CN113586963A - 一种管道保温自动检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种管道保温自动检测装置，涉及管道保温检测领域。该管道保温自动检测装置包括一个主机盒、至少一个测温盒和调节组件，主机盒、测温盒和调节组件相互连接形成围绕管道周向的闭环；主机盒设置有集成电路板、环境温度传感器、红外热成像传感器、风速传感器和第一信号线接口；测温盒包括立柱、设置于立柱底部的接触式温度传感器、用于带动立柱上下移动的伸缩机构和与第一信号线接口连接的第二信号线接口，调节组件用于调节装置安装于管道的松紧度，整个装置能够沿管道的表面行走。该装置由主机盒、测温盒和调节组件组装而成，灵活性高，可以满足不同管道、不同管径的任意截面的温度检测，还可以降低人为安全隐患、经济性优越。

Description

一种管道保温自动检测装置

技术领域

本发明涉及管道保温检测领域，具体而言，涉及一种管道保温自动检测装置。

背景技术

在炼油化工、电力、冶金等行业，有大量的工艺和蒸汽保温管道，管道的保温效果差，不仅会造成巨大的散热损失，而且无法满足生产的工艺要求，进而影响企业的经济效益。随着使用时间的增长，保温层材料会出现老化、变形、下沉等问题，需要定期对保温管道进行保温性能检测，散热损失超标影响生产的则需要更换保温层。目前管道保温检测大多依靠人工，即需要人为选取管道截面并利用点温计接触管道表面测量其温度，此外还需要同时测量环境温度、风速等参数，现场记录测试数据，后续进行数据处理，整个过程费时费力。尤其针对一些架空管道，需要搭建脚手架进行人工测试，既增加了成本又浪费了时间，因此人工检测方式变得十分局限，急需一种适用于管道保温的自动检测装置。

专利申请CN203443706U公开了一种稠油热采注汽管道热损失在线监测装置。该发明提供的技术可以实时监测管道保温层的外表面温度，并计算出管道沿程不同位置的热损失情况，准确判断出保温层失效、破损及管道泄露的位置，但该发明是在注气管道的保温层外间隔一定距离布置测温光纤采集传送温度数据，不能保证测量到每个截面，数据有误差。并且一套监测装置仅用于一条管道，灵活性差，施工成本高。此外众多排线会使管道臃肿不堪，影响美观且造成安全隐患。

鉴于此，特提出本申请。

发明内容

本发明的目的包括，例如，提供了一种管道保温自动检测装置，其能够适应不同管径的管道，同时能够沿管道表面行走，可检测管道外表面的散热分布及破损情况，测量任意截面的表面温度、环境温度、环境风速，计算出散热损失，判断保温效果，及时向企业反馈管道保温能效数据，为管道维护及保温节能改造提供依据。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明提供一种管道保温自动检测装置，包括一个主机盒和至少一个测温盒，所述主机盒和测温盒相互连接形成围绕管道周向的闭环；

所述主机盒设置有集成电路板、环境温度传感器、红外热成像传感器、风速传感器和第一信号线接口，所述环境温度传感器、所述红外热成像传感器和所述风速传感器分别与所述集成电路板电连接；

所述测温盒包括立柱、接触式温度传感器、伸缩机构和第二信号线接口，所述接触式温度传感器设置于所述立柱的底部用于测量所述管道保护层表面的温度，所述伸缩机构与所述立柱传动连接用于带动所述立柱上下移动，所述接触式温度传感器和所述伸缩机构分别与所述第二信号线接口电连接；所述第一信号线接口和所述第二信号线接口电连接；

所述管道保温自动检测装置能够沿所述管道的表面行走。

在可选的实施方式中，所述主机盒上还设置有第一行走轮和第一电机，所述第一电机与所述第一行走轮传动连接，所述第一电机与所述集成电路板电连接；所述测温盒还设置有第二行走轮和第二电机，所述第二电机与所述第二行走轮传动连接，所述第二电机与所述第二信号线接口电连接。

在可选的实施方式中，所述集成电路板包括集成芯片、存储单元、无线传输模块、电源模块和报警模块，所述存储单元、所述无线传输模块、所述电源模块和所述报警模块分别与所述集成芯片连接。

在可选的实施方式中，所述主机盒上还设置有电源和电源开关，所述电源和所述电源开关分别与所述集成电路板电连接。

在可选的实施方式中，所述管道保温自动检测装置还包括用于调节所述管道保温自动检测装置安装于所述管道上松紧度的调节组件，所述调节组件连接至所述主机盒和所述测温盒之间，或者，所述调节组件连接至两个所述测温盒之间。

在可选的实施方式中，所述调节组件包括第一调节板、第二调节板和用于连接所述第一调节板和所述第二调节板的弹性件。

在可选的实施方式中，所述第一调节板上均开设有多个第一调节孔，所述第二调节板上开设有多个第二调节孔，所述弹性件的两端分别与所述第一调节孔和所述第二调节孔连接。

在可选的实施方式中，所述主机盒为一个，所述测温盒至少为两个，所述调节组件为一个，所述主机盒和所述测温盒之间、所述测温盒和所述调节组件之间以及所述调节组件与所述主机盒之间均通过连接杆进行连接。

在可选的实施方式中，所述主机盒、所述测温盒和所述调节组件的两侧均设置有第一圆孔柱和第二圆孔柱，所述连接杆穿过任意两个相邻的所述第一圆孔柱和所述第二圆孔柱并通过螺母固定。

本发明实施例的有益效果包括，例如：

本发明实施例提供的管道保温自动检测装置采用集成电路板控制，自动化程度高，其中管道保温自动检测装置能够沿管道的表面行走可实现任意截面的表面温度、环境温度、环境风速采集，装有红外热成像传感器可以实现管道表面破损、温度分布监测功能，本发明的管道保温自动检测装置由主机盒和测温盒组装而成，灵活性高，可以满足不同管道、不同管径的保温检测。此外，本申请提供的管道保温自动检测装置可以自动沿管道行走，避免了人为攀爬测试点造成的高空坠落安全隐患，此外集成电路板可与外部PC端远程无线传输连接以实现PC端平台直接处理数据，当场即可得出散热损失情况，检测效率高。本发明的管道保温自动检测装置只需要检测人员进行组装调试，不需要现场施工，省去人工成本，经济性优越。因此，本发明的管道保温自动检测装置可以有效提高保温检测效率、降低人为安全隐患、经济性优越。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的管道保温自动检测装置的结构示意图。

图标：100-管道保温自动检测装置；110-主机盒；111-集成电路板；112-环境温度传感器；113-红外热成像传感器；114-风速传感器；115-第一信号线接口；116-第一行走轮；117-第一电机；118-电源；119-电源开关；120-测温盒；121-立柱；122-接触式温度传感器；123-伸缩机构；124-第二信号线接口；125-第二行走轮；126-第二电机；130-调节组件；131-第一调节板；132-第二调节板；133-弹性件；140-连接杆；141-第一圆孔柱；142-第二圆孔柱；143-螺母；200-管道。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

请参考图1，本实施例提供了一种管道保温自动检测装置100，其包括一个主机盒110、至少一个测温盒120以及调节组件130。主机盒110、测温盒120和调节组件130相互连接形成围绕管道200周向的闭环，该管道保温自动检测装置100能够沿管道200的表面行走。

其中，主机盒110设置有集成电路板111、环境温度传感器112、红外热成像传感器113、风速传感器114、第一信号线接口115、第一行走轮116、第一电机117、电源118和电源开关119。

集成电路板111包括集成芯片、存储单元、无线传输模块、电源模块和报警模块，存储单元、无线传输模块、电源模块和报警模块分别与集成芯片连接。集成芯片实现模块的控制功能；存储单元实现数据缓存功能，无线传输模块实现采集数据与PC端平台的信号传输；电源模块含有充电接头，实现整体装置的供电；报警模块实现异常情况的报警。

环境温度传感器112用于测量环境温度；红外热成像传感器113用于探测管道200外表面是否破损以及获取表面温度分布图；风速传感器114用于测量风速。环境温度传感器112、红外热成像传感器113和风速传感器114分别与集成电路板111电连接。

集成电路板111位于主机盒110内底部中间位置，电源118位于集成电路板111的后方，电源开关119固定于主机盒110的上表面，环境温度传感器112与红外热成像传感器113并列位于电源开关119的前方，风速传感器114位于主机盒110前进方向右侧面的前端，第一信号线接口115分别位于主机盒110前进方向左右两侧面的中间位置。

电源118、电源开关119与集成电路板111通过电源线连接，第一电机117、环境温度传感器112、红外热成像传感器113、第一信号线接口115、风速传感器114与集成电路板111通过信号线相连。

第一电机117与第一行走轮116通过转动齿轮传动连接用于驱动第一行走轮116在管道200的表面运动，第一电机117与集成电路板111电连接。本申请中，为了保证主机盒110在管道200表面平稳行走，第一电机117和第一行走轮116均为两个，两个第一电机117分别对两个第一行走轮116进行控制，当然，在其他实施方式中，也可以采用一个第一电机117同时驱动两个第一行走轮116，两个第一行走轮116之间通过传动轴等传动结构连接。两个第一电机117位于分别位于主机盒110内底部前后位置。两个第一行走轮116分别位于主机盒110底部前后位置。

测温盒120包括立柱121、接触式温度传感器122、伸缩机构123和第二信号线接口124。测温盒120的数量由管径决定。接触式温度传感器122设置于立柱121的底部用于测量管道200保护层表面的温度，伸缩机构123与立柱121传动连接用于带动立柱121上下移动，接触式温度传感器122和伸缩机构123分别与第二信号线接口124电连接；第一信号线接口115和第二信号线接口124电连接。测温盒120还设置有第二行走轮125和第二电机126，第二电机126与第二行走轮125传动连接，第二电机126与第二信号线接口124电连接。第二电机126与第一电机117同步运动，从而带动测温盒120和主机盒110同步运动。

调节组件130用于调节管道保温自动检测装置100安装于管道200上的松紧度，调节组件130连接至主机盒110和测温盒120之间，或者，调节组件130连接至两个测温盒120之间。本申请中，调节组件130包括第一调节板131、第二调节板132和用于连接第一调节板131和第二调节板132的弹性件133。本申请通过调节组件130可以使得管道保温自动检测装置100适应不同尺寸的管道200。具体来说，第一调节板131上开设有多个第一调节孔(图未标)，第二调节板132上开设有多个第二调节孔(图未标)，弹性件133的两端分别与第一调节孔和第二调节孔连接。通过改变弹性件133的连接位置，从而改变第一调节板131和第二调节板132之间的间距，使得主机盒110、测温盒120和调节组件130形成的围绕管道200周向的闭环尺寸可调节。具体到本实施例中，第一调节板131上开设有两排第一调节孔，每排有3个圆孔，即第一调节孔的个数共6个；同样的，第二调节板132上开设有两排第二调节孔，每排也有3个圆孔，即第二调节孔的个数共6个。弹性件133为三根弹簧，分别悬挂于同一排的3个第一调节孔和3个第二调节孔中，通过调节三根弹簧的悬挂位置来调节管道保温自动检测装置100安装于管道200上松紧度，操作方便。

由于针对不同尺寸的管道200，需要安装不同个数的测温盒120，为了便于主机盒110、测温盒120和调节组件130之间的安装和拆卸，本申请中，主机盒110和测温盒120之间、测温盒120和调节组件130之间以及调节组件130与主机盒110之间均通过连接杆140进行连接。

具体来说，主机盒110、测温盒120和调节组件130的两侧均设置有第一圆孔柱141和第二圆孔柱142，连接杆140穿过任意两个相邻的第一圆孔柱141和第二圆孔柱142并通过螺母固定，本申请中连接杆140可以为螺杆，其依次穿过第一圆孔柱141和第二圆孔柱142后利用螺母143进行固定即可，安装和拆卸方便。

本发明提供的管道保温自动检测装置100的工作过程如下：

首先针对不同直径的保温管道200合理选择测温盒120的数量，围绕管道200初始端截面一周将主机盒110、所需测温盒120、调节组件130的主体通过连接杆140进行相连，通过选择调节组件130上挂接三根弹簧的第一调节孔和第二调节孔的位置调整该管道保温自动检测装置100与管道200外表面的接触松紧度，将各测温盒120与主机盒110的信号线接口用信号线进行相连，打开主机盒110电源开关119，进入调试模式。打开PC端管理平台检查无线传输通信、各部件工作是否正常，根据现场管道200情况设置管径、长度、介质温度等详细参数。

调试完毕后点击PC端开始按钮即可进入工作模式，红外热成像传感器113开启，实时监控管道200破损情况以及获得管道200表面散热分布情况，集成芯片给第一电机117和第二电机126发送控制信号，第一电机117和第二电机126分别控制第一行走轮116和第二行走轮125前进，到达某一截面立即停止，此时集成芯片会给所有测温模块中的伸缩机构123发送控制信号，伸缩机构123控制立柱121向下使接触式温度传感器122接触管道200外表面进行测温，风速传感器114和环境温度传感器112也同时开始工作，数据在储存单元进行缓存，计时30秒后当风速小于0.1m/s时无线传输模块将表面温度、风速、环境温度同时传输到PC端进行记录，接触式温度传感器122、风速传感器114和环境温度传感器112同时停止工作，此时伸缩机构123控制立柱121向上使接触式温度传感器122离开管道200外表面，集成芯片给第一电机117和第二电机126发送控制信号，第一电机117和第二电机126控制第一行走轮116和第二行走轮125行进到下一管道200截面开始以上重复工作直至管道200末端。红外热成像传感器113全程开启，获取表面温度分布图片发送至PC端平台，如果遇到管道200破损、障碍物等情况报警模块立刻发出报警，记录当前距离位置并传送至平台，当电池过低时报警模块会发送报警并立即停止当前所有工作，将控制权限交给工作人员。

当检测完所有截面时自动行进至管道200尾端，向PC端发送结束信号，PC端平台自动处理该管道200的数据得出表面散热损失情况。最后工作人员将该装置的电源开关119断开后拆卸各板块放回仪器箱内完成检测任务。

下面结合具体实施对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限制。

实施案例

对某炼化厂架空蒸汽管线利用本发明进行保温性能检测，已知介质温度为400℃，管道200外径为500mm，长度为100米，每隔20米选择1个截面，共计6个截面。根据管径选择了一个主机盒110、四个测温盒120、一个调节组件130，将六部分进行组装，主机盒110放在保温管道200正上方，左右两边的第一圆孔柱141和第二圆孔柱142通过两个连接杆140与螺母143连接两个测温盒120，再继续连接两个测温盒120及调节组件130，三根弹性件133(弹簧)悬挂在第一调节板131和第二调节板132上距离最近的两排第一调节孔和第二调节孔上，组装后的装置围绕保温管道200初始端形成一个闭环。利用信号线将四个测温盒120中的第二信号线接口124与主机盒110的第一信号线接口115进行连接，打开电源开关119，与PC端平台进行通信调试，在PC端平台输入介质温度、管径、长度等参数，确定各功能无误后开始工作，红外热成像传感器113开始工作，环境温度传感器112、风速传感器114开始工作，伸缩机构123驱动立柱121向下使得接触式温度传感器122接触保温管道200外表面开始测温，30s后当测得风速小于0.1m/s时将环境温度传感器112、风速传感器114、接触式温度传感器122的数据通过集成电路板111上的无线传输模块发送至PC端平台记录。

开始下一测试任务之前，环境温度传感器112、风速传感器114停止工作，伸缩机构123驱动立柱121向上使得接触式温度传感器122离开保温管道200外表面，集成电路板111上的集成芯片向各电机发送前进20米的控制指令，第一电机117和第二电机126驱动相应第一行走轮116和第二行走轮125前进到达下一指定位置停留开始以上重复工作，直至到达蒸汽管道200的尾端停留，当测试完尾端的截面数据后所有传感器、第一电机117、第二电机126和伸缩机构123立即停止工作。

全部检测任务完成后，PC端平台经过数据处理会直接得出散热损失、超标情况，同时获得该保温管道200表面温度分布情况，工作人员关闭电源开关119进行装置的拆卸。

在选取相同的截面和检测点的情况下，检测结果与人工检测对比如表1所示。

表1检测结果对比

从上表可以看出，本发明提供的管道保温自动检测装置100只需半个工作日，人工检测则需两个工作日，两种检测方法的误差在1％左右，证明本发明提供的管道保温自动检测装置100是有效的。

综上所述，本发明实施例提供的管道保温自动检测装置100能够自动化检测，功能强大、适用于不同保温管道200。该管道保温自动检测装置100采用集成芯片控制，各功能模块集成，实现与PC端平台的互联，自动化程度高，其中管道保温自动检测装置100能够沿管道200的表面行走可实现任意截面的表面温度、环境温度、环境风速采集，装有红外热成像传感器113和报警模块可以实现管道200表面破损、温度分布监测和异常报警功能，本发明的管道保温自动检测装置100由主机盒110、测温盒120和调节组件130组装而成，灵活性高，可以满足不同管道200、不同管径的保温检测。相比之下，现有技术针对保温管道200安装固定的检测装置，只适用于固定截面的保温测试，得到的数据比较局限，自动化程度低，功能简单。因此，本发明采用集成电路技术、多板块结合能有效提高保温检测装置的自动化程度，功能强大、适用于不同保温管道200。

此外，本申请提供的管道保温自动检测装置100可以自动沿管道200行走，避免了人为攀爬测试点造成的高空坠落安全隐患，数据由PC端平台直接处理，当场即可得出散热损失情况，检测效率高。本发明的管道保温自动检测装置100只需要检测人员进行组装调试，不需要现场施工，省去人工成本，经济性优越。因此，本发明的管道保温自动检测装置100可以有效提高保温检测效率、降低人为安全隐患、经济性优越。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种管道保温自动检测装置，其特征在于，包括一个主机盒和至少一个测温盒，所述主机盒和所述测温盒相互连接形成围绕管道周向的闭环；

所述主机盒设置有集成电路板、环境温度传感器、红外热成像传感器、风速传感器和第一信号线接口，所述环境温度传感器、所述红外热成像传感器和所述风速传感器分别与所述集成电路板电连接；

所述测温盒包括立柱、接触式温度传感器、伸缩机构和第二信号线接口，所述接触式温度传感器设置于所述立柱的底部用于测量所述管道保护层表面的温度，所述伸缩机构与所述立柱传动连接用于带动所述立柱上下移动，所述接触式温度传感器和所述伸缩机构分别与所述第二信号线接口电连接；所述第一信号线接口和所述第二信号线接口电连接；

所述管道保温自动检测装置能够沿所述管道的表面行走。

2.根据权利要求1所述的管道保温自动检测装置，其特征在于，所述主机盒上还设置有第一行走轮和第一电机，所述第一电机与所述第一行走轮传动连接，所述第一电机与所述集成电路板电连接；所述测温盒还设置有第二行走轮和第二电机，所述第二电机与所述第二行走轮传动连接，所述第二电机与所述第二信号线接口电连接。

3.根据权利要求1所述的管道保温自动检测装置，其特征在于，所述集成电路板包括集成芯片、存储单元、无线传输模块、电源模块和报警模块，所述存储单元、所述无线传输模块、所述电源模块和所述报警模块分别与所述集成芯片连接。

4.根据权利要求1所述的管道保温自动检测装置，其特征在于，所述主机盒上还设置有电源和电源开关，所述电源和所述电源开关分别与所述集成电路板电连接。

5.根据权利要求1-4任一项所述的管道保温自动检测装置，其特征在于，所述管道保温自动检测装置还包括用于调节所述管道保温自动检测装置安装于所述管道上松紧度的调节组件，所述调节组件连接至所述主机盒和所述测温盒之间，或者，所述调节组件连接至两个所述测温盒之间。

6.根据权利要求5所述的管道保温自动检测装置，其特征在于，所述调节组件包括第一调节板、第二调节板和用于连接所述第一调节板和所述第二调节板的弹性件。

7.根据权利要求6所述的管道保温自动检测装置，其特征在于，所述第一调节板上均开设有多个第一调节孔，所述第二调节板上开设有多个第二调节孔，所述弹性件的两端分别与所述第一调节孔和所述第二调节孔连接。

8.根据权利要求5所述的管道保温自动检测装置，其特征在于，所述主机盒为一个，所述测温盒至少为两个，所述调节组件为一个，所述主机盒和所述测温盒之间、所述测温盒和所述调节组件之间以及所述调节组件与所述主机盒之间均通过连接杆进行连接。

9.根据权利要求8所述的管道保温自动检测装置，其特征在于，所述主机盒、所述测温盒和所述调节组件的两侧均设置有第一圆孔柱和第二圆孔柱，所述连接杆穿过任意两个相邻的所述第一圆孔柱和所述第二圆孔柱并通过螺母固定。

Images