一種保溫層效能實(shí)時(shí)在線分布式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及一種保溫層效能實(shí)時(shí)在線分布式監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)，主要用于熱力 保溫管道、制冷管道、原油保溫管道及其他需要保溫的保溫層效能的實(shí)時(shí)在線分布式監(jiān)測(cè)。
【背景技術(shù)】
[0002] 熱力保溫管道、原油保溫管道都有保溫層，隨著使用時(shí)間的推移，保溫層部分變 形、老化或損壞，導(dǎo)致保溫效能下降甚至達(dá)不到技術(shù)要求，對(duì)于熱力保溫管道，將造成能耗 增加甚至末端溫度達(dá)不到技術(shù)要求；對(duì)于原油管線，輕則造成管線輸送效能下降，重則原油 凝結(jié)堵塞管線，引發(fā)重大生產(chǎn)事故甚至安全事故。
[0003] 然而，由于該類管線多數(shù)埋于地下，管線較長(zhǎng)，對(duì)于局部保溫層的破損，常規(guī)手段 難W找出破損點(diǎn)，即使靠人力進(jìn)行全線外觀檢查，也難W發(fā)現(xiàn)保溫層內(nèi)部的局部破損點(diǎn)，如 全部更換保溫層，將造成極大的浪費(fèi)，并影響正常生產(chǎn)，從而造成不必要的損失。如果能實(shí) 時(shí)在線監(jiān)測(cè)保溫層的性能，及時(shí)精確定位保溫層的破損點(diǎn)，將大大降低業(yè)主維護(hù)管道保溫 的勞動(dòng)強(qiáng)度及運(yùn)營(yíng)成本。
[0004][0005] 上述文獻(xiàn)只采用一根測(cè)溫光纖，布設(shè)在保溫層的外面，該樣只能得到保溫層外面 沿管道長(zhǎng)度上的溫度分布，管道某一點(diǎn)破損或該處保溫層破損，都將導(dǎo)致保溫層外側(cè)在該 處的溫度升高，即采用單根光纖難W分辨是管道泄漏還是保溫層性能劣化，該樣會(huì)給管道 維修帶來(lái)困難。如判定為保溫層損壞時(shí)，只準(zhǔn)備修復(fù)保溫層即可，而如果判斷為管道損壞 時(shí)，準(zhǔn)備的工作量要比修復(fù)保溫層大得多；如果判斷不準(zhǔn)確，可能造成維修費(fèi)用的較大浪 費(fèi)，因此能夠區(qū)分管道破損還是保溫層破損，對(duì)業(yè)主來(lái)說(shuō)具有實(shí)際的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006] 本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種保溫層效能實(shí)時(shí)在線分布式 監(jiān)測(cè)裝置，在線監(jiān)測(cè)需要保溫場(chǎng)合保溫層的效能，能夠迅速給出劣化點(diǎn)的具體位置。
[0007] 本實(shí)用新型進(jìn)一步的目的是提供的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，使得一旦保溫層某一點(diǎn)的性能劣化 或損壞，能夠迅速給出劣化點(diǎn)的劣化程度。
[000引本實(shí)用新型提供的保溫層效能實(shí)時(shí)在線分布式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括一激光發(fā)生器、兩 根溫度傳感光纜和一信號(hào)處理系統(tǒng)，兩根所述溫度傳感光纜連接所述激光發(fā)生器，還連接 所述信號(hào)處理系統(tǒng)，該信號(hào)處理系統(tǒng)使得兩根溫度傳感光纜測(cè)得的各設(shè)定監(jiān)測(cè)點(diǎn)上的溫度 解調(diào)為分布式溫度曲線，在經(jīng)過(guò)差分形成分布式溫差分布式曲線，并輸出該溫差數(shù)據(jù)；兩根 所述溫度傳感光纜分別布設(shè)于保溫層的內(nèi)側(cè)和外側(cè)。
[0009] 上述信號(hào)處理系統(tǒng)中還可W用溫差分布式曲線通過(guò)傅里葉定律得到若干導(dǎo)熱系 數(shù)，并輸出該導(dǎo)熱系數(shù)。
[0010] 具體地，所述激光發(fā)生器，通過(guò)分支器和至少兩只環(huán)形器連接，所述信號(hào)處理系統(tǒng) 包括至少一個(gè)溫差計(jì)算單元，該溫差計(jì)算單元包括至少兩個(gè)溫度解調(diào)器和一個(gè)數(shù)據(jù)處理 器；每個(gè)所述環(huán)形器與一個(gè)所述溫度傳感光纜和一個(gè)溫度解調(diào)器相連，所述溫度解調(diào)器的 信號(hào)輸出端與數(shù)據(jù)處理器相連。
[0011] 使用本實(shí)用新型提供的保溫層效能實(shí)時(shí)在線分布式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)方法是：
[0012] 在保溫層的內(nèi)壁和外壁上分別設(shè)置溫度傳感光纜，獲得保溫層內(nèi)層各設(shè)定監(jiān)測(cè)點(diǎn) 的溫度Ti和保溫層外層各設(shè)定監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度T2,繼而獲得保溫層分布式內(nèi)外的溫差A(yù)T;
[0013] 通過(guò)溫差W實(shí)現(xiàn)對(duì)保溫側(cè)能效的分布式監(jiān)測(cè)。
[0014] 進(jìn)一步地，在保溫層的內(nèi)壁和外壁上分別設(shè)置連接激光發(fā)生器的溫度傳感光纜， 分別采集保溫層內(nèi)層各設(shè)定監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置和該位置上的高溫溫度Ti和保溫層外層各設(shè)定 監(jiān)測(cè)點(diǎn)的的位置和該位置上的低溫溫度T,;繼而將保溫層內(nèi)外兩側(cè)采集的位置和該位置上 的溫度信號(hào)傳給各自的溫度解調(diào)器處理，獲得保溫層的內(nèi)外兩側(cè)的兩條溫度分布曲線；再 將兩條溫度分布曲線的信號(hào)傳給數(shù)據(jù)處理器處理，進(jìn)行差分，獲得保溫層各設(shè)定監(jiān)測(cè)點(diǎn)分 布式內(nèi)外的溫差at,輸出該分布式溫差A(yù)T信號(hào)；通過(guò)溫差A(yù)TW實(shí)現(xiàn)對(duì)保溫層效能的分 布式監(jiān)測(cè)。
[0015] 進(jìn)一步地，可在所述數(shù)據(jù)處理器處理，通過(guò)分布式保溫層內(nèi)外溫差計(jì)算出分布式 保溫層導(dǎo)熱系數(shù)，輸出分布式該導(dǎo)熱系數(shù)信號(hào)，W此實(shí)現(xiàn)分布式保溫層的保溫效能監(jiān)測(cè)。
[0016] 本實(shí)用新型提供的保溫層效能實(shí)時(shí)在線分布式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可W用于保溫管路中，例 如熱力管道、原油保溫管道等，也可W用于面型保溫層中，例如冷庫(kù)或恒溫大棚等。
[0017] 對(duì)于保溫管路，在保溫層的內(nèi)壁和外壁上分別設(shè)置所述溫度傳感光纜，獲得保溫 層內(nèi)層沿管道長(zhǎng)度方向上各設(shè)定監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度Ti和保溫層外層各設(shè)定監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度T2,繼 而獲得保溫層沿管道長(zhǎng)度方向上的分布式內(nèi)外的溫差at或?qū)嵯禂?shù)，W此實(shí)現(xiàn)分布式保 溫層的保溫效能監(jiān)測(cè)。
[001引對(duì)于面型保溫層，在保溫層的內(nèi)壁和外壁上分別設(shè)置溫度傳感光纜，獲得保溫層 內(nèi)層在保溫層表面上各設(shè)定監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度Ti和保溫層外層各設(shè)定監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度T2,繼而獲 得保溫層上的面分布式內(nèi)外的溫差at或?qū)嵯禂?shù)，W此實(shí)現(xiàn)分布式保溫層的保溫效能監(jiān) 測(cè)。
[0019] 本實(shí)用新型的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)用于制冷領(lǐng)域保溫層效能的監(jiān)測(cè)，通過(guò)合理的布設(shè)差溫光 纜，可監(jiān)測(cè)面型保溫層平面、曲面保溫層效能的監(jiān)測(cè)。
[0020] 具體地，計(jì)算保溫層導(dǎo)熱系數(shù)的原理是：
[0021] 對(duì)于輸送管路，設(shè)保溫層內(nèi)側(cè)溫度Ti，保溫層外側(cè)溫度T2,保溫層厚度為b，保溫層 的導(dǎo)熱系數(shù)為A，根據(jù)傅里葉定律，該保溫層單位面積的傳熱速率為；
[0024] 通過(guò)（2)式可知，保溫層的導(dǎo)熱系數(shù)反比于保溫層內(nèi)外側(cè)的溫差，對(duì)于一個(gè)穩(wěn)態(tài) 的熱傳導(dǎo)系統(tǒng)，系統(tǒng)的熱傳導(dǎo)速率q是恒定的，當(dāng)導(dǎo)熱系數(shù)變大時(shí)，說(shuō)明保溫層性能變差，W保溫層的溫差或?qū)嵯禂?shù)為基準(zhǔn)，可W評(píng)估保溫層的劣化程度。
[0025] 對(duì)于面型保溫層，計(jì)算原理相同，設(shè)定保溫層內(nèi)的各點(diǎn)溫度恒定，傳熱速率q也是 恒定的，當(dāng)導(dǎo)溫差變小或熱系數(shù)變大時(shí)，說(shuō)明保溫層性能變差，W保溫層的導(dǎo)熱系數(shù)為基 準(zhǔn)，可W評(píng)估保溫層的劣化程度。
[0026] 另外，還輸出高溫溫度Ti的溫度分布曲線，W此監(jiān)測(cè)管道或面型保溫層內(nèi)部器壁 是否破損。如果是保溫層內(nèi)側(cè)在該點(diǎn)的溫度明顯升高或降低，說(shuō)明該處管道或器壁破裂。
[0027] 通過(guò)導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，比用分布式溫差進(jìn)行監(jiān)測(cè)更加直觀，也更加精確。
[002引進(jìn)一步地，在數(shù)據(jù)處理器中相對(duì)于所述分布式溫差或分布式導(dǎo)熱系數(shù)，設(shè)置溫差 或?qū)嵯禂?shù)報(bào)警闊值，報(bào)警器的信號(hào)輸入端獲取數(shù)據(jù)處理器的闊值報(bào)警信號(hào)，并可啟動(dòng)報(bào) 警裝置W實(shí)現(xiàn)保溫層效能失效位置的精確定位。
[0029] 通過(guò)設(shè)定報(bào)警闊值，當(dāng)監(jiān)測(cè)哪一設(shè)定點(diǎn)的溫差或?qū)嵯禂?shù)達(dá)到該設(shè)定闊值，即啟 動(dòng)報(bào)警裝置，并給出該點(diǎn)的具體位置。
[0030] 對(duì)于闊值報(bào)警，可W對(duì)被監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行分區(qū)監(jiān)測(cè)，每個(gè)區(qū)域可W單獨(dú)設(shè)定報(bào)警闊 值。
[0031] 對(duì)于一個(gè)區(qū)域或不同區(qū)域，所述設(shè)定闊值可W是相同的，也可W是不同的。
[0032] 對(duì)于同一個(gè)區(qū)域，也可W設(shè)置幾個(gè)報(bào)警闊值。
[0033] 對(duì)于同一個(gè)區(qū)域，幾個(gè)報(bào)警闊值連接報(bào)警裝置可W是不同的形式，最小的闊值和 最大的闊值W及其間的若干闊值對(duì)應(yīng)的報(bào)警形式不同，W區(qū)分保溫層劣化程度。
[0034] 所述設(shè)定監(jiān)測(cè)點(diǎn)的間距，可W設(shè)定為0. 5-2米，優(yōu)選為1米。
[0035] 數(shù)據(jù)處理器的工作原理是；所述溫度解調(diào)器對(duì)相應(yīng)的所述溫度傳感光纜返回的光 信號(hào)進(jìn)行處理得到各設(shè)定監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置上的溫度，即獲得溫度分布曲線，所述數(shù)據(jù)處理器對(duì) 于兩根所述溫度傳感光纜得到的溫度分布曲線進(jìn)行差分而得到各設(shè)定監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置上的溫 差，即分布式溫差曲線。
[0036] 進(jìn)一步地，通過(guò)所述數(shù)據(jù)處理器對(duì)分布式溫差曲線進(jìn)行處理，獲得保溫層的分布 式導(dǎo)熱系數(shù)。
[0037] 在信號(hào)處理系統(tǒng)中，包括光信號(hào)處理系統(tǒng)和/或電信號(hào)處理系統(tǒng)，并內(nèi)置算法軟 件W算出溫差分布曲線或?qū)嵯禂?shù)，信號(hào)處理系統(tǒng)中的溫度解調(diào)器W及數(shù)據(jù)處理器屬于現(xiàn) 有技術(shù)，此處不寶述。
[003引所述信號(hào)處理系統(tǒng)還可W包括報(bào)警裝置，其信號(hào)輸入端連接所述數(shù)據(jù)處理器的信 號(hào)輸出端，該報(bào)警裝置設(shè)定報(bào)警闊值，使得當(dāng)所述溫差分布曲線上設(shè)定監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫差和/ 或?qū)嵯禂?shù)達(dá)到設(shè)定闊值時(shí)啟動(dòng)而報(bào)警。
[0039] 所述報(bào)警器可W有若干種，對(duì)應(yīng)所設(shè)的各個(gè)設(shè)定闊值，最小的闊值和最大的闊值W及其間的若干闊值對(duì)應(yīng)的報(bào)警形式不同，W區(qū)分保溫層劣化程度。
[0040] 具體地，所述溫度解調(diào)器是分布式測(cè)溫系統(tǒng)，該分布式測(cè)溫系統(tǒng)優(yōu)選是分布式拉 曼測(cè)溫系統(tǒng)。
[0041] 對(duì)于保溫管道，兩根溫度傳感光纜設(shè)置在管道外壁和保溫層外壁上，對(duì)于面型保 溫層，兩根感溫光纖設(shè)于冷庫(kù)或大棚的保溫層的內(nèi)外兩個(gè)側(cè)面上。在管道外壁和保溫層外 壁或面型保溫層內(nèi)外兩側(cè)面上溫度傳感光纜的敷設(shè)結(jié)構(gòu)可W是如下幾種形式中的一種或 幾種的組合：
[0042] 1.直線型設(shè)置，該類型較多適用于保溫管路中，即溫度傳感光纜的軸線與管道軸 線平行地設(shè)置。
[0043] 2.螺旋線型設(shè)置，該類型較多適用于保溫管路中，即溫度傳感光纜W設(shè)定的螺距 螺旋地纏繞在管壁上或保溫層外壁上。
[0044] 3.S型設(shè)置，該類型較多適用于直徑較大的保溫管路中，也可W用于面型保溫層， 即光纜曲折地設(shè)置在管壁上或保溫層外壁上，或者是曲折地設(shè)置在面板保溫層的內(nèi)外兩側(cè) 壁面上。
[0045] 在管外壁和保溫層外壁上設(shè)置溫度傳感光纜，根據(jù)管直徑的大小