本实施例在线监测装置在使用前，首先，使轴向变形传感器底座1和轴向变形传感器保护壳2之间处于最大重合状态，测量此时弯曲传感器9的电阻值，作为初始状态标定值，然后调节轴向变形传感器底座1和轴向变形传感器保护壳2之间相对滑动距离，测量并记录不同滑动距离对应弯曲传感器9的电阻值，形成电阻-滑动距离值对应表，在监测过程中，参照对应表，得到此时电阻值对应出发生相对滑动的距离值，滑动的距离值即为非金属集输管线轴向变形量。
将轴向变形传感器底座1的卡槽结构6穿入轴向变形传感器保护壳2的凹槽7内，并确保轴向变形传感器底座1和轴向变形传感器保护壳2之间可以很好的相对滑动，使用固定扎箍18分别从轴向变形传感器底座1和轴向变形传感器保护壳2的安装通孔内穿出，将整个在线监测装置沿75mm外径的油水集输管线的轴向安装在管线表面，使得在线监测装置与非金属集输管线紧密贴合，并且轴向变形传感器底座1的卡槽结构6和轴向变形传感器保护壳2的凹槽7之间处于最大重合状态，测量此时的弯曲传感器9的电阻值为900欧姆。
当非金属集输管线受到轴向的受力或者拉伸时，管线轴向发生拉伸伸长，此时固定在非金属集输管线上的固定扎箍18之间发生相对移动，带动轴向变形传感器底座1和轴向变形传感器保护壳2沿着凹槽7滑动打开，此时传感器容置槽3内的弯曲传感器9在轴向变形传感器底座1和轴向变形传感器保护壳2的带动下，发生弯曲形状的改变，从而带来弯曲传感器9的电阻值发生变化，由于弯曲传感器9被很好的约束在传感器容置槽3内，轴向变形传感器底座1和轴向变形传感器保护壳2发生相对滑动时，弯曲传感器9的电阻值可以发生改变，通过仪器测试可知，发生1％的轴向变形时，弯曲传感器9的电阻值为970欧姆；发生3％轴向变形时，弯曲传感器9的电阻值为1110欧姆；发生5％变形时，弯曲传感器9的电阻值为1250欧姆，因此使用该装置可以精确地监测出75mm外径的油水集输管线轴向变形的状态。
实施例二
对114mm外径的油水集输管线进行轴向监测时，使用铝合金材料加工出轴向变形传感器底座1和轴向变形传感器保护壳2，在轴向变形传感器底座1的导向座12前侧面122和后侧面124加工出110°的卡槽结构6，将电阻型薄膜弯曲传感器9弯折放置在传感器容置槽3内，将弯曲传感器9的信号线从轴向变形传感器底座1下端的导线槽4引出，并将电阻型薄膜弯曲传感器9链接导线的一端用热熔胶粘住固定在传感器容置槽3内，将另一端固定在轴向变形传感器保护壳2的传感器安装台8上。
本实施例在线监测装置在使用前，首先，使轴向变形传感器底座1和轴向变形传感器保护壳2之间处于最大重合状态，测量此时弯曲传感器9的电阻值，作为初始状态标定值，然后调节轴向变形传感器底座1和轴向变形传感器保护壳2之间相对滑动距离，测量并记录不同滑动距离对应弯曲传感器9的电阻值，形成电阻-滑动距离值对应表，在监测过程中，参照对应表，得到此时电阻值对应出发生相对滑动的距离值，滑动的距离即为非金属集输管线轴向变形量。
将轴向变形传感器底座1的卡槽结构6穿入轴向变形传感器保护壳2的凹槽7内，并确保轴向变形传感器底座1和轴向变形传感器保护壳2之间可以很好的相对滑动，使用固定扎箍18分别从轴向变形传感器底座1和轴向变形传感器保护壳2的安装通孔内穿出，将整个线监测装置沿114mm外径的油水集输管线的轴向安装在管线表面，使得在线监测装置与非金属集输管线紧密贴合，并且轴向变形传感器底座1的卡槽结构6和轴向变形传感器保护壳2的拉凹槽7之间处于最大重合状态，测量此时的弯曲传感器9的电阻值为850欧姆。
当非金属集输管线受到轴向的受力或者拉伸时，管线轴向发生拉伸伸长，此时固定在非金属集输管线上的固定扎箍18之间发生相对移动，带动轴向变形传感器底座1和轴向变形传感器保护壳2沿着凹槽7滑动打开，此时传感器容置槽3内的弯曲传感器9在轴向变形传感器底座1和轴向变形传感器保护壳2的带动下，发生弯曲形状的改变，从而带来弯曲传感器9的电阻值发生变化，由于弯曲传感器9被很好的约束在传感器容置槽3内，轴向变形传感器底座1和轴向变形传感器保护壳2发生相对滑动时，弯曲传感器9的电阻值可以发生改变，通过仪器测试可知，发生1％的轴向变形时，弯曲传感器9的电阻值为920欧姆；发生3％轴向变形时，弯曲传感器9的电阻值为1060欧姆；发生5％变形时，弯曲传感器9为1200欧姆，因此使用该装置可以精确地监测出114mm外径的油水集输管线轴向变形的状态。
以上仅是对本实用新型的优选实施方式进行了描述，并不将本实用新型的技术方案限制于此，本领域技术人员在本实用新型主要技术构思的基础上所作的任何公知变形都属于本实用新型所要保护的技术范畴。
1.一种非金属集输管线轴向变形在线监测装置，其特征在于：包括轴向变形传感器底座(1)、轴向变形传感器保护壳(2)及弯曲传感器(9)；
所述轴向变形传感器底座(1)和轴向变形传感器保护壳(2)扣合形成中空腔体，且相互间滑动配合；
所述弯曲传感器(9)放置在所述中空腔体中，其一端与轴向变形传感器底座(1)或轴向变形传感器保护壳(2)的一端连接，其另一端伸向中空腔体且在中空腔体内弯折后与轴向变形传感器保护壳(2)或轴向变形传感器底座(1)的一端连接，所述弯曲传感器(9)的两端均位于轴向变形传感器底座(1)和轴向变形传感器保护壳(2)的同侧；
所述轴向变形传感器底座(1)或轴向变形传感器保护壳(2)上设有导线槽(4)，用于将中空腔体内弯曲传感器(9)的信号线引出。
2.根据权利要求1所述的一种非金属集输管线轴向变形在线监测装置，其特征在于：
所述轴向变形传感器保护壳(2)内侧面一端为与待监测非金属集输管线(19)外表面相适配的第一圆弧面(13)，其另一端开设有凹槽(7)，所述凹槽(7)侧壁(14)包括靠近槽底(17)的第一导向面(15)、远离槽底(17)的第一限位面(16)，所述槽底(17)远离第一圆弧面(13)的一端设置有传感器安装台(8)；
所述轴向变形传感器底座(1)包括底座本体(11)、设置在底座本体(11)上的导向座(12)；
所述导向座(12)内侧面(121)为与待监测非金属集输管线(19)外表面相适配的第二圆弧面，导向座(12)外侧面(123)开设有上下贯通且与所述传感器安装台(8)相适配的传感器容置槽(3)，导向座(12)前侧面(122)和后侧面(124)均包括靠近导向座(12)内侧面(121)且与第一限位面(16)相适配的第二限位面(125)、远离导向座(12)内侧面(121)且与第一导向面(15)相适配的第二导向面(126)；
所述底座本体(11)上与传感器容置槽(3)连接部位设有导线槽(4)；
所述弯曲传感器(9)无信号线的一端与传感器安装台(8)连接，其带信号线的一端伸向传感器容置槽(3)且在传感器容置槽(3)内弯折后固定在传感器容置槽(3)内；
所述轴向变形传感器底座(1)的导向座(12)穿入轴向变形传感器保护壳(2)的凹槽(7)内。
3.根据权利要求2所述的一种非金属集输管线轴向变形在线监测装置，其特征在于：所述第一导向面(15)和第一限位面(16)间的夹角为钝角。
4.根据权利要求3所述的一种非金属集输管线轴向变形在线监测装置，其特征在于：所述轴向变形传感器保护壳(2)上开设有第一安装通孔(10)，该通孔两端分别开口于与第一圆弧面(13)相邻的两个侧面；
所述底座本体(11)的前侧面开有贯通于后侧面的第二安装通孔(5)。
5.根据权利要求4所述的一种非金属集输管线轴向变形在线监测装置，其特征在于：所述第一导向面(15)和第一限位面(16)间的夹角为100°～150°。
6.根据权利要求2至5任一所述的一种非金属集输管线轴向变形在线监测装置，其特征在于：所述传感器容置槽(3)的槽底和槽壁、凹槽(7)的槽底(17)和侧壁(14)均设置有隔水薄膜。
7.根据权利要求6所述的一种非金属集输管线轴向变形在线监测装置，其特征在于：所述弯曲传感器(9)为薄膜弯曲传感器。
8.根据权利要求7所述的一种非金属集输管线轴向变形在线监测装置，其特征在于：所述底座本体(11)与导向座(12)圆弧过渡连接。
9.根据权利要求4所述的一种非金属集输管线轴向变形在线监测装置，其特征在于：所述轴向变形传感器底座(1)、轴向变形传感器保护壳(2)均采用高分子材料或耐蚀材料加工。
技术总结