CN108224089A - 安装有通断型爆裂预警探测线缆的圆柱状承力结构 - Google Patents
安装有通断型爆裂预警探测线缆的圆柱状承力结构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108224089A CN108224089A CN201711293534.8A CN201711293534A CN108224089A CN 108224089 A CN108224089 A CN 108224089A CN 201711293534 A CN201711293534 A CN 201711293534A CN 108224089 A CN108224089 A CN 108224089A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- break
- early warning
- detection cable
- make type
- eccentric
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
- F17C13/12—Arrangements or mounting of devices for preventing or minimising the effect of explosion ; Other safety measures
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
- F17C13/002—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels for vessels under pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
- F17C13/12—Arrangements or mounting of devices for preventing or minimising the effect of explosion ; Other safety measures
- F17C13/123—Arrangements or mounting of devices for preventing or minimising the effect of explosion ; Other safety measures for gas bottles, cylinders or reservoirs for tank vehicles or for railway tank wagons
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
- F17D5/00—Protection or supervision of installations
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
- H01B7/0045—Cable-harnesses
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2260/00—Purposes of gas storage and gas handling
- F17C2260/04—Reducing risks and environmental impact
- F17C2260/042—Reducing risk of explosion
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Laying Of Electric Cables Or Lines Outside (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
Abstract
一种安装有通断型爆裂预警探测线缆的圆柱状承力结构。其包括被保护的压力容器或压力管道的圆柱状承力壳体和通断型爆裂预警探测线缆;通断型爆裂预警探测线缆以直线或螺旋的方式敷设在圆柱状承力壳体的外壁面上,是在作为探测线缆母材的金属或非金属导电丝上沿探测线缆母材长度方向设置多个偏心缺口而制成,通断型爆裂预警探测线缆分成节长为L的多节探测线缆,每节探测线缆中设置一个或多个偏心缺口。本发明提供的安装有通断型爆裂预警探测线缆的圆柱状承力结构具有如下优点:报警灵敏度更高、制造选材容易且适用范围广大、环境温度升高及长期工作引起的报警灵敏度下降更少。
Description
技术领域
本发明属于消防安全技术领域,特别是涉及一种安装有通断型爆裂预警探测线缆的圆柱状承力结构。
背景技术
在消防领域中,爆裂预警探测探测器是一种用于防止压力容器或压力管道爆裂的重要预警装置,它由两部分构成,如图1所示,即由爆裂预警探测线缆2(也称为线型变形量传感元件或变形量探测线缆)及与爆裂预警探测线缆2两端电连接的监测盒1构成。
通常爆裂预警探测线缆2被固定在压力容器或压力管道的外壁上,发生在压力容器或压力管道上的微小拉伸塑性变形会及时向爆裂预警探测线缆2传递,使爆裂预警探测线缆2也发生拉伸微变形,连接在爆裂预警探测线缆2两端的监测盒1会实时检测爆裂预警探测线缆2的微拉伸变形量。当该变形量达到设定值时,监测盒1将进行报警或向外发出报警信号,以提醒有关人员及时采取措施。由此来防止压力容器或压力管道进一步发生断裂及爆炸。
中国发明专利第200710150126.7中公开了一种消防压力气瓶,其核心就是安装在压力气瓶表面的爆裂预警探测线缆及探测器。在该专利中公布的各种不同类型的爆裂预警探测器中,有一种为通断型爆裂预警探测器,其特点在于爆裂预警探测线缆为导电丝,导电丝的塑性较低(低拉长延伸率),监测盒随时检测爆裂预警探测线缆的通断状态,发生在压力气瓶外壁的局部塑性拉伸变形会引起爆裂预警探测线缆先于压力气瓶的爆裂而断裂,监测盒检测到爆裂预警探测线缆回路断开后立即进行报警。这种安装有通断型爆裂预警探测线缆的圆柱状承力结构具有结构简单,成本低,可靠性高等优点,目前已被广泛应用。但是这种爆裂预警探测线缆及探测器仍存在报警灵敏度低、制造选材困难、因此适用范围小、使用环境温度升高报警灵敏度降低、长期工作报警灵敏度降低(即稳定性低)等缺点。
发明内容
为了解决上述问题,本发明的目的在于提供一种安装有通断型爆裂预警探测线缆的圆柱状承力结构。
为了达到上述目的,本发明提供的安装有通断型爆裂预警探测线缆的圆柱状承力结构包括被保护的压力容器或压力管道的圆柱状承力壳体和通断型爆裂预警探测线缆;其中通断型爆裂预警探测线缆以直线或螺旋的方式敷设在圆柱状承力壳体的外壁面上,是在作为探测线缆母材的金属或非金属导电丝上沿探测线缆母材长度方向设置多个偏心缺口而制成,通断型爆裂预警探测线缆分成节长为L的多节探测线缆,每节探测线缆中设置一个或多个偏心缺口,以使通断型爆裂探测线缆上偏心缺口处的横截面积小于偏心缺口位置处未设置偏心缺口前的探测线缆母材的原始横截面积。
所述的通断型爆裂预警探测线缆上每节探测线缆中设置偏心点在通断型爆裂预警探测线缆圆周方向呈垂直关系的两个偏心缺口。
所述的通断型爆裂预警探测线缆上每节探测线缆中设置n个偏心缺口,其中n大于等于3,n个偏心缺口对应的n个偏心点,以及各个偏心点以原始形心O为对称中心的n个中心对称点,共计2n个点在通断型爆裂预警探测线缆圆周方向均匀分布。
所述的通断型爆裂预警探测线缆上每节探测线缆中设置偏心点在通断型爆裂预警探测线缆圆周方向呈配对关系的一对偏心缺口。
所述的通断型爆裂预警探测线缆上每节探测线缆中设置偏心点在通断型爆裂预警探测线缆圆周方向呈垂直关系的两对偏心缺口,每对偏心缺口中的两个偏心缺口呈配对关系。
所述的通断型爆裂预警探测线缆上每节探测线缆中设置偏心点在通断型爆裂预警探测线缆圆周方向均匀分布的2n个偏心缺口,其中n大于等于3。
所述的探测线缆母材采用金属导电丝时,通断型爆裂预警探测线缆上偏心缺口处的缺口面积比A1/A0小于等于屈强比σS/σb,大于0.01,其中A1为通断型爆裂预警探测线缆上偏心缺口处的最小横截面积,A0为与最小横截面位置对应的未设置偏心缺口前的探测线缆母材的原始横截面积,σS、σb分别为探测线缆母材的屈服强度与抗拉强度。
所述的通断型爆裂预警探测线缆的节长L小于6δ大于0.02δ,其中δ为被保护的压力容器或压力管道的壁厚。
所述的探测线缆母材的延伸率大于1.2%,小于100%。
所述的通断型爆裂预警探测线缆的圆柱状承力结构还包括与通断型爆裂预警探测线缆两端电连接的监测盒,由监测盒和通断型爆裂预警探测线缆组成通断型爆裂预警探测器。
本发明提供的安装有通断型爆裂预警探测线缆的圆柱状承力结构具有如下优点:
报警灵敏度更高、制造选材容易且适用范围广大、环境温度升高及长期工作引起的报警灵敏度下降更少。
附图说明
图1为一种已有技术的爆裂预警探测器结构示意图。
图2为本发明提供的安装有通断型爆裂预警探测线缆的圆柱状承力结构示意图。
图3为本发明提供的通断型爆裂预警探测线缆上缺口结构示意图,其中图3(a)和图3(a)’分别为梯形缺口时爆裂预警探测线缆纵向剖视和A-A向剖视图;图3(b)和图3(b)’分别为矩形缺口时爆裂预警探测线缆纵向剖视和A-A向剖视图;图3(c)和图3(c)’分别为V型缺口时爆裂预警探测线缆纵向剖视和A-A向剖视图;图3(d)和图3(d)’分别为U型缺口时爆裂预警探测线缆纵向剖视和A-A向剖视图。
图4为本发明提供的通断型爆裂预警探测线缆上双侧缺口结构示意图,其中图4(a)和图4(b)分别为双侧缺口时爆裂预警探测线缆纵向剖视和A-A向剖视图。
图5为本发明提供的通断型爆裂预警探测线缆上缺口在不同周向时结构示意图,其中图5(a)爆裂预警探测线缆正向图,图5(b)、图5(c)和图5(d)分别为图5(a)A-A向、B-B向、C-C向剖视图。
图6为本发明提供的通断型爆裂预警探测线缆上节长示意图。
图7为本发明提供的通断型爆裂预警探测线缆上缺口间距示意图。
图8(b)和图8(a)分别为通断型爆裂预警探测线缆上非偏心缺口处最小横截面的形心和最小截面位置的探测线缆母材的原始横截面的形心重合时结构示意图;8(d)和图8(c)图分别为本发明提供的通断型爆裂预警探测线缆上偏心缺口处最小横截面的形心和最小截面位置的探测线缆母材的原始横截面的形心不重合时结构示意图。
图9为本发明提供的通断型爆裂预警探测线缆上偏心缺口形式示意图,其中图9(a)和图9(a)’分别为横向切口时爆裂预警探测线缆正视图和A-A向剖视图;图9(b)和图9(b)’分别为纵向切口时爆裂预警探测线缆正视图和A-A向剖视图;图9(c)和图9(c)’分别为斜线切口时爆裂预警探测线缆正视图和A-A向剖视图;图9(d)和图9(d)’分别为圆柱通孔时爆裂预警探测线缆正视图和A-A向剖视图。
图10为本发明提供的通断型爆裂预警探测线缆在压力管道或压力容器的圆柱形外壁的固定状态示意图。其中图10(a)、图10(a)’分别为偏心点位于Oy轴下方的固定状态正视图和A-A向剖视图;图10(b)、图10(b)’分别为偏心点位于Oy轴上方的固定状态正视图和A-A向剖视图。
图11为本发明提供的通断型爆裂预警探测线缆上一节探测线缆内设置两个偏心缺口时,对应的偏心点在探测线缆圆周方向呈垂直关系的分布示意图。
图12为本发明提供的通断型爆裂预警探测线缆上一节探测线缆内设置两个偏心缺口时,对应的偏心点在探测线缆圆周方向呈垂直关系的判定原则示意图。
图13为本发明提供的通断型爆裂预警探测线缆上一节探测线缆内设置三个偏心缺口时,对应的偏心点及偏心点的中心对称点在探测线缆圆周方向均匀分布的示意图。
图14为本发明提供的通断型爆裂预警探测线缆上一节探测线缆中设置一对呈配对关系的两个偏心缺口的偏心点在探测线缆圆周方向的分布示意图。
图15为本发明提供的通断型爆裂预警探测线缆上一节探测线缆中设置一对呈配对关系的两个偏心缺口的偏心点在探测线缆圆周方向呈配对关系的判定原则示意图。
图16为本发明提供的通断型爆裂预警探测线缆上一节探测线缆中设置两对呈垂直关系的配对偏心缺口的偏心点在探测线缆圆周方向的分布示意图。
图17(a)及17(b)为本发明提供的通断型爆裂预警探测线缆上一节探测线缆中设置两对呈垂直关系的配对偏心缺口在探测线缆长度方向的分布示意图。
图18为本发明提供的通断型爆裂预警探测线缆上一节探测线缆中设置三对呈配对关系的六个偏心缺口的偏心点在探测线缆圆周方向均匀分布的示意图。
图19(a)、19(b)、19(c)为本发明提供的通断型爆裂预警探测线缆上一节探测线缆中设置三对呈配对关系的六个偏心缺口在探测线缆长度方向的分布示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的进行详细说明。与已有技术相同的部件采用相同的附图标号,并省略对其进行的详细说明。
实施例一
如图2所示,本发明提供的安装有通断型爆裂预警探测线缆的圆柱状承力结构包括被保护的压力容器或压力管道的圆柱状承力壳体5和通断型爆裂预警探测线缆4;其中通断型爆裂预警探测线缆4敷设在圆柱状承力壳体5的外壁面上,是在作为探测线缆母材的金属或非金属导电丝上沿探测线缆母材长度方向设置多个偏心缺口3而制成,通断型爆裂预警探测线缆4分成节长为L的多节探测线缆,每节探测线缆中设置一个或多个偏心缺口3,以使通断型爆裂探测线缆4上偏心缺口3处的横截面积小于偏心缺口3位置处未设置偏心缺口3前的探测线缆母材的原始横截面积。所谓探测线缆母材,指的是设置偏心缺口3之前的探测线缆,所谓原始横截面积,指的是探测线缆母材的横截面积。
所述的通断型爆裂预警探测线缆4利用绝缘涂料或绝缘胶以直线或螺旋的方式固定或敷设在被保护的压力容器或压力管道外壁面上,使通断型爆裂预警探测线缆4与被保护对象的外壁面绝缘并粘接在一起。所谓绝缘是指相对绝缘,绝缘电阻的降低程度以不影响对通断型爆裂预警探测线缆4通断状态的准确判断为原则。所谓绝缘可以在通过通断型爆裂预警探测线缆4与被保护对象的外壁之间设置绝缘涂料层或绝缘胶层来实现,也可以在通断型爆裂预警探测线缆4与被保护对象外壁之间设置绝缘层,绝缘层的两面分别与通断型爆裂预警探测线缆4及被保护对象外壁进行粘接。
所述的探测线缆母材的横截面为等截面的圆形、椭圆形、正方形或长方形在内的规则形状,或不规则形状。对于非圆形横截面的探测线缆母材,设想一圆形横截面,横截面积与实际探测线缆母材的横截面积相等,则将前者(即设想的圆形横截面)的直径称为后者的等效直径,通常选用的探测线缆母材的等效直径d为0.01~2mm。
另外,所述的探测线缆母材也能够采用横截面为非等截面的竹节线,在此情况下,不影响偏心缺口3的制作及效果。
以探测线缆母材横截面呈圆形为例,偏心缺口3是在探测线缆母材的圆周面上向内凹陷形成,其横截面形状如图3所示,但不限于图3的形状,偏心缺口3的深度为H,偏心缺口3开口处的宽度为S,横截面能够采用梯形、矩形、V型、U型在内的规则形状,也可以采用不规则形状。另外,偏心缺口3能够在探测线缆母材的周向上单侧、双侧或多侧形成,如图4所示。在探测线缆母材的周向,相邻偏心缺口3的方向可以相同,也可以不同,如图5所示。通常,可将一根通断型爆裂预警探测线缆4看作由一段、一段、一段…的多段探测线缆连接而成,将符合一定设定规律的一段探测线缆称为一节探测线缆,本申请中将包含一个或多个偏心缺口3的一段探测线缆称为一节探测线缆,该节探测线缆的长度称为节长,节与节之间的分界点可以是两个偏心缺口3(相邻或非相邻)之间的对应点(如偏心缺口3的起始点,或偏心缺口3的终点,或偏心缺口3之间的中点),也可以是符合一定设定规律的其它点。通断型爆裂预警探测线缆4上各节探测线缆的节长L可以是等节长,也可以是变节长,以等节长设置为佳,如图2所示,变节长设置时,通断型爆裂预警探测线缆4上各节探测线缆的节长分别为L1、L2、L3…,这些节长L不完全相等,如图6所示,多个偏心缺口3可以等间距设置,也可以变间距设置。变间距设置时,相邻偏心缺口3之间的间距为m,这些间距不完全相等,通常间距m在0.2~20mm之间选取。在保证加工质量的前提下,偏心缺口3开口处的宽度S越小越好,通常在0.0001~0.8mm之间选取。另外,各个偏心缺口3开口处宽度S、深度H、形状、周向方向等外形参数可以相同,也可以不同,以相同为佳。当两个相邻偏心缺口3开口处的宽度分别为S1、S2时,两个偏心缺口3之间的间距m宜大于(S1+S2)/2,如图7所示。当然两个偏心缺口3之间的间距m也可以小于(S1+S2)/2,以不影响本通断型爆裂预警探测线缆4的灵敏度为前提。另外,偏心缺口3还能够是在探测线缆母材的圆周面上向内开孔形成,如图9(d)所示。
所述的通断型爆裂预警探测线缆4上偏心缺口3处对应的部分横截面或全部横截面具有最小横截面,最小横截面积为A1,与最小横截面位置对应的未设置偏心缺口3前探测线缆母材的原始横截面的面积为A0,将A1/A0称为缺口面积比,缺口面积比是影响通断型爆裂预警探测线缆4报警灵敏度的最重要参数之一,通常在0.01~0.9之间选取。偏心缺口3的深度H直接影响缺口面积比,其取值取决于预先设定好的缺口面积比的数值。
缺口通常分为偏心缺口及非偏心缺口,在缺口面积比相同的情况下,通断型爆裂预警探测线缆4的延伸率也大致相同,但缺口的横截面形状不同时,仍然会导致通断型爆裂预警探测线缆4具有不同的报警灵敏度。实验表明,通断型爆裂预警探测线缆4上缺口处最小横截面的形心位置也是影响通断型爆裂预警探测线缆4的报警灵敏度的重要参数之一。相同的缺口面积比,在最小横截面处,最小横截面的形心b,与该处未设置缺口之前原始横截面的原始形心O重合时,如图8(a)、8(b)所示,报警灵敏度低,这时的缺口就是非偏心缺口;缺口处最小横截面的形心b,与该处未设置偏心缺口之前原始横截面的原始形心O不重合时,如图8(c)、8(d)所示,报警灵敏度高,这时的缺口就是偏心缺口3;偏心缺口的原始横截面的原始形心O与偏心缺口最小横截面的形心b之间的距离f(也称为偏心距,通常取值在0.02d~4d之间,d为探测线缆母材的等效直径)越大,报警灵敏度越高。研究表明,最小横截面的形心b,与该处原始横截面的原始形心O重合时,通断型爆裂预警探测线缆4在感受到来自压力容器或压力管道的微塑性变形量时,主要依靠拉伸而断裂;最小横截面的形心b,与该处原始横截面的原始形心O不重合时(这时的最小横截面也称为偏心截面),通断型爆裂预警探测线缆4在感受到来自压力容器或压力管道的微塑性变形量时,除了依靠拉伸而断裂外,还会发生弯曲变形,从而加速了断裂过程,因此报警灵敏度提高。前述结论既适用于探测线缆母材横截面为圆形的情况,也适用于横截面为非圆形的情况。
偏心缺口3能够采用电火花雕刻、磨具打磨、激光打标或激光雕刻、滚轮滚花、轧辊压制、局部药剂腐蚀在内的方式形成,试验表明,激光打标或激光雕刻方式不会在偏心缺口3根部的材料上留下明显的应力集中点,具有制造效率高、成本低、而且通断型爆裂预警探测线缆4的延伸率稳定(从而保证通断型爆裂预警探测器性能稳定)、耐腐蚀等优点,是最佳的加工方式。另外,利用激光打标或激光雕刻方式在探测线缆母材上设置偏心缺口3时,偏心缺口3可以是横向切口、纵向切口、斜线切口、圆柱通孔或盲孔,如图9所示。
与传统爆裂预警探测线缆2相比,通断型爆裂预警探测线缆4具有如下优点:
1)通断型爆裂预警探测线缆4的延伸率小于传统爆裂预警探测线缆2的延伸率,而延伸率是影响爆裂预警探测器灵敏度最重要的指标,减小延伸率可以提高爆裂预警探测线缆及探测器的报警灵敏度。
2)除了延伸率外,其拉断力也会影响爆裂预警探测线缆的报警灵敏度。当爆裂预警探测线缆安装在被保护的压力容器或压力管道的外壁面时,通常用绝缘涂料或绝缘胶将爆裂预警探测线缆与压力容器或压力管道的外壁牢固粘结,这样发生在压力容器或压力管道外壁的微塑性变形量就可以及时传递到爆裂预警探测线缆上,使爆裂预警探测线缆拉长。但是,压力容器或压力管道外壁的微变形量不能100%全部传递到爆裂预警探测线缆上,即存在一定的变形量传递损耗,损耗越大,爆裂预警探测线缆的灵敏度越低。爆裂预警探测线缆的拉断力越大,这种微变形量的传递损耗越大。环境温度升高,由于绝缘涂料的硬度及强度下降,传递损耗更大。通断型爆裂预警探测线缆4的拉断力小于传统爆裂预警探测线缆2的拉断力,从而可以使爆裂预警探测线缆的灵敏度提高。
3)绝大多数具有导电性质的爆裂预警探测线缆,随着温度升高,延伸率会增大,相应的爆裂预警探测线缆的报警灵敏度会下降,而通常被保护对象(压力容器或压力管道)在高温环境下爆裂事故发生概率更大,从而导致安装有爆裂预警探测线缆的压力容器或压力管道在高温环境下的安全系数降低。与传统爆裂预警探测线缆2相比,尽管通断型爆裂预警探测线缆4的延伸率也随着温度的增加有所增加,但增加的幅度要明显小于其探测线缆母材延伸率增加的幅度,也就是说通断型爆裂预警探测线缆4在高温环境时具有更高的报警灵敏度。
4)为使爆裂预警探测线缆能够达到所需的报警灵敏度,传统爆裂预警探测线缆2通常选用延伸率较低(小于等于1.2%大于等于0.1%,延伸率小于0.1%则非常容易误报警)的导电丝来制作,否则报警灵敏度很低或者不能报警。受材料性质及拉拔加工工艺的影响,可供选择的延伸率低于1.2%的导电丝的范围较小,有些不能耐特定工作介质的腐蚀,有些不能耐所需要的高温工作环境,即爆裂预警探测线缆2选材困难,因此适用范围小。在探测线缆母材上设置偏心缺口3,可以通过加工不同深度的偏心缺口3很方便地制作出不同延伸率及不同灵敏度的通断型爆裂预警探测线缆4。一般情况下,通断型爆裂预警探测线缆4也选择延伸率小于等于1.2%的探测线缆母材。为了满足耐高温耐腐蚀等特殊工作环境,即使选取的探测线缆母材的延伸率大于1.2%(小于100%),也可制成综合延伸率小于1.2%的通断型爆裂预警探测线缆4,从而可以制造出综合性能更好的适应各种环境温度、各种腐蚀介质下的爆裂预警探测线缆及探测器,可见,本发明提供的通断型爆裂预警探测线缆具有选材容易且适用范围广的优点。
5)通常传统爆裂预警探测线缆2的延伸率不能足够低,以满足实际工程应用的要求。中国发明专利号为200910229175.9中公开了一种给爆裂预警探测线缆设置预张紧力的方法,以提高爆裂预警探测线缆的报警灵敏度。目前这种方法已经被普遍采用。通常粘结在压力容器或压力管道上的爆裂预警探测线缆与压力容器或压力管道外壁之间存在绝缘涂料或绝缘胶,爆裂预警探测线缆长期处于拉伸状态,随着时间的延长,绝缘涂料或绝缘胶会产生永久变形,使爆裂预警探测线缆松驰,即张力减小,从而使得爆裂预警探测线缆的灵敏度随着使用时间的增长而下降,也就是说,长期工作稳定性低。而通断型爆裂预警探测线缆4不需要预张紧力或只需要很小的预张紧力,因此长期工作稳定性高。
所述的通断型爆裂预警探测线缆4采用金属导电丝时,缺口面积比A1/A0(其中A1为通断型爆裂预警探测线缆4上偏心缺口3处的最小横截面积,A0为与最小横截面位置对应的未设置偏心缺口3前探测线缆母材的原始横截面积)过大(大于探测线缆母材本身的屈强比σS/σb,其中σS、σb分别为探测线缆母材的屈服强度与抗拉强度),则通断型爆裂预警探测线缆4上未设置偏心缺口3的部位,在拉断报警之前的拉伸变长过程中,也会发生塑性变形,在塑性变形时,拉伸力与伸长率之间不再属于线性关系,微小的拉力增加会导致很大的延伸,这样偏心缺口3深度的微小变化(即缺口面积比的微小变化)就会使通断型爆裂预警探测线缆4的延伸率变化很大,加工过程中不可避免地存在偏心缺口3深度的加工误差会导致通断型爆裂预警探测线缆4延伸率沿长度方向的不稳定,从而导致其上一段探测线缆报警过于灵敏甚至产生误报警,另一段探测线缆报警灵敏度过低,从而延误报警时机。另外,试验表明,缺口面积比过小(小于0.01),偏心缺口3根部处的变形应力的不稳定及加工微缺陷的增多,同样会影响通断型爆裂预警探测线缆4在长度方向的延伸率的稳定性(尽管缺口面积比过小导致延伸率不稳定的原因,与缺口面积比过大导致延伸率不稳定的原因不同)。当探测线缆母材采用金属导电丝时,缺口面积比A1/A0应小于等于屈强比σS/σb,大于0.01,在这种情况下,通断型爆裂预警探测线缆4在拉伸变形时,偏心缺口3附近的变形主要是塑性变形,远离偏心缺口3的变形主要是刚性变形,其综合延伸率对缺口面积比不敏感。
为了实现通断型爆裂预警探测线缆4的报警功能,所述的通断型爆裂预警探测线缆4要固定设置在被保护的压力容器或压力管道的外壁面上。压力容器或压力管道的壁厚δ也会影响通断型爆裂预警探测线缆4的报警灵敏度。通断型爆裂预警探测线缆4的节长L过大或过小都会导致通断型爆裂预警探测线缆4报警灵敏度过低,造成漏报警。节长L过大,会造成压力容器或压力管道内部随机发生裂纹的部位与通断型爆裂预警探测线缆4上偏心缺口3部位的距离过大,从而使通断型爆裂预警探测线缆4不易被拉断,结果导致报警延误;节长L过小,会造成与压力容器或压力管道内部随机发生裂纹部位对应的偏心缺口3数量过多,而偏心缺口3处的变形以塑性变形为主,使裂纹附近局部的通断型爆裂预警探测线缆4的塑性变形量加大,通断型爆裂预警探测线缆4不易被拉断,同时导致报警延迟。实验表明,通断型爆裂预警探测线缆4的节长L应小于6δ大于0.02δ。
另外,本发明提供的通断型爆裂预警探测线缆4除用于压力容器及压力管道(金属或非金属材质)外,也可用于纤维缠绕复合气瓶的内胆外壁,以及不同形状的压力容器,如液化气球罐、椭圆截面油气罐等,通断型爆裂预警探测线缆4的具体敷设方式根据压力容器的受力及失效形式确定。通断型爆裂预警探测线缆4也可以固定在桥梁、高层建筑等钢结构件的外壁上,用于钢结构件的失效事故的监测预警。
实施例二
通断型爆裂预警探测线缆4只有固定在所保护的对象(通常指压力管道或压力容器)的外表面时才能完成其爆裂预警功能。试验表明,当通断型爆裂预警探测线缆4固定在被保护对象的外表面上时,偏心缺口3处最小横截面的偏心点相对于其固定表面的垂线方向,对通断型爆裂预警探测线缆4的灵敏度有很大影响。下面以通断型爆裂预警探测线缆4固定在圆柱形外壁上为例加以说明。
通断型爆裂预警探测线缆4按一定的间距k、螺旋角β(间距k一般在20~200mm之间选取,螺旋角β一般在0~90°之间选取),用绝缘涂料或绝缘胶固化后形成的粘接绝缘层固定在厚度为δ的压力管道或压力容器的圆柱形外壁5上,如图10(a)、图10(a)’、图10(b)、图10(b)’所示。图10(a)、图10(a)’表示偏心点b1在Oy轴下方,图10(b)、图10(b)’表示偏心点b1在Oy轴上方。在通断型爆裂预警探测线缆4上偏心缺口3处的最小横截面(也称偏心截面B1)处的剖面图上,GC为粘接绝缘层,w1为与通断型爆裂预警探测线缆4相接触的被保护对象的外剖面线,w2为被保护对象的内剖面线,点P为经过通断型爆裂预警探测线缆4上原始形心O(探测线缆母材的形心)与外剖面线w1的垂线OP的垂足(OP也为偏心截面处的被保护对象的外壁面的垂线),以原始形心O为极点,以经过P点的射线Ox为极轴(或直角坐标系的正半轴)设定极坐标系,Oy轴为极轴Ox的垂直线。b1为偏心截面B1的形心,即偏心点。试验表明,直线O b1与极轴Ox之间的夹角α(不考虑旋转方向,按正角锐角考虑),对通断型爆裂预警探测线缆4的灵敏度影响很大,把夹角α称为偏心缺口3的安装角。在相同的偏心距f下,直线Ob1与极轴Ox之间的夹角α(锐角)越小,偏心点b1越靠近极轴Ox方向(或者说越偏离Oy轴方向),通断型爆裂预警探测线缆4越容易断裂,通断型爆裂预警探测器4的灵敏度越高。也就是说,在相同的偏心距f下,直线Ob1与极轴Ox之间的夹角α越接近90°,偏心点b1越远离极轴Ox(或者说越接近Oy轴),通断型爆裂预警探测线缆4越不容易断裂,通断型爆裂预警探测器4的灵敏度越低。通常情况下,以夹角α小于等于60°为宜。不管偏心点b1处于Oy轴的上方或下方,上述结论均成立。偏心点b1的周向位置之所以能显著影响通断型爆裂预警探测线缆4的报警灵敏度的原因在于:被保护对象在爆裂之前的拉伸过程中,除了存在拉长变形外,还存在弯曲变形。通断型爆裂预警探测线缆4一方面感受来自被保护对象的拉伸变形,这种拉伸变形不但使通断型爆裂预警探测线缆4自身发生拉伸外还发生弯曲,所以报警灵敏度较高;另一方面,通断型爆裂预警探测线缆4上偏心缺口3偏心截面B1的偏心点b1越靠近极轴Ox方向,通断型爆裂预警探测线缆4能感受到更多的来自被保护对象的弯曲变形,这种弯曲变形加剧了通断型爆裂预警探测线缆4的弯曲程度,使其更容易断裂,因此,通断型爆裂预警探测线缆4的灵敏度进一步提高。
如果在一节探测线缆内只设置一个偏心缺口3,要使通断型爆裂预警探测线缆4具有较高的灵敏度,在被保护对象上敷设通断型爆裂预警探测线缆4时,必须设法使前述的偏心缺口3的安装角小于等于60°。但是,由于加工好的通断型爆裂预警探测线缆4存在初始扭转力,在敷设过程中不可避免地会围绕其轴心发生旋转,这样做效率很低,也比较困难,偏心缺口3的安装角也无法得以保证。即使不预先加工好偏心缺口3,采用边加工偏心缺口3边敷设通断型爆裂预警探测线缆4的方法,也存在通断型爆裂预警探测线缆4敷设困难,安装角忽大忽小不稳定的问题。为了解决这一问题,可以在一节探测线缆内设置在通断型爆裂预警探测线缆4圆周方向呈垂直关系的两个偏心缺口3,即两个偏心缺口3处偏心截面的偏心点在圆周方向呈大约垂直关系,其对应的偏心截面为B1,B2,对应的偏心点为b1、b2,偏心点b1、b2分别位于通断型爆裂预警探测线缆4圆周方向上大约垂直的两个扇形区域内,扇形区域的弧角为30°,如图11所示。
所谓呈垂直关系的两个偏心缺口3的更确切的描述为:以通断型爆裂预警探测线缆4的原始形心O为极心,以经过偏心截面B1、B2上两个偏心点b1、b2中的任意一点(例如偏心点b1)的射线Ox为极轴,另外一个偏心点b2的极角或为大于等于60°,小于等于120°;或为大于等于240°,小于等于300°,如图12所示,偏心点b2的极角越接近90°或270°,两个偏心缺口3的垂直度越高。在这种情况下,不管通断型爆裂预警探测线缆4在敷设过程中如何绕其形心(或轴心)旋转,通断型爆裂预警探测线缆4上一节探测线缆中两个偏心缺口3处的偏心截面B1、B2的偏心点b1、b2,始终有一个偏心点b1或b2的安装角小于等于60°,从而保证了通断型爆裂预警探测线缆4在各种安装条件下都具有较高的报警灵敏度。
在通断型爆裂预警探测线缆4上每节探测线缆中设置的呈垂直关系的两个偏心缺口3的外形参数(开口处宽度、深度、形状、缺口面积比、偏心距等)及间距的具体选值参照实施例一,在通断型爆裂预警探测线缆4的每一节探测线缆内,或沿通断型爆裂预警探测线缆4长度方向的各节探测线缆中,偏心缺口3的外形参数可以相同,也可以不相同,以相同为最佳,呈垂直关系的偏心缺口3可以等间距设置,也可以不等间距设置。两个呈垂直关系的偏心缺口3之间的间距宜在0.1~20mm之间选取。
实施例三
当每节中带有多个偏心缺口3的通断型爆裂预警探测线缆4敷设在被保护对象的外表面上时,其中的每个偏心缺口3都有一个安装角,每节探测线缆的报警灵敏度取决于该节探测线缆中这些偏心缺口3的安装角中的最小值,即最小安装角。沿着通断型爆裂预警探测线缆4的长度方向,每节探测线缆中的最小安装角不会完全相同,即通断型爆裂预警探测线缆4的灵敏度沿着长度方向不完全相同,即通断型爆裂预警探测线缆4沿长度方向的一致性有所欠缺。为了克服这一缺陷,就要设法减小通断型爆裂预警探测线缆4上每节探测线缆中最小安装角的数值,使得每节探测线缆中的最小安装角均不大于某一个数值,这个数值称为最大可能安装角,最大可能安装角越小,通断型爆裂预警探测线缆4的灵敏度越高,沿长度方向的一致性越好。实施例二就是具体减小最大可能安装角的方法之一,为了进一步减小通断型爆裂预警探测线缆4的最大可能安装角,提高其灵敏度,可在每节探测线缆中设置在通断型爆裂预警探测线缆4圆周方向大约均匀分布的n(n大于等于3)个偏心缺口3,对应的偏心截面分别为B1、B2…Bn,其偏心点分别为b1、b2…bn,b1d、b2d、…bnd(也为偏心点)分别为以原始形心O为对称中心的偏心点b1、b2…bn的中心对称点,上述2n个点将以原始形心O为中心的圆周平均分割为2n个扇形区域,每个扇形区域的弧度为180/n°,偏心点b1、b2…bn,中心对称点b1d、b2d、…bnd等各点,在每一个扇形区域中只分布一个。上述每个点的最佳位置是分布在所在扇形区域的边界线的平分线上,越靠近平分线,通断型爆裂预警探测线缆4的灵敏度越高,一致性越好。允许一个偏心点正好处在相邻两个扇形区域的分界线上,可以认为该偏心点属于相邻两个扇形区域中无其它偏心点的那个扇形区域。也允许两个偏心点正好处在两个扇形区域的分界线上,可以认为两个偏心点分别属于两个相邻的扇形区域。偏心点b1、b2…bn,中心对称点b1d、b2d、…bnd等各点在通断型爆裂预警探测线缆4圆周方向大约均匀分布的更确切的描述是:在偏心点b1、b2…bn,中心对称点b1d、b2d、…bnd中的任意两点之间,存在着一条区域分界线Ox(区域分界线Ox可以通过偏心点b1、b2…bn,中心对称点b1d、b2d、…bnd之中的任意一点,也可以不通过;偏心点b1、b2…bn,中心对称点b1d、b2d、…bnd之中允许有极角相同点,当有极角相同点时,区域分界线Ox必经过该极角相同点),O为通断型爆裂预警探测线缆4的原始形心,以区域分界线Ox为极轴,原始形心O为极点,偏心点b1、b2…bn,中心对称点b1d、b2d、…bnd中的一个点的极角大于等于0°,小于等于180/n°;偏心点b1、b2…bn,中心对称点b1d、b2d、…bnd中的另一个偏心点的极角大于等于180/n°,小于等于2·180/n°;第三个偏心点的极角大于等于2·180/n°,小于等于3·180/n°;第四个偏心点的极角…;第N个偏心点的极角大于等于(N-1)·180/n°,小于等于N·180/n。当n=3时,前述各个偏心点的位置分布如图13所示。从图13中可以看出,这些偏心点都存在于所属的通断型爆裂预警探测线缆4圆周方向的扇形区域中,并可以存在于所在分界线上,在某一分界线上也允许存在两个偏心点。
为保证n个偏心缺口3大约均匀分布在前述的各个扇形区域内,可以通过调整偏心缺口3加工设备相对于通断型爆裂预警探测线缆4的相对周向方位来实现。对于已经加工好的n个偏心缺口3,可以通过迭代的办法来找出前述扇形区域的分界线,并判断这些偏心点是否满足每一扇形区域内只分布一个偏心点的原则,即大约均匀分布的原则。所谓迭代法,就是先标出通断型爆裂预警探测线缆4上某节探测线缆中各个偏心缺口3对应的偏心截面的偏心点及各偏心点的中心对称点(对称中心为原始形心)在以原始形心O为极心的周向位置,如果存在相同极角的点,则原始形心O与该点的连线就是分界线,以该连线为起点,把圆周等分为2n个扇形区域,查看每个扇形区域是否只有一个偏心点;如果不存在极角相同的点,则通过原始形心O,在两个相邻点之间,先任意画一条射线(可以经过其中的一点,也可以都不经过),以该射线为起点,把圆周等分为2n个扇形区域,然后以原始形心O为中心,在前述的两个相邻点之间(包括相邻点)旋转起始射线及所有扇形区域的分界线,直至出现每一扇形区域内只分布一个偏心点的情形,则说明这些偏心点满足每一扇形区域内只分布一个偏心点的原则,即大约均匀分布的原则。如果无论怎么旋转前述起始射线及扇形区域分界线,均不能出现每一扇形区域内只分布一个偏心点的情形,则说明这些偏心点不满足每一扇形区域内只分布一个偏心点的原则。
按上述原则设置在通断型爆裂预警探测线缆4上每节探测线缆中n个偏心缺口3的n个偏心点,无论通断型爆裂预警探测线缆4在敷设过程中如何扭转,该节探测线缆中总存在一个安装角小于等于180/n°的偏心缺口,即通断型爆裂预警探测线缆4沿长度方向的最大可能安装角小于等于180/n°,从而保证了通断型爆裂预警探测器4的灵敏度及一致性。从理论上讲,前述的通断型爆裂预警探测线缆4上设置的符合前述设置原则的偏心点的数量越多,即n越大,最大可能安装角越小,通断型爆裂预警探测线缆4的灵敏度更高,一致性更好。但是,过多的设置数量,一方面会导致加工困难、加工费用高效率低,另一方面会导致发生塑性变形的最小横截面数量多,通断型爆裂预警探测线缆4的局部延伸率增大,其灵敏度反而下降。实际制作中以n不大于5为宜。在通断型爆裂预警探测线缆4每节探测线缆上设置的n个偏心缺口3的外形参数(开口处宽度、深度、形状、缺口面积比、偏心距等)及间距的具体选值参照实施例一,在通断型爆裂预警探测线缆4的每一节探测线缆内,或通断型爆裂预警探测线缆4长度方向的各节探测线缆中,偏心缺口3的外形参数可以相同,也可以不同,以相同为最佳,偏心缺口3可以等间距设置,也可以不等间距设置。两个相邻偏心缺口3之间的间距宜在0.1~20mm之间选取。
实施例四
在通断型爆裂预警探测线缆4上每节探测线缆中设置一对呈配对关系的两个偏心缺口3。所谓呈配对关系的两个偏心缺口3,指的是两个偏心缺口3处偏心截面B1、B2的两个偏心点b1、b2,分别位于通断型爆裂预警探测线缆4圆周方向的以原始形心O为对称中心的两个中心对称的扇形区域内,如图14所示,扇形区域的弧度为60°。在通断型爆裂预警探测线缆4每节探测线缆中的偏心缺口3配对设置时,作用在通断型爆裂预警探测线缆4上的偏心截面B1、B2的拉伸力,对应的偏心点b1、b2即为力心,对通断型爆裂预警探测线缆4的原始形心O均产生力矩,使得通断型爆裂预警探测线缆4上处于偏心缺口3处的偏心截面B1、B2附近的、以及偏心截面B1、B2之间的部位在拉伸的同时,与单个偏心缺口3相比,能发生更大的弯曲,这样偏心截面B1或B2处进一步更提早或更容易发生断裂,从而使通断型爆裂预警探测线缆4的报警灵敏度进一步提高。
所谓成配对关系的偏心缺口3的更确切的描述为:以通断型爆裂预警探测线缆4的原始形心O为极心,以经过偏心截面B1、B2的两个偏心点b1、b2中的任意一点(例如偏心点b1)的射线Ox为极轴,另外一个偏心点b2的极角为大于等于120°,小于等于240°,如图15所示,偏心点b2的极角越接近180°,配对偏心缺口3对通断型爆裂预警探测线缆4产生的扭矩越大,通断型爆裂预警探测线缆4的弯曲程度越高,越有利于提高通断型爆裂预警探测线缆4的报警灵敏度。在通断型爆裂预警探测线缆4每节探测线缆上配对设置的偏心缺口3的外形参数(开口宽度、深度、形状、缺口面积比、偏心距等)及间距的具体选值参照实施例一,在通断型爆裂预警探测线缆4的每一节探测线缆内,或沿通断型爆裂预警探测线缆4长度方向的各节探测线缆中,偏心缺口3的外形参数可以相同,也可以不相同,以相同为最佳,呈垂直关系的偏心缺口3可以等间距设置,也可以不等间距设置。两个相邻的偏心缺口3之间的间距宜在0.1~20mm之间选取。
实施例五
在实施例四中,在通断型爆裂预警探测线缆4上每节探测线缆中设置一对在通断型爆裂预警探测线缆4圆周方向呈配对关系的偏心缺口3,当通断型爆裂预警探测线缆4安装在被保护对象的外表面时,同样存在最大可能安装角对通断型爆裂预警探测线缆4的报警灵敏度影响的问题,具体影响在实施例二中有详述,在此不再重述。为了保证通断型爆裂预警探测线缆4的报警灵敏度及沿长度方向的一致性,在通断型爆裂预警探测线缆4的每节探测线缆中设置两对在通断型爆裂预警探测线缆4圆周方向呈垂直关系的偏心缺口3,每对中的两个偏心缺口3又呈配对关系,即呈垂直关系的配对偏心缺口3,使通断型爆裂预警探测线缆4一方面由于配对设置偏心缺口3,在拉伸时其弯曲变形大而使通断型爆裂预警探测线缆4容易断裂;另一方面,由于呈垂直关系的设置,最大可能安装角较小,被保护对象本身的弯曲变形能够更多地向通断型爆裂预警探测线缆4传递。前述两个因素的叠加,使通断型爆裂预警探测线缆4具有更好的报警灵敏度及长度方向一致性。
所谓呈垂直关系的配对偏心缺口3,更确切的描述为:以通断型爆裂预警探测线缆4的原始形心O为极心,让x轴及y轴旋转正负15°形成四个扇形区域,每个扇形区域内有一个偏心缺口3对应的偏心截面的偏心点,如图16所示。在这种情况下,不管通断型爆裂预警探测线缆4在敷设过程中如何绕形心旋转,通断型爆裂预警探测线缆4上一节探测线缆中的两对配对的偏心缺口3中,总有一对配对偏心缺口3中的两个偏心点对应的安装角小于等于60°,从而使通断型爆裂预警探测线缆4在具有很高的报警灵敏度的同时,具有很好的长度方向的一致性。垂直并配对的偏心截面B1、B1p、B2、B2p在通断型爆裂预警探测线缆4长度方向上的分布关系可以依次是B1、B1p、B2、B2p,也可以是B1、B2、B1p、B2p,以前者性能更佳,如图17所示。
在通断型爆裂预警探测线缆4每节探测线缆上设置的两对呈垂直且配对关系的四个偏心缺口3的外形参数(开口宽度、深度、形状、缺口面积比、偏心距等)及间距的具体选值参照实施例一,在通断型爆裂预警探测线缆4的每一节探测线缆内,或沿通断型爆裂预警探测线缆4长度方向的各节探测线缆中,偏心缺口3的外形参数可以相同,也可以不相同,以相同为最佳,呈垂直关系的偏心缺口3可以等间距设置,也可以不等间距设置。两个相邻的偏心缺口3之间的间距宜在0.1~20mm之间选取。
实施例六
在实施例五中,在通断型爆裂预警探测线缆4每节探测线缆中设置两对垂直且呈配对关系的四个偏心缺口3,为了进一步提高通断型爆裂预警探测线缆4的报警灵敏度,可通过进一步减小偏心缺口3的最大可能安装角来实现,即在每节探测线缆上设置在通断型爆裂预警探测线缆4圆周方向内大约均匀布置的n对(n大于等于3)个偏心缺口3,对应偏心截面为B1、B2、…Bn、B1p、B2p、…Bnp,其偏心点为b1、b2、…bn、b1p、b2p、…bnp,偏心点b1及b1p、b2及b2p,…bn及bnp分别成配对关系,把通断型爆裂预警探测线缆4圆周方向以原始形心O为中心的圆周平均分割为2n个扇形区域,每个扇形区域的弧度为180/n°,b1、b2、…bn、b1p、b2p、…bnp等各偏心点,在每一个扇形区域中只分布一个。每个偏心点的最佳位置是分布在所在扇形区域的边界线的平分线上,越靠近平分线,通断型爆裂预警探测线缆4的报警灵敏度越高,一致性越好。允许一个偏心点正好处在相邻两个扇形区域的分界线上,可以认为该偏心点属于相邻两个扇形区域中无其它偏心点的那个扇形区域。也允许两个偏心点正好处在两个扇形区域的分界线上,可以认为两个偏心点分别属于两个相邻的扇形区域。更确切的描述是:在偏心点b1、b2、…bn,b1p、b2p、…bnp中的任意两偏心点之间,存在着一条区域分界线Ox(区域分界线Ox可以通过偏心点b1、b2、…bn,b1p、b2p、…bnp之中的任意一点,也可以不通过;偏心点b1、b2、…bn,b1p、b2p、…bnp之中允许有极角相同点,当有极角相同点时,区域分界线Ox必经过该极角相同点),O为通断型爆裂预警探测线缆4的原始形心,以区域分界线Ox为极轴,原始形心O为极点,偏心点b1、b2、…bn,b1p、b2p、…bnp中一个偏心点的极角大于等于0°,小于等于180/n°;偏心点b1、b2、…bn,b1p、b2p、…bnp中另一个偏心点的极角大于等于180/n°,小于等于2·180/n°;偏心点b1、b2、…bn,b1p、b2p、…bnp中第三个偏心点的极角大于等于2·180/n°,小于等于3·180/n°;第四个点偏心的极角…;第N个偏心点的极角大于等于(N-1)·180/n°,小于等于N·180/n。当n=3时,前述各个偏心点的位置分布如图18所示。从图18中可以看出,这些偏心点都存在于所属的通断型爆裂预警探测线缆4圆周方向的扇形区域中,并可以存在于所在分界线上,在某一分界线上也允许存在两个偏心点。
为保证2n个偏心缺口3分布在前述的各个扇形区域内,可以通过调整偏心缺口3加工设备相对于通断型爆裂预警探测线缆4的相对方位来实现。对于已经加工好的2n个偏心缺口3,可以通过迭代的办法来找出区域分界线并判断这些偏心点是否满足每一区域内只分布一个偏心点的原则。所谓迭代法,就是先标出通断型爆裂预警探测线缆4上某一节探测线缆中各个偏心点在原始形心O为极心的周向位置,如果存在相同极角的点,则原始形心O与该偏心点的连线就是分界线,以该连线为起点,把圆周等分为2n个扇形区域,查看每个扇形区域是否只有一个偏心点;如果不存在极角相同的点,则通过原始形心O先任意画一条射线,以该射线为起点,把圆周等分为2n个扇形区域,然后以原始形心O为中心,旋转起始射线及扇形区域的分界线,直至出现每一扇形区域内只分布一个偏心点的情形,则说明这些偏心点满足每一扇形区域内只分布一个偏心点的原则。如果无论怎么旋转前述起始射线及分界线,均不能出现每一扇形区域内只分布一个偏心点的情形,则说明这些偏心点不满足每一扇形区域内只分布一个偏心点的原则。
按上述原则设置的通断型爆裂预警探测线缆4上每一节探测线缆中n对偏心缺口3的2n个偏心缺口3,无论通断型爆裂预警探测线缆4在敷设过程中如何扭转,该节探测线缆中总存在成配对关系的安装角小于等于180/n°的两个偏心缺口3,即通断型爆裂预警探测线缆4沿长度方向的最大可能安装角小于等于180/n°,从而保证了通断型爆裂预警探测线缆4的报警灵敏度及沿长度方向的一致性。从理论上讲,前述的通断型爆裂预警探测线缆4上设置的符合前述设置原则的偏心点的数量越多,即n越大,最大可能安装角越小,通断型爆裂预警探测器4的灵敏度更高,一致性更好。但是,过多的设置数量,一方面会导致加工困难、加工费用高效率低,另一方面会导致发生塑性变形的最小横截面数量多,通断型爆裂预警探测线缆4局部延伸率增大,通断型爆裂预警探测线缆4的报警灵敏度反而下降。实际制作中以n不大于5为宜。在通断型爆裂预警探测线缆4上设置的2n个偏心缺口的外形参数(开口宽度、深度、形状、缺口面积比、偏心距等)及间距的具体选值参照实施例一,在通断型爆裂预警探测线缆4的每一节探测线缆内,或沿通断型爆裂预警探测线缆4长度方向的各节探测线缆中,偏心缺口3的外形参数可以相同,也可以不相同,以相同为最佳,呈垂直关系的偏心缺口3可以等间距设置,也可以不等间距设置。两个相邻的偏心缺口3之间的间距宜在0.1~20mm之间选取。
配对的偏心截面B1、B2、…Bn、B1p、B2p、…Bnp,在通断型爆裂预警探测线缆4长度方向上的分布关系可以依次是B1、B1p、B2、B2p、…Bn、Bnp,也可以是B1、B2、…Bn、B1p、B2p、…Bnp,还可以是(但不限于此)B1、B1p、B2、…Bn、B2p、…Bnp,以最前者性能更佳,如图19所示。
实施例七
本实施例提供的安装有通断型爆裂预警探测线缆的圆柱状承力结构还包括与通断型爆裂预警探测线缆4两端电连接的监测盒1,由监测盒1和通断型爆裂预警探测线缆4组成通断型爆裂预警探测器。监测盒1实时监测通断型爆裂预警探测线缆4的通断状态,当通断型爆裂预警探测线缆4断开时,监测盒1及时报警或将报警信号向外输出。
Claims (10)
1.一种安装有通断型爆裂预警探测线缆的圆柱状承力结构,其特征在于:所述的安装有通断型爆裂预警探测线缆的圆柱状承力结构包括被保护的压力容器或压力管道的圆柱状承力壳体(5)和通断型爆裂预警探测线缆(4);其中通断型爆裂预警探测线缆(4)以直线或螺旋的方式敷设在圆柱状承力壳体(5)的外壁面上,是在作为探测线缆母材的金属或非金属导电丝上沿探测线缆母材长度方向设置多个偏心缺口(3)而制成,通断型爆裂预警探测线缆(4)分成节长为L的多节探测线缆,每节探测线缆中设置一个或多个偏心缺口(3),以使通断型爆裂探测线缆(4)上偏心缺口(3)处的横截面积小于偏心缺口(3)位置处未设置偏心缺口(3)前的探测线缆母材的原始横截面积。
2.根据权利要求1所述的通断型爆裂预警探测线缆的圆柱状承力结构,其特征在于:所述的通断型爆裂预警探测线缆(4)上每节探测线缆中设置偏心点在通断型爆裂预警探测线缆(4)圆周方向呈垂直关系的两个偏心缺口(3)。
3.根据权利要求1所述的通断型爆裂预警探测线缆的圆柱状承力结构,其特征在于:所述的通断型爆裂预警探测线缆(4)上每节探测线缆中设置n个偏心缺口(3),其中n大于等于3,n个偏心缺口(3)对应的n个偏心点,以及各个偏心点以原始形心O为对称中心的n个中心对称点,共计2n个点在通断型爆裂预警探测线缆(4)圆周方向均匀分布。
4.根据权利要求1所述的通断型爆裂预警探测线缆的圆柱状承力结构,其特征在于:所述的通断型爆裂预警探测线缆(4)上每节探测线缆中设置偏心点在通断型爆裂预警探测线缆(4)圆周方向呈配对关系的一对偏心缺口(3)。
5.根据权利要求1所述的通断型爆裂预警探测线缆的圆柱状承力结构,其特征在于:所述的通断型爆裂预警探测线缆(4)上每节探测线缆中设置偏心点在通断型爆裂预警探测线缆(4)圆周方向呈垂直关系的两对偏心缺口(3),每对偏心缺口(3)中的两个偏心缺口(3)呈配对关系。
6.根据权利要求1所述的通断型爆裂预警探测线缆的圆柱状承力结构,其特征在于:所述的通断型爆裂预警探测线缆(4)上每节探测线缆中设置偏心点在通断型爆裂预警探测线缆(4)圆周方向均匀分布的2n个偏心缺口(3),其中n大于等于3。
7.根据权利要求1—6中任一项所述的通断型爆裂预警探测线缆的圆柱状承力结构,其特征在于:所述的探测线缆母材采用金属导电丝时,通断型爆裂预警探测线缆(4)上偏心缺口(3)处的缺口面积比A1/A0小于等于屈强比σS/σb,大于0.01,其中A1为通断型爆裂预警探测线缆(4)上偏心缺口(3)处的最小横截面积,A0为与最小横截面位置对应的未设置偏心缺口(3)前的探测线缆母材的原始横截面积,σS、σb分别为探测线缆母材的屈服强度与抗拉强度。
8.根据权利要求1—6中任一项所述的通断型爆裂预警探测线缆的圆柱状承力结构,其特征在于:所述的通断型爆裂预警探测线缆(4)的节长L小于6δ大于0.02δ,其中δ为被保护的压力容器或压力管道的壁厚。
9.根据权利要求1—6中任一项所述的通断型爆裂预警探测线缆的圆柱状承力结构,其特征在于:所述的探测线缆母材的延伸率大于1.2%,小于100%。
10.根据权利要求1—6中任一项所述的通断型爆裂预警探测线缆的圆柱状承力结构,其特征在于:所述的通断型爆裂预警探测线缆的圆柱状承力结构还包括与通断型爆裂预警探测线缆(4)两端电连接的监测盒(1),由监测盒(1)和通断型爆裂预警探测线缆(4)组成通断型爆裂预警探测器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201711293534.8A CN108224089B (zh) | 2017-12-08 | 2017-12-08 | 安装有通断型爆裂预警探测线缆的圆柱状承力结构 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201711293534.8A CN108224089B (zh) | 2017-12-08 | 2017-12-08 | 安装有通断型爆裂预警探测线缆的圆柱状承力结构 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108224089A true CN108224089A (zh) | 2018-06-29 |
CN108224089B CN108224089B (zh) | 2019-12-27 |
Family
ID=62654031
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201711293534.8A Active CN108224089B (zh) | 2017-12-08 | 2017-12-08 | 安装有通断型爆裂预警探测线缆的圆柱状承力结构 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN108224089B (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108211191A (zh) * | 2017-12-08 | 2018-06-29 | 张卫社 | 一种通断型爆裂预警探测线缆及探测器 |
CN108553785A (zh) * | 2017-12-08 | 2018-09-21 | 张卫社 | 通断型爆裂预警探测线缆及探测器 |
CN112229724A (zh) * | 2020-11-03 | 2021-01-15 | 张卫社 | 一种爆裂预警探测装置报警灵敏度的检测方法 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU612102A1 (ru) * | 1972-05-30 | 1978-06-25 | Войсковая Часть 11284 | Устройство обнаружени утечек в трубопроводах дл жидкости |
EP1857728A2 (en) * | 2006-05-18 | 2007-11-21 | Giovanni Poillucci | Protection system for gas tank and gas tank including said protection system |
CN101147827A (zh) * | 2007-11-09 | 2008-03-26 | 侯珏 | 一种消防压力气瓶 |
CN201462307U (zh) * | 2009-04-03 | 2010-05-12 | 秦皇岛北方管业有限公司 | 一种防爆监控膨胀节 |
DE102012017415A1 (de) * | 2012-08-28 | 2014-03-06 | Salzgitter Mannesmann Line Pipe Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Wirksamkeit des kathodischen Korrosionsschutzes von im Erdreich verlegten Anlagen aus Metall |
CN103994930A (zh) * | 2014-04-22 | 2014-08-20 | 张卫社 | 用于圆柱形压力气瓶或压力管道进行压力试验的方法 |
CN204829296U (zh) * | 2015-07-31 | 2015-12-02 | 威特龙消防安全集团股份公司 | 一种输送管道泄露预警探测装置 |
CN105736953A (zh) * | 2016-04-22 | 2016-07-06 | 中国计量大学 | 一种基于压力感应的带包覆层的液氨管道泄漏检测系统及其方法 |
-
2017
- 2017-12-08 CN CN201711293534.8A patent/CN108224089B/zh active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU612102A1 (ru) * | 1972-05-30 | 1978-06-25 | Войсковая Часть 11284 | Устройство обнаружени утечек в трубопроводах дл жидкости |
EP1857728A2 (en) * | 2006-05-18 | 2007-11-21 | Giovanni Poillucci | Protection system for gas tank and gas tank including said protection system |
CN101147827A (zh) * | 2007-11-09 | 2008-03-26 | 侯珏 | 一种消防压力气瓶 |
CN201462307U (zh) * | 2009-04-03 | 2010-05-12 | 秦皇岛北方管业有限公司 | 一种防爆监控膨胀节 |
DE102012017415A1 (de) * | 2012-08-28 | 2014-03-06 | Salzgitter Mannesmann Line Pipe Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Wirksamkeit des kathodischen Korrosionsschutzes von im Erdreich verlegten Anlagen aus Metall |
CN103994930A (zh) * | 2014-04-22 | 2014-08-20 | 张卫社 | 用于圆柱形压力气瓶或压力管道进行压力试验的方法 |
CN204829296U (zh) * | 2015-07-31 | 2015-12-02 | 威特龙消防安全集团股份公司 | 一种输送管道泄露预警探测装置 |
CN105736953A (zh) * | 2016-04-22 | 2016-07-06 | 中国计量大学 | 一种基于压力感应的带包覆层的液氨管道泄漏检测系统及其方法 |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108211191A (zh) * | 2017-12-08 | 2018-06-29 | 张卫社 | 一种通断型爆裂预警探测线缆及探测器 |
CN108553785A (zh) * | 2017-12-08 | 2018-09-21 | 张卫社 | 通断型爆裂预警探测线缆及探测器 |
CN108553785B (zh) * | 2017-12-08 | 2020-04-21 | 张卫社 | 通断型爆裂预警探测线缆及探测器 |
CN112229724A (zh) * | 2020-11-03 | 2021-01-15 | 张卫社 | 一种爆裂预警探测装置报警灵敏度的检测方法 |
CN112229724B (zh) * | 2020-11-03 | 2023-08-04 | 张卫社 | 一种爆裂预警探测装置报警灵敏度的检测方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN108224089B (zh) | 2019-12-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108224089A (zh) | 安装有通断型爆裂预警探测线缆的圆柱状承力结构 | |
CN108211191A (zh) | 一种通断型爆裂预警探测线缆及探测器 | |
CN105300305A (zh) | 耦合光纤光栅的大量程智能高强钢丝及其制作方法 | |
CN108221670A (zh) | 一种适用于斜拉索、悬索及吊杆索的智能平行钢丝索 | |
CN106400556A (zh) | 光纤光栅智能钢绞线及其制作方法 | |
CN106057310B (zh) | 一种wmf系列密封型耐磨承荷探测电缆 | |
CN208141888U (zh) | 一种紧凑稳定的埋地电缆 | |
CN107887065A (zh) | 一种高强度耐腐蚀电缆 | |
JP2006207230A (ja) | 橋梁用ケーブルのケーブル端末構造体 | |
CN108553785A (zh) | 通断型爆裂预警探测线缆及探测器 | |
CN104851509A (zh) | 锁股式密封型承荷探测电缆 | |
CN104678520A (zh) | 一种耐火智能微缆及其制造方法 | |
CN108442251B (zh) | 基于电阻变化的监测钢索及钢索服役状态监测方法 | |
CN110265188A (zh) | 一种油气井下作业电缆 | |
JPS62139209A (ja) | 特殊耐熱ケ−ブル | |
CN211178782U (zh) | 一种光纤光栅温度传感器 | |
CN205542081U (zh) | 一种绝缘防火电缆 | |
CN109979658B (zh) | 智能传感宽频承荷探测电缆 | |
CN106057382A (zh) | 一种适用于500kV及以上输电线路耐张塔引流线防磨护套 | |
CN203217983U (zh) | 一种承荷探测电缆 | |
CN213339760U (zh) | 一种高强度钢丝全包铠装屏蔽圆形测温缆 | |
CN210401778U (zh) | 铠装型感温光缆 | |
CN207884263U (zh) | 一种整体式高压电缆中间头防护壳 | |
CN218350173U (zh) | 电缆封铅破损检测装置 | |
CN220893709U (zh) | 一种隧道渗漏监测装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |