一種保溫層效能實(shí)時在線分布式監(jiān)測方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種保溫層效能實(shí)時在線分布式監(jiān)測方法及系統(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)時在線分布式監(jiān)測。
【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，由于這類管線多數(shù)埋于地下，管線較長，對于局部保溫層的破損，常規(guī)手段 難以找出破損點(diǎn)，即使靠人力進(jìn)行全線外觀檢查，也難以發(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) 時在線監(jiān)測保溫層的性能，及時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 的勞動強(qiáng)度及運(yùn)營成本。
[0004][0005] 上述文獻(xiàn)只采用一根測溫光纖，布設(shè)在保溫層的外面，這樣只能得到保溫層外面 沿管道長度上的溫度分布，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，即采用單根光纖難以分辨是管道泄漏還是保溫層性能劣化，這樣會給管道 維修帶來困難。如判定為保溫層損壞時，只準(zhǔn)備修復(fù)保溫層即可，而如果判斷為管道損壞 時，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，對業(yè)主來說具有實(shí)際的經(jīng)濟(jì)價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種保溫層效能實(shí)時在線分布式監(jiān)測 方法和裝置，在線監(jiān)測需要保溫場合保溫層的效能，能夠迅速給出劣化點(diǎn)的具體位置。
[0007] 本發(fā)明進(jìn)一步的目的是提供的監(jiān)測方法和系統(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。
[0008] 本發(fā)明提供的保溫層效能實(shí)時在線分布式監(jiān)測方法是：
[0009] 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)測點(diǎn) 的溫度和保溫層外層各設(shè)定監(jiān)測點(diǎn)的溫度T 2，繼而獲得保溫層分布式內(nèi)外的溫差A(yù) T ;
[0010] 通過溫差以實(shí)現(xiàn)對保溫側(cè)能效的分布式監(jiān)測。
[0011] 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)測點(diǎn)的位置和該位置上的高溫溫度1\和保溫層外層各設(shè)定 監(jiān)測點(diǎn)的的位置和該位置上的低溫溫度T2;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)測點(diǎn)分 布式內(nèi)外的溫差A(yù) T，輸出該分布式溫差A(yù)T信號；通過溫差A(yù)T以實(shí)現(xiàn)對保溫層效能的分 布式監(jiān)測。
[0012] 進(jìn)一步地，可在所述數(shù)據(jù)處理器處理，通過分布式保溫層內(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，以此實(shí)現(xiàn)分布式保溫層的保溫效能監(jiān)測。
[0013] 本發(fā)明提供的保溫層效能實(shí)時在線分布式監(jiān)測方法可以用于保溫管路中，例如熱 力管道、原油保溫管道等，也可以用于面型保溫層中，例如冷庫或恒溫大棚等。
[0014] 對于保溫管路，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)層沿管道長度方向上各設(shè)定監(jiān)測點(diǎn)的溫度和保溫層外層各設(shè)定監(jiān)測點(diǎn)的溫度T 2，繼 而獲得保溫層沿管道長度方向上的分布式內(nèi)外的溫差A(yù)T或?qū)嵯禂?shù)，以此實(shí)現(xiàn)分布式保 溫層的保溫效能監(jiān)測。
[0015] 對于面型保溫層，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)測點(diǎn)的溫度和保溫層外層各設(shè)定監(jiān)測點(diǎn)的溫度T 2，繼而獲 得保溫層上的面分布式內(nèi)外的溫差A(yù)T或?qū)嵯禂?shù)，以此實(shí)現(xiàn)分布式保溫層的保溫效能監(jiān) 測。
[0016] 本發(fā)明的監(jiān)測方法用于制冷領(lǐng)域保溫層效能的監(jiān)測，通過合理的布設(shè)差溫光纜， 可監(jiān)測面型保溫層平面、曲面保溫層效能的監(jiān)測。
[0017] 具體地，計(jì)算保溫層導(dǎo)熱系數(shù)的原理是：
[0018] 對于輸送管路，設(shè)保溫層內(nèi)側(cè)溫度，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：
[0021] 通過（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，對于一個穩(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，說明保溫層性能變差， 以保溫層的溫差或?qū)嵯禂?shù)為基準(zhǔn)，可以評估保溫層的劣化程度。
[0022] 對于面型保溫層，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，說明保溫層性能變差，以保溫層的導(dǎo)熱系數(shù)為基 準(zhǔn)，可以評估保溫層的劣化程度。
[0023] 另外，還輸出高溫溫度1\的溫度分布曲線，以此監(jiān)測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，說明該處管道或器壁破裂。
[0024] 通過導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，比用分布式溫差進(jìn)行監(jiān)測更加直觀，也更加精確。
[0025] 進(jìn)一步地，在數(shù)據(jù)處理器中相對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)報警閾值，報警器的信號輸入端獲取數(shù)據(jù)處理器的閾值報警信號，并可啟動報 警裝置以實(shí)現(xiàn)保溫層效能失效位置的精確定位。
[0026] 通過設(shè)定報警閾值，當(dāng)監(jiān)測哪一設(shè)定點(diǎn)的溫差或?qū)嵯禂?shù)達(dá)到該設(shè)定閾值，即啟 動報警裝置，并給出該點(diǎn)的具體位置。
[0027] 對于閾值報警，可以對被監(jiān)測區(qū)域進(jìn)行分區(qū)監(jiān)測，每個區(qū)域可以單獨(dú)設(shè)定報警閾 值。
[0028] 對于一個區(qū)域或不同區(qū)域，所述設(shè)定閾值可以是相同的，也可以是不同的。
[0029] 對于同一個區(qū)域，也可以設(shè)置幾個報警閾值。
[0030] 對于同一個區(qū)域，幾個報警閾值連接報警裝置可以是不同的形式，最小的閾值和 最大的閾值以及其間的若干閾值對應(yīng)的報警形式不同，以區(qū)分保溫層劣化程度。
[0031] 所述設(shè)定監(jiān)測點(diǎn)的間距，可以設(shè)定為0. 5-2米，優(yōu)選為1米。
[0032] 本發(fā)明提供的保溫層效能實(shí)時在線分布式監(jiān)測系統(tǒng)，包括一激光發(fā)生器、兩根溫 度傳感光纜和一信號處理系統(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 信號處理系統(tǒng)，該信號處理系統(tǒng)使得兩根溫度傳感光纜測得的各設(shè)定監(jiān)測點(diǎn)上的溫度解調(diào) 為分布式溫度曲線，在經(jīng)過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)。
[0033] 上述信號處理系統(tǒng)中還可以用溫差分布式曲線通過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)。
[0034] 具體地，所述激光發(fā)生器，通過分支器和至少兩只環(huán)形器連接，所述信號處理系統(tǒng) 包括至少一個溫差計(jì)算單元，該溫差計(jì)算單元包括至少兩個溫度解調(diào)器和一個數(shù)據(jù)處理 器；每個所述環(huán)形器與一個所述溫度傳感光纜和一個溫度解調(diào)器相連，所述溫度解調(diào)器的 信號輸出端與數(shù)據(jù)處理器相連。
[0035] 數(shù)據(jù)處理器的工作原理是：所述溫度解調(diào)器對相應(yīng)的所述溫度傳感光纜返回的光 信號進(jìn)行處理得到各設(shè)定監(jiān)測點(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 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)測點(diǎn)位置上的溫 差，即分布式溫差曲線。
[0036] 進(jìn)一步地，通過所述數(shù)據(jù)處理器對分布式溫差曲線進(jìn)行處理，獲得保溫層的分布 式導(dǎo)熱系數(shù)。
[0037] 在信號處理系統(tǒng)中，包括光信號處理系統(tǒng)和/或電信號處理系統(tǒng)，并內(nèi)置算法軟 件以算出溫差分布曲線或?qū)嵯禂?shù)，信號處理系統(tǒng)中的溫度解調(diào)器以及數(shù)據(jù)處理器屬于現(xiàn) 有技術(shù)，此處不贅述。
[0038] 所述信號處理系統(tǒng)還可以包括報警裝置，其信號輸入端連接所述數(shù)據(jù)處理器的信 號輸出端，該報警裝置設(shè)定報警閾值，使得當(dāng)所述溫差分布曲線上設(shè)定監(jiān)測點(diǎn)的溫差和/ 或?qū)嵯禂?shù)達(dá)到設(shè)定閾值時啟動而報警。
[0039] 所述報警器可以有若干種，對應(yīng)所設(shè)的各個設(shè)定閾值，最小的閾值和最大的閾值 以及其間的若干閾值對應(yīng)的報警形式不同，以區(qū)分保溫層劣化程度。
[0040] 具體地，所述溫度解調(diào)器是分布式測溫系統(tǒng)，該分布式測溫系統(tǒng)優(yōu)選是分布式拉 曼測溫系統(tǒng)。
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