CN109519714A - 具有微泄漏自诊断功能的智能管道保温层 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有微泄漏自诊断功能的智能管道保温层，属于智能管道制造技术领域。该智能保温层包括传感通道和保温层；所述传感通道内嵌入保温层，光纤穿入传感通道内；所述传感面将保温层的展开平面切割成许多固定大小且具有一定规则的四边形，且保证每两个相邻四边形的四边至少有一对具有一定长度通道距离的边组成，用于防止相邻的局部信号串扰。本发明所述智能管道保温层，内嵌光纤传感通道，凭借分布式光纤传感技术感知保温层下容器的温度分布，可对微泄漏露、渗漏导致的温度异常点精确定位，在容器破漏发生之初发出告警，方便维护人员及时处理，避免更大损失。

Description

具有微泄漏自诊断功能的智能管道保温层

技术领域

本发明属于智能管道制造技术领域，涉及一种具有微泄漏自诊断功能的智能管道保温层。

背景技术

目前，有很多在役的管道或埋于地下，或裸在地表，或架在空中进行着各种物资的运输工作。尤其一些高温液体如电站冷却水，低温液体如液氢液氧，各化工厂的腐蚀性、挥发性材料等多依赖封闭的高压管道进行运输。由于管道内容物与环境温度差别巨大，这些管道通常被覆保温层，以避免热交换导致的损失甚至造成安全问题。各种不同类型的保温层根据具体情况而有所不同，通常会从保温效果、防护等级、经济成本、维护便利性等方面综合考量。但目前尚未有能够监测层下管道或容器安全状态的保温层。

保温原理通常有以下几种：提高反射率、辐射率；降低热导系数、储热系数等。经广泛的工程实践和航天需求的拉动，保温技术发展很快，保温层种类繁多。以用途分类有耐高温、耐低温、耐腐蚀、防水等；以材料分类有岩棉、聚氨酯、瓷类涂料、橡塑、棉絮等；按结构分类有填充式、绑扎式、包裹缠绕式、双层结构式(暖水瓶)等。所有上述保温层功能单一，都在各具体应用中发挥着隔热、绝热的功能。传统保温层的功能在设计之初便已确定，不具备任何其他智能。

目前的管道、容器的安全检测通常采用其他方法，与保温层关系不大。最常见的技术手段是压力差法。当密封管道或容器发生泄露时，会导致内外压力差的变化；同时，在内部多个不同位置设置的压力传感器会感受到不同的压力差。基于压力的泄漏传感器在气、液管道(容器)以及太空容器中，能够有效的感知泄漏的发生。但其有一下缺点：(1)压力差在一定范围内出现，因此难以精确定位；(2)当泄漏量很小时，压力差法不够灵敏，其只能感知一定规模的泄露。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种具有微泄漏自诊断功能的智能管道保温层，内嵌预先设计好的光纤通道，凭借分布式光纤传感技术感知保温层下容器的温度分布，可对微泄漏露、渗漏导致的温度异常点精确定位，在容器破漏发生之初发出告警，方便维护人员及时处理，避免更大损失。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种具有微泄漏自诊断能力的管道智能保温层，包括传感通道和保温层；所述传感通道内嵌入保温层，光纤穿入传感通道内；所述传感面将保温层的展开平面切割成许多固定大小的四边形，且保证每两个相邻四边形的四边至少有一对具有一定长度通道距离(相距较远)的边组成，用于防止相邻的局部信号串扰，保证定位的精准性。

进一步，所述传感通道为柔性良好的毛细钢管。

进一步，所述毛细钢管采用“编织”的方式嵌入保温层，或使用保温层材料或与保温层材料相近的耐温纤维“缝”在保温层内相应位置。

进一步，所述毛细钢管的口径为2mm～5mm。

进一步，所述传感通道的接口设置有连接器，用于无缝连接，保证同一根传感光纤可以布设在管道(容器)上的多个拼接的保温层。

进一步，所述连接器的连接方式包括压扣式、螺旋式、封闭或半封闭式连接头。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明所述的保温层内嵌分布式温度传感器通道，可以很容易的布设分布式光纤类传感器；并根据传感结果对微泄露、渗漏导致的温度异常点精确定位。

(2)内嵌式的传感通道，可以使传感光纤的布设、更换、维修更为灵活、方便。

(3)传感通道网格状排布，极大地提高了温度异常点的定位精度。

(4)预留的通道接口，可以通过专用连接器无缝连接，保证同一根传感光纤可以布设在管道(容器)上的多个拼接的保温层，实现全覆盖式的泄漏监控。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为管道结构示意图；

图2为传感通道结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

图1所示为管道多层保护层部分揭开示意图。传感通道布设在最下面一层和倒数第二层之间。传感通道为口径3mm的毛细钢管。毛细钢管的排布图形将保温层平面分割成多个可供定位的小块区域。图2所示为其中一种简单排列方式。当保温层在管道上覆盖一周时，其上下两边将重合在同一位置。如此，每个正方形都可由构成它的四条边来表示。并且任意两个相邻正方形的四条边中都有一对“通道距离”相隔很远的边。因此，当以通道距离对正方形进行编码时，任意相邻正方形都存在一组绝对不会产生混淆的、特征明显的编码。此方法可极大地提高定位精度，减少误差发生概率。毛细钢管以“编织”或“缝”的方式埋入保温层，以保证其在保温层内的位置相对固定。毛细管的两端经机械加工，留有螺纹或压扣接口。当管道较长，一个保温层不够大时，需要在管道上被覆多个保温层。不同保温层内的毛细管经压扣接头或螺纹接头连接，保证传感通道畅通。保温层施工完成后，在传感通道一端采用特种气吹技术，将传感光纤吹入毛细管内。如此，光纤的布设、更换可随时进行，极大地提高了维护的便利性。毛细管内可根据需要注入导热介质如硅油等，但需注意接头和两端的密封情况。

传感通道结构：由于是为分布式光纤传感预留通道，因此传感通道可选择柔性较好的毛细钢管。通道总长可依据定位精度(即需要将保温层分成多少个方形区域)选择。通道的口径依据保护对象不同稍有不同。高温、超高温及低温、超低温传感所需的光纤通常有不同厚度的保护层，有些甚至需要金属类保护层，这会导致不同监控场合所使用的光纤有一定的粗细差别。但由于光纤本身很细(0.2mm级别)，同时工作在传感通道内，不需要额外的铠装保护。因此，毛细钢管口径综合考虑柔韧性、内嵌作业难易程度、光纤布设难易程度等，可选择2mm-5mm等不同口径钢管。

传感通道内嵌位置及嵌入方式：保温层有多层和单层之分。通常多层保温层的各层材料并不相同。根据保护对象和防护等级的不同，选择各层材料并排列顺序。考虑到传感系统的温度敏感性及响应时间，传感通道应布设在靠近管道(容器)一侧，并与管道(容器)间没有防水层为佳。单层保温层通常防护等级稍弱，此时传感通道应布设在层中或内表面。由于毛细钢管很细，可采用“编织”的方式嵌入保温层，也可用该层材料或相近的耐温纤维“缝”在保温层内相应位置。

所述传感通道不限于毛细钢管，可以是其他材料、类型的管道。

传感通道内不仅限于利用拉曼、布里渊等效应的分布式传感方案，其他光纤光栅、光纤法珀等准分布式、多点式也包含其中。

传感通道平面几何图像不限于如图2所示方形，其他蜘蛛网型、菱形、多边形等也包含其中。

传感通道的连接方式不限于压扣式、螺栓式连接头，其他封闭、半封闭式连接头也包括其中。

传感通道内根据需要注入导热介质，也可不注入。

保温层位置不限于保温层内，根据保温层特性，布设于内外表面也可。

传感光纤进入方式不限于吹送，其他方式送入光纤也可。

本发明所述的保温层内嵌分布式温度传感器通道，可以很容易的布设分布式光纤类传感器。并根据传感结果对微泄露、渗漏导致的温度异常点精确定位。内嵌的传感通道可在生产时一次成型，并在保温层外部留出通道口。布设传感光纤时，可在不影响容器、保温层的情况下，根据需求，放入不同种类、不同传感原理的传感光纤。极大地提高传感光纤布设的便利性、灵活性，并使后期的维护变得简单、经济。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.具有微泄漏自诊断功能的智能管道保温层，其特征在于，该智能保温层包括传感通道和保温层；

所述传感通道内嵌入保温层，光纤穿入传感通道内；所述传感面将保温层的展开平面切割成许多固定大小且具有一定规则的四边形，且保证每两个相邻四边形的四边至少有一对具有一定长度通道距离的边组成，用于防止相邻的局部信号串扰。

2.根据权利要求1所述的具有微泄漏自诊断功能的智能管道保温层，其特征在于，所述传感通道为柔性良好的毛细钢管。

3.根据权利要求2所述的具有微泄漏自诊断功能的智能管道保温层，其特征在于，所述毛细钢管采用“编织”的方式嵌入保温层，或使用保温层材料或与保温层材料相近的耐温纤维“缝”在保温层内相应位置。

4.根据权利要求2或3所述的具有微泄漏自诊断功能的智能管道保温层，其特征在于，所述毛细钢管的口径为2mm～5mm。

5.根据权利要求1或2所述的具有微泄漏自诊断功能的智能管道保温层，其特征在于，所述传感通道的接口设置有连接器，用于无缝连接。

6.根据权利要求5所述的具有微泄漏自诊断功能的智能管道保温层，其特征在于，所述连接器的连接方式包括压扣式、螺旋式、封闭或半封闭式连接头。