一种气体液体管道工况在线监测机构

技术领域

本发明涉及一种气体液体管道工况在线监测机构，属于输送系统监测设备领域。

背景技术

气体液体管路在正常工作时，管道内因为充满工质会处于稳定的平流，管道外部的振动相对较小，而当管道内流动的工质因为泄漏或者是供压设备发生故障而产生空泡时，管道内流动的工质会发生喘振，喘振会同步带动整个管道发生振动，振动会进一步导致管道系统发生破损等情况，影响管路输送的安全，特别是输送一些危险液体时，会带来严重的安全事故；此外外部的其他的给管路带来振动的情况也会影响管路的正常输送；

在管路系统中，管路一般是由管道、接头、阀门等部件进行连接，现有技术的管道测试仅仅是会在某些节点上设置动态传感器，通过管道的振动状态监测管道的实时状态，而因为管道固定节点较多、加之部分管道会存在膨胀节等机构，在一些没有布置节点的位置，管道的振动会因为固定节点和膨胀节的衰减无法进行实时的传递；

而管道在固定时，一般只对管道进行径向方向的限定，而且膨胀节一般也只提供轴向方向的浮动，所以管道在周向偏转上的变化不会受到固定节点、膨胀节等机构的衰减影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中无法实时对管道状态进行检测的技术问题，提供一种气体液体管道工况在线监测机构。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种气体液体管道工况在线监测机构，包括：

检测环，检测环具有两组，两组检测环之间镜像对称布置并互相接触，分别用于固定到管道外壁上，检测环沿径向轴线分为两个弧形的分检测环，两个分检测环可拆卸固定，分检测环的内壁上设置有用于夹持到管道外壁表面的夹持面，在检测环的轴向一端的侧面上设置有两个弧形的调节槽；在调节槽的轴线一端固定有一个弧形的压电陶瓷块，两个调节槽的压电陶瓷块互相镜像布置，在调节槽的轴线另一端上固定有一个推块，推块端部与压电陶瓷块端部之间设置有浮动间隙，在推块端部设置有一个用于推动另一侧检测环压电陶瓷块的推动凸起，推动凸起嵌入到浮动间隙内并与压电陶瓷块端部接触；

内支撑环，内支撑环具有两组，分别用于与对应的检测环固定，内支撑环沿径向轴线分为两个弧形的内支撑分环，内支撑分环之间可拆卸固定，内支撑分环的内壁设置有定位凹槽，所述分检测环固定到定位凹槽内；

外支撑器，外支撑器包括外支撑环以及用于支撑外支撑环的支撑臂，外支撑环具有两组，外支撑环之间互相固定，支撑臂固定到外支撑环的外侧，外支撑环之间镜像对称布置，外支撑环内壁设置有一个环形滑动凹槽，滑动凹槽在内支撑环的轴向一端开口，内支撑环与滑动凹槽的侧壁面与底部壁面滑动接触，两个外支撑环沿径向轴线分为两个弧形的外支撑分环，外支撑分环之间可拆卸固定；

电连接器，电连接器包括布置于内支撑环外侧壁的内绝缘支撑环，在内绝缘支撑环上环形阵列布置有两组导电簧片，每组导电簧片均连接到镶嵌于绝缘支撑环内的导电环，导电环分为两个弧形的分导电环，其中一组导电簧片的导电环连接到对应检测环的各压电陶瓷正极，另一组导电簧片的导电环连接到对应检测环的各压电陶瓷负极，内绝缘支撑环包括两组内绝缘支撑分环，内绝缘支撑分环与分检测环之间互相固定；电连接器还包括布置于外支撑环的滑动凹槽内壁的外绝缘支撑环，外绝缘支撑环的内壁设置有两组滑动接触环，滑动接触环的内壁与导电簧片滑动接触，滑动接触环通过导线与电压检测设备连接。

作为本发明的进一步改进，在压电陶瓷块的外侧套接有一个弧形的绝缘套，绝缘套使用陶瓷制成，压电陶瓷块通过绝缘套固定到调节槽内壁；绝缘套可以防止压电陶瓷的电压向金属材质的检测环的导通，提升对压电陶瓷电压数据监测的准确性，同时也可以代替压电陶瓷表面实现与调节槽内壁的接触，降低压电陶瓷表面的磨损情况，进一步提升数据的准确性。

作为本发明的进一步改进，在所述内绝缘支撑环的内壁环形阵列设置有若干连接凸起，在所述检测环的外壁环形阵列设置有若干用于固定连接凸起的连接凹槽；内绝缘支撑分环通过一体注塑的形式固定到分检测环上，导电簧片、分导电环通过一体注塑的形式预埋到内绝缘支撑分环上；连接凸起与连接凹槽可以提升检测环与内绝缘支撑环之间的结合强度，同时一体注塑结构可以进一步提升连接强度，降低高温以及振动的影响下，不同材料的内绝缘支撑环与检测环之间可能发生分离的可能性，降低压电陶瓷块的线缆因为分离、松动导致的接触不良情况的发生。

作为本发明的进一步改进，在所述内支撑环上设置有一个环形的定位凸起，在所述内绝缘支撑环的外壁与检测环的外壁的连接位置设置有一个环形的定位凹槽，定位凸起嵌入到定位凹槽内；内支撑环的定位凸起与定位凹槽的配合，提升了内支撑环与内绝缘支撑环、检测环的接触面积，保证了内支撑环与内绝缘支撑环、检测环同轴度。

作为本发明的进一步改进，在外支撑分环的内壁固定有一个弧形的截面为L形的滑动支撑分环，滑动支撑分环与内支撑分环的侧部外壁和前端壁面滑动接触；滑动支撑分环可以实现对内支撑环在相对外支撑环旋转过程中的稳定性，提升滑动接触面积。

作为本发明的进一步改进，在分检测环的内壁对应夹持面的位置阵列布置有若干相对分检测环内壁凸起的夹持条，夹持条与分检测环为一体结构；夹持条可以保证检测环相对管道表面的接触稳定性，降低检测环相对管道表面发生局部滑动的可能性，进一步提升检测数据的准确性。

作为本发明的进一步改进，所述推块为弧形结构，滑动连接于调节槽内壁，在分检测环的壁面上设置有至少两组压紧螺栓，压紧螺栓穿入到调节槽内，压紧螺栓的端部压紧到推块表面；压紧螺栓可以实现对推块位置的调节，实现对推块对压电陶瓷起始挤压力的校准。

作为本发明的进一步改进，在所述分检测环对应调节槽开口一侧的表面固定有滑动密封片，两组检测环的滑动密封片互相滑动接触，滑动密封片表面设置有供推动凸起伸出的开口槽；密封片不仅可以实现对调节槽的局部密封，同时可以保证两组检测环在互相滑动过程中相对外界处于封闭状态，降低金属碎屑、管道液体渗出等污染物对压电陶瓷带来污损的可能性。

本发明的有益效果是：

本发明通过在管道外壁位置安装两组检测环，在管道发生不正常工作时，管道的振动会经由部分弯折的管道以及管道拐弯节点以及轴向的推动而发生一定程度的扭转，在扭转时，两组检测环之间会发生一定角度的相对旋转，相对旋转的度则可以通过较为灵敏的压电陶瓷实现检测，本发明可以对管道外壁的扭转情况进行实时的采集，受管道固定件、连接件和膨胀节的影响较低，且数据也更为准确。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的组合示意图；

图2是本发明的横向剖面示意图；

图3是第一检测环的结构示意图；

图4是第二检测环的结构示意图；

图5是滑动密封片的结构示意图；

图中：1、分检测环；2、调节槽；3、推块；4、推动凸起；5、压电陶瓷块；6、绝缘套；7、夹持面；8、夹持条；9、内绝缘支撑环；10、分导电环；11、导电簧片；12、连接凹槽；13、连接凸起；14、内支撑分环；15、定位凸起；16、外支撑分环；17、滑动支撑分环；18、滑动密封片；19、外法兰环；20、支撑臂；21、滑动接触环；22、导电连接柱；23、压紧螺栓；24、开口槽；25、导线；26、外绝缘支撑环。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示，本发明为一种气体液体管道工况在线监测机构，其主要由固定于管道外壁的检测环以及用于旋转支撑检测环的外支撑环以及用于支撑外支撑环的支撑臂组合而成，检测环、外支撑环均包括两组，两组检测环之间互相滑动接触，两组外支撑环之间互相固定，两组检测环则均通过内支撑环滑动连接到两组外支撑环之间的滑动腔内；为了便于拆卸与安装，检测环、外支撑环均为分体结构，均由两组半圆形的镜像对称结构组合而成，两个镜像对称结构之间则通过垂直于径向轴线的螺栓进行固定，如图3所示；

其中，检测环包括两组分检测环，分检测环的内侧壁上设置有弧面结构的夹持面，在夹持面的内壁环形阵列布置有若干凸起的夹持条，夹持条用于与管道壁面进行接触固定，在每个分检测环的侧面加工有两个互相对称的弧形的调节槽，调节槽于分检测环为同心布置，调节槽的一端部上通过陶瓷材质的绝缘套固定一个弧形的压电陶瓷块，调节槽的另一端部上固定一个推块，推块通过贯穿分检测环壁面的压紧螺栓压紧固定到调节槽的内壁，在推块的前端设置有一个推动凸起，推动凸起用于与另一组检测环的压电陶瓷块端部接触，并实现对压电陶瓷块的挤压，两个调节槽内的压电陶瓷块、推块互相镜像对称布置；在分检测环对应调节槽开口一侧的表面固定有滑动密封片，两组检测环的滑动密封片互相滑动接触，滑动密封片表面设置有供推动凸起伸出的开口槽，两组检测环之间的滑动密封片互相滑动接触；

在检测环上固定有一个内支撑环，内支撑环用与外支撑环之间滑动连接；内支撑环包括两组内支撑分环，内支撑分环通过螺栓固定到分检测环上，在所述内支撑环上设置有一个环形的定位凸起，通过定位凸起在内支撑环的外圈固定连接一个绝缘支撑环，在所述内绝缘支撑环的外壁与检测环的外壁的连接位置设置有一个环形的台阶结构的定位凹槽，定位凸起嵌入到定位凹槽内；

外支撑环之间通过位于外支撑环的外法兰环互相固定，而通过外法兰环在外支撑环上固定有支撑臂，支撑臂的顶端设置有一个弧形的连接槽，外法兰环嵌入到连接槽内并通过螺栓固定，支撑臂则用于固定到建筑外壁或设备的外壁上；外支撑环包括两个外支撑分环，在外支撑环内壁设置有一个环形滑动凹槽，滑动凹槽在内支撑环的轴向一端开口，在滑动凹槽内固定有一个横截面为L形的滑动支撑环，滑动支撑环由两组滑动支撑分环组成，内支撑环与滑动支撑环的内侧壁面、内底部壁面滑动接触；

在检测环与外支撑环之间还设置有电连接部分，电连接部分包括布置于内绝缘支撑环外侧壁的两组导电簧片，导电簧片通过注塑方式环形阵列的嵌入到绝缘支撑环外壁上，每组导电簧片均连接到镶嵌于绝缘支撑环内的导电环上，导电环分为两个弧形的分导电环，其中一组导电簧片的导电环连接到对应检测环的各压电陶瓷正极，另一组导电簧片的导电环连接到对应检测环的各压电陶瓷负极，内绝缘支撑环包括两组内绝缘支撑分环，内绝缘支撑分环与分检测环之间互相固定；电连接器还包括布置于外支撑环的滑动凹槽内壁的外绝缘支撑环，外绝缘支撑环的内壁设置有两组滑动接触环，滑动接触环的内壁与导电簧片滑动接触，滑动接触环通过导线与电压检测设备连接；

本结构使用时，首先将外支撑环、内支撑环、内绝缘支撑环、检测环进行分离，将分检测环、内绝缘支撑分环与内支撑分环进行互相固定，同时通过螺栓将分检测环、内支撑分环进行互相固定，使得分检测环的内圈可以夹持到管道表面，夹持过程中，调整两个检测环之间的角度，使得其中一个检测环上的两个推块的推动凸起插入到另一组检测环的推块与压电陶瓷之间的间隙内，并使得推块端部的推动凸起与压电陶瓷块端部接触；随后将外绝缘支撑环的两个外绝缘支撑分环分别固定到外支撑环的两个外支撑分环内，同时将两个外绝缘支撑分环进行互相固定，使得外绝缘支撑环的滑动接触环与导电簧片接触，在外支撑环相对内支撑环滑动时，导电簧片与滑动接触环可以保证电路的导通；最后将两组外支撑环之间通过外法兰环进行互相固定，最后安装固定支撑臂，支撑臂可以通过扩展臂或者直接固定到设备以及建筑物表面；而电压检测设备则通过位于外支撑环外侧的导电连接柱连接到导电环上，其中正极通过其中一个导电环-导电簧片-滑动接触环-导电连接柱连接到电压检测设备的正极，负极则通过另一组导电环-导电簧片-滑动接触环-导电连接柱连接到电压检测设备的负极；因为扭转在某一个时间节点上只会是单向发生，所以两组压电陶瓷块之间只会有一组压电陶瓷块受到挤压，同一个检测环上的两个镜像对称布置的压电陶瓷互相并联，此外在压电陶瓷块的连接线路上连接二极管，防止压电陶瓷电路的电流反向流动到另一组压电陶瓷块上，影响数据的准确性；压电陶瓷可以通过线缆连接到数据节点上，而数据节点可以通过网络设备连接到数据接收主机上；

在检测过程中，管道的扭转会使得两组检测环之间发生互相滑动，互相滑动过程中，检测环内的推动凸起会挤压扭转方向另一侧的压电陶瓷块，使得压电陶瓷块受挤压产生电压，电压数据则可以作为扭转角度的参考，进而评估管道的实时状态；在标准状态下，可以将标准管道安装本扭转检测设备，通过对管道进行扭转，记录不同扭转应力和扭转角度下产生的电压数据，将电压数据作为标准的扭转数据参照就可以实现管道在运动过程中扭转状态的实时转换。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。