CN204705606U - 一种保温层效能实时在线分布式监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种保温层效能实时在线分布式监测系统，包括一激光发生器、两根温度传感光缆和一信号处理系统，两根温度传感光缆连接所述激光发生器，还连接所述信号处理系统，该信号处理系统使得两根温度传感光缆测得的各设定监测点上的温度解调为分布式温度曲线，再经过差分形成分布式温差分布式曲线，并输出该温差数据；两根所述温度传感光缆分别布设于保温层的内侧和外侧。本实用新型提供的系统在线监测需要保温场合保温层的效能，能迅速给出劣化点的具体位置。

Description

一种保温层效能实时在线分布式监测系统

技术领域

本实用新型涉及一种保温层效能实时在线分布式监测方法及系统，主要用于热力保温管道、制冷管道、原油保温管道及其他需要保温的保温层效能的实时在线分布式监测。

背景技术

热力保温管道、原油保温管道都有保温层，随着使用时间的推移，保温层部分变形、老化或损坏，导致保温效能下降甚至达不到技术要求，对于热力保温管道，将造成能耗增加甚至末端温度达不到技术要求；对于原油管线，轻则造成管线输送效能下降，重则原油凝结堵塞管线，引发重大生产事故甚至安全事故。

然而，由于这类管线多数埋于地下，管线较长，对于局部保温层的破损，常规手段难以找出破损点，即使靠人力进行全线外观检查，也难以发现保温层内部的局部破损点，如全部更换保温层，将造成极大的浪费，并影响正常生产，从而造成不必要的损失。如果能实时在线监测保温层的性能，及时精确定位保温层的破损点，将大大降低业主维护管道保温的劳动强度及运营成本。

公开号为CN 203443706 U的实用新型专利公开了一种稠油热采注汽管道热损失在线监测装置，其主要采用监测管道入口温度、出口温度和环境温度来推断管道内部的温度分布，结合保温层外侧分布式光纤温度传感系统及风速对管道破损及热能损失进行监测。

上述文献只采用一根测温光纤，布设在保温层的外面，这样只能得到保温层外面沿管道长度上的温度分布，管道某一点破损或该处保温层破损，都将导致保温层外侧在该处的温度升高，即采用单根光纤难以分辨是管道泄漏还是保温层性能劣化，这样会给管道维修带来困难。如判定为保温层损坏时，只准备修复保温层即可，而如果判断为管道损坏时，准备的工作量要比修复保温层大得多；如果判断不准确，可能造成维修费用的较大浪费，因此能够区分管道破损还是保温层破损，对业主来说具有实际的经济价值。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种保温层效能实时在线分布式监测装置，在线监测需要保温场合保温层的效能，能够迅速给出劣化点的具体位置。

本实用新型进一步的目的是提供的监测系统，使得一旦保温层某一点的性能劣化或损坏，能够迅速给出劣化点的劣化程度。

本实用新型提供的保温层效能实时在线分布式监测系统，包括一激光发生器、两根温度传感光缆和一信号处理系统，两根所述温度传感光缆连接所述激光发生器，还连接所述信号处理系统，该信号处理系统使得两根温度传感光缆测得的各设定监测点上的温度解调为分布式温度曲线，在经过差分形成分布式温差分布式曲线，并输出该温差数据；两根所述温度传感光缆分别布设于保温层的内侧和外侧。

上述信号处理系统中还可以用温差分布式曲线通过傅里叶定律得到若干导热系数，并输出该导热系数。

具体地，所述激光发生器，通过分支器和至少两只环形器连接，所述信号处理系统包括至少一个温差计算单元，该温差计算单元包括至少两个温度解调器和一个数据处理器；每个所述环形器与一个所述温度传感光缆和一个温度解调器相连，所述温度解调器的信号输出端与数据处理器相连。

使用本实用新型提供的保温层效能实时在线分布式监测系统监测方法是：

在保温层的内壁和外壁上分别设置温度传感光缆，获得保温层内层各设定监测点的温度T₁和保温层外层各设定监测点的温度T₂，继而获得保温层分布式内外的温差ΔT；

通过温差以实现对保温侧能效的分布式监测。

进一步地，在保温层的内壁和外壁上分别设置连接激光发生器的温度传感光缆，分别采集保温层内层各设定监测点的位置和该位置上的高温温度T₁和保温层外层各设定监测点的的位置和该位置上的低温温度T₂；继而将保温层内外两侧采集的位置和该位置上的温度信号传给各自的温度解调器处理，获得保温层的内外两侧的两条温度分布曲线；再将两条温度分布曲线的信号传给数据处理器处理，进行差分，获得保温层各设定监测点分布式内外的温差ΔT，输出该分布式温差ΔT信号；通过温差ΔT以实现对保温层效能的分布式监测。

进一步地，可在所述数据处理器处理，通过分布式保温层内外温差计算出分布式保温层导热系数，输出分布式该导热系数信号，以此实现分布式保温层的保温效能监测。

本实用新型提供的保温层效能实时在线分布式监测系统可以用于保温管路中，例如热力管道、原油保温管道等，也可以用于面型保温层中，例如冷库或恒温大棚等。

对于保温管路，在保温层的内壁和外壁上分别设置所述温度传感光缆，获得保温层内层沿管道长度方向上各设定监测点的温度T₁和保温层外层各设定监测点的温度T₂，继而获得保温层沿管道长度方向上的分布式内外的温差ΔT或导热系数，以此实现分布式保温层的保温效能监测。

对于面型保温层，在保温层的内壁和外壁上分别设置温度传感光缆，获得保温层内层在保温层表面上各设定监测点的温度T₁和保温层外层各设定监测点的温度T₂，继而获得保温层上的面分布式内外的温差ΔT或导热系数，以此实现分布式保温层的保温效能监测。

本实用新型的监测系统用于制冷领域保温层效能的监测，通过合理的布设差温光缆，可监测面型保温层平面、曲面保温层效能的监测。

具体地，计算保温层导热系数的原理是：

对于输送管路，设保温层内侧温度T₁，保温层外侧温度T₂，保温层厚度为b，保温层的导热系数为λ，根据傅里叶定律，该保温层单位面积的传热速率为：

$q=\frac{T_1-T_2}{\frac{b}{\mathrm{\λ}}}=\mathrm{\λ}\frac{\mathrm{\Δ}T}{b}---\left(1\right)$

$\mathrm{\λ}=\frac{qb}{\mathrm{\Δ}T}---\left(2\right)$

通过(2)式可知，保温层的导热系数反比于保温层内外侧的温差，对于一个稳态的热传导系统，系统的热传导速率q是恒定的，当导热系数变大时，说明保温层性能变差，以保温层的温差或导热系数为基准，可以评估保温层的劣化程度。

对于面型保温层，计算原理相同，设定保温层内的各点温度恒定，传热速率q也是恒定的，当导温差变小或热系数变大时，说明保温层性能变差，以保温层的导热系数为基准，可以评估保温层的劣化程度。

另外，还输出高温温度T₁的温度分布曲线，以此监测管道或面型保温层内部器壁是否破损。如果是保温层内侧在该点的温度明显升高或降低，说明该处管道或器壁破裂。

通过导热系数进行监测，比用分布式温差进行监测更加直观，也更加精确。

进一步地，在数据处理器中相对于所述分布式温差或分布式导热系数，设置温差或导热系数报警阈值，报警器的信号输入端获取数据处理器的阈值报警信号，并可启 动报警装置以实现保温层效能失效位置的精确定位。

通过设定报警阈值，当监测哪一设定点的温差或导热系数达到该设定阈值，即启动报警装置，并给出该点的具体位置。

对于阈值报警，可以对被监测区域进行分区监测，每个区域可以单独设定报警阈值。

对于一个区域或不同区域，所述设定阈值可以是相同的，也可以是不同的。

对于同一个区域，也可以设置几个报警阈值。

对于同一个区域，几个报警阈值连接报警装置可以是不同的形式，最小的阈值和最大的阈值以及其间的若干阈值对应的报警形式不同，以区分保温层劣化程度。

所述设定监测点的间距，可以设定为0.5-2米，优选为1米。

数据处理器的工作原理是：所述温度解调器对相应的所述温度传感光缆返回的光信号进行处理得到各设定监测点位置上的温度，即获得温度分布曲线，所述数据处理器对于两根所述温度传感光缆得到的温度分布曲线进行差分而得到各设定监测点位置上的温差，即分布式温差曲线。

进一步地，通过所述数据处理器对分布式温差曲线进行处理，获得保温层的分布式导热系数。

在信号处理系统中，包括光信号处理系统和/或电信号处理系统，并内置算法软件以算出温差分布曲线或导热系数，信号处理系统中的温度解调器以及数据处理器属于现有技术，此处不赘述。

所述信号处理系统还可以包括报警装置，其信号输入端连接所述数据处理器的信号输出端，该报警装置设定报警阈值，使得当所述温差分布曲线上设定监测点的温差和/或导热系数达到设定阈值时启动而报警。

所述报警器可以有若干种，对应所设的各个设定阈值，最小的阈值和最大的阈值以及其间的若干阈值对应的报警形式不同，以区分保温层劣化程度。

具体地，所述温度解调器是分布式测温系统，该分布式测温系统优选是分布式拉曼测温系统。

对于保温管道，两根温度传感光缆设置在管道外壁和保温层外壁上，对于面型保温层，两根感温光纤设于冷库或大棚的保温层的内外两个侧面上。在管道外壁和保温层外壁或面型保温层内外两侧面上温度传感光缆的敷设结构可以是如下几种形式中的一种或几种的组合：

1.直线型设置，该类型较多适用于保温管路中，即温度传感光缆的轴线与管道轴线平行地设置。

2.螺旋线型设置，该类型较多适用于保温管路中，即温度传感光缆以设定的螺距螺旋地缠绕在管壁上或保温层外壁上。

3.S型设置，该类型较多适用于直径较大的保温管路中，也可以用于面型保温层，即光缆曲折地设置在管壁上或保温层外壁上，或者是曲折地设置在面板保温层的内外两侧壁面上。

在管外壁和保温层外壁上设置温度传感光缆，根据管直径的大小，可以在管外壁和保温层外壁上对应位置设置一根温度传感光缆，或设置两根或以上数量的温度传感光缆。

如果是在管壁上和保温层外壁上设置温度传感光缆数量相同并相互对应，在设定点的管路横截面上，一对对应的管外壁上和保温层外壁上的两根温度传感光缆分别连接的所述环形器连接所述信号处理系统中的一个温差计算单元中的两个温度解调器，相应地，所述信号处理系统中包括N个温差计算单元，N与设置在管壁和保温层外壁上温度传感光缆的对数对应。

一对温度传感光缆所测分布式温度可以得到一个分布式温差，设置多对温度传感光缆，即可在设定点，得到几个温差值，也就是同一根管道圆周上的几个方位上可以得到几个温差，这样，对于大直径的管道可以根据设定点各个方为上温差的异常精准地测出管路或保温层破损或泄漏的部位是在管道的上部或下部，或靠左边或靠右边的部位。

也可以在管壁上设置的光缆数量与保温层外壁上的光缆数量不同，通常可以是保温层外壁上的温度传感光缆数量多一些。相应地，在一个所述温差计算单元中，所述温度解调器的数据与温度传感光缆的数量对应，同样与保温层外壁上的温度传感光缆连接的所述温度解调器连接一加法器，该加法器的信号输出端再与所述数据处理器连接，与同样与所述数据处理器连接的管壁上的温度传感光缆上连接的温度解调器的数据做差分。这样在管道的设定点上，将管壁上的一根光缆的温度与保温层外壁上的几根光缆测得温度的平均值求取温差。

本实用新型提供的保温层效能实时在线分布式监测系统也可以用于面型保温层的监测，这时，可以在面型保温层的内外两侧设置两个分布式测温系统，两个分布式测温系统中的两根温度传感光缆在保温层两个侧面上对应地直线延伸，或者曲线延伸；或者在保温层的两个侧面对应设置若干根温度传感光缆，一侧的各个温度传感光缆相 互平行设置或部分地平行设置或不平行设置。

在温度传感光缆的布设中，温度传感光缆的间距最好能在100-500厘米。

所述信号处理系统还包括：激光控制单元，用于控制激光发生器的启闭、激光强弱和发射时间、频率等。

所述信号处理系统还可以包括报警单元，用于接受数据处理器的分布式温差系列数据或导热系数，比对预先设定的报警阈值，当收到符合报警阈值的数据后启动与报警单元连接的报警器。

所述数据处理器可以是专用DSP信号处理系统或是商用计算机系统。

这样通过实时监测保温层内外的温度差，可以监测保温层的导热系数，即保温层的效能。当保温层由于破损、或老化而导致保温效能下降时，通过实时监测保温层内外侧的温差就可以检测保温层的效能，特别是通过实时在线分布式温差监测，可以实现保温层效能的分布式监测，并准确定位保温层效能劣化的具体位置。

在本实用新型的系统中，可以通过所测得的温差进行判断，更好地，通过温差再计算出导热系数，通过导热系数显示保温层的效能。

本实用新型的系统与现有技术相比较，增设保温层内部的测温光纤即温度传感光缆，由此，在监测保温层效能上只需要采集保温层内外的温度即可，不需要监测例如输送管路的管口温度、环境温度、风速来计算保温层的分布式导热系数，所以方法简单，同时也可以使得监测系统复杂程度降低，由于同时检测管外壁的温度和保温层外侧的温度，因此，可以区分管道破损保温层失效两种事件，准确分辨两种事件类型，降低维修准备费用。

本实用新型的在于使用两个光缆分布式测温系统，设置两根温度传感光缆，分别设置在保温层内外两面上，测保温层内、外分布式温差，通过温差或再通过分布式温差计算出保温层的分布式导热系数。通过监测保温管道长度方向的分布式温度和分布式温差的异常，或者是监测面型系统各个点的平面、曲面或立体的温差分布图，可以清楚地分辨出是管壁或例如冷库壁破裂泄漏还是保温层破损。因此，本实用新型能够实时在线分布式监测保温层的效能，准确定位保温层效能薄弱处的具体位置及整个热力管线的热能输送效能等相关信息。而现有技术中使用一根温度传感光缆的测温系统，不能得到监测点的保温层内外温差，只能根据其他一些参数得到导热系数，所述参数的多变性和不准确性，使得现有的方法和系统更可以称之为“推测性监测”。另外，本实用新型提供的系统可对监测范围进行分区监测，针对不同区域的特殊性设置不同的报警阈值，实现监测范围内的差别化监测。

下面通过附图和实施例对本实用新型做进一步说明。

附图说明

图1显示保温管道设置内外温度传感光缆的结构示意图。

图2为图1的A-A剖视结构示意图。

图3为显示保温层热传导原理示意图。

图4为本实用新型提供的保温层效能实时在线分布式监测系统设置在图1所示的保温管道上的结构示意图。

图5为对应图4本实用新型提供的保温层效能实时在线分布式监测系统的流程框图。

图6至图8为在保温管道上布设差温传感光缆的几种形式的结构示意图。

图9和图10为在冷库等面型保温层上敷设温度传感光缆的结构示意图。

其中：1为处理装置；2为常温传感光缆；3为高温传感光缆；4为保温层；5为管道。

具体实施方式

图1所示为安装有本实用新型提供的保温层效能实时在线分布式监测系统的保温管道，其中，包括管道5和其外面包覆的保温层4。

在管道5的外壁上和保温层4的外壁上分别设置差温光纤，即高温传感光缆3和差温光纤，即低温传感光缆2。如图1和图2所示的实施例中，低温传感光缆2、高温传感光缆3平行于管道5的轴线地沿管道长度布设。

如图4和图5所示，本实用新型提供的保温层效能实时在线分布式监测系统与温度传感光缆相关联的处理装置1，所述信号处理系统包括：

激光控制器，用于控制激光发生器的启闭、激光强弱和发射时间、频率等；

温度传感光缆所测信号的温度解调器，用于使得温度传感光缆返回的光信号解调成为分布式温度曲线；

数据处理器，用于将设于保温层内外层的两组分布式温度曲线数据进行差分得到分布式温差曲线，或者进一步地计算出分布式的一系列导热系数，然后输出；

报警器，用于接受数据处理器的分布式温差系列数据或导热系数，比对预先设定的报警阈值，当收到符合报警阈值的数据后启动与报警器连接的报警装置。

该信号处理系统中的各个部分均为现有技术，只是在现有技术的保温层效能监测中没有用两根温度传感光缆分别设置在保温层两侧的对应处，通过温度解调单元和数据处理和输出单元中得到分布式温差曲线而进行数据输出显示保温层效能的技术。

图5示出了信号处理系统的示意性框图，激光发生器，其受控于激光器控制器，一1X2分支器具有一个激光入口和两个激光出口，激光入口连接激光发生器，两个激光出口将激光分成两路通过环形器连接温度传感光缆2和温度传感光缆3，每个环形器上连接一温度解调器，在本实施例中，温度解调器为拉曼温度解调器。当然，还可以替换为分布式布里渊光纤测温系统，或是光纤光栅准分布式光纤测温系统，亦或分布式电缆测温系统等可实现分布式温度探测的系统。通过所述温度解调器，得到温度分布式曲线1和温度分布式曲线2.

两个温度解调器的信号输出端再连接到一个数据处理器上。该数据处理器对于两条温度分布曲线进行差分，得到沿管线长度方向上的温差分布，然后做数据输出，输出给报警器。

报警器设定报警阈值，根据输出的数据决定是否由与报警器连接的报警装置报警。

对于阈值报警，可以对被监测区域进行分区监测，例如在5千米长的保温管道上，每500米分为一个区域，每个区域单独设定报警阈值。

不同区域，所述设定阈值可以是相同的，也可以是不同的。

对于同一个区域，也可以设置几个报警阈值。几个报警阈值连接报警装置可以是不同的形式，例如在显示屏上用蓝色灯和红色灯显示最小的阈值和最大的阈值，用绿色灯、黄色灯和橙色灯表示其间的三个阈值对应的报警形式不同，以区分保温层劣化程度。

在上述保温层效能实时在线分布式监测系统中，通过温度传感光缆3和温度传感光缆2，获得保温层内层温度T₁和保温层外层温度T₂，通过两个拉曼温度解调器获得两条沿保温管道的长度上温度分布曲线。

在数据处理器上，通过对两条温度曲线进行差分，得出沿管线长度方向上的温差分布。

在上述系统上，提供的保温层效能实时在线分布式监测方法，是通过保温层内外温差计算保温层导热系数，以此检测管道上各点保温层的保温效能。

具体地，计算保温层导热系数的方法是：

在保温层的内壁和外壁上分别设置连接激光发生器的高温传感光缆3和低温传感光缆2，分别采集保温层内层各设定监测点的位置和该位置上的高温温度T₁和保温层外层各设定监测点的的位置和该位置上的低温温度T_2,，所述设定监测点的间距为1米，沿管长方向均匀设置。继而将保温层内外两侧采集的位置和该位置上的温度信号传给各自的拉曼温度解调器处理，获得保温层的内外两侧的两条温度分布曲线；再将两条 温度分布曲线的信号传给数据处理器处理，进行差分，获得保温层各设定监测点分布式内外的温差ΔT，输出该分布式温差ΔT信号；通过温差ΔT以实现对保温层效能的分布式监测。

进一步地，也可在所述数据处理器处理，通过分布式保温层内外温差计算出分布式保温层导热系数，输出分布式该导热系数信号，以此实现分布式保温层的保温效能监测。

如图3所示，设保温层内侧的高温T₁，保温层外侧常温T₂，保温层厚度为b，保温层的导热系数为λ，根据傅里叶定律，该保温层单位面积的传热速率为：

$q=\frac{T_1-T_2}{\frac{b}{\mathrm{\λ}}}=\mathrm{\λ}\frac{\mathrm{\Δ}T}{b}---\left(1\right)$

$\mathrm{\λ}=\frac{qb}{\mathrm{\Δ}T}---\left(2\right)$

通过(2)式可知，保温层的导热系数反比于保温层内外侧的温差，当导热系数变大时，说明保温层性能变差。

在此，管道内的液体一般可以认为以恒的温度和恒定的速度传输，故可认为管道沿长度方向上各点的热传递速率q为常量，因此管道上某处的温差ΔT变小时，也就是该处导热系数变大，说明该处保温层出了问题，例如保温层破损。如果该处导热系数不变，而保温层内、外的温度同时升高，说明该处管道破裂。

这样通过实时监测保温层内外的温度及温差，可以监测保温层的导热系数，即保温层的效能。当管道某处保温层由于破损、或老化而导致保温效能下降时，通过实时监测保温层内、外侧的温差就可以检测保温层的效能，特别是通过实时在线分布式温差监测，可以实现保温层效能的分布式监测，并准确定位保温层效能劣化的具体位置。

本实用新型提供的保温层效能实时在线分布式监测系统中的报警装置，连接所述数据处理器上，使得当所述温差分布曲线上设定监测点的温差和/或导热系数输出给报警装置，以温差和/或导热系数的数值达到设定阈值时启动报警装置而报警。

所述数据处理器可以是专用DSP信号处理系统或是商用计算机系统。

该激光器发出激光脉冲到温度传感光缆2和温度传感光缆3，由温度传感光缆(也可称其感温光缆或差温光纤)返回的后向散射光经由环形器，送到拉曼温度解调器，通过解调温度传感光缆2和温度传感光缆3的温度分布，计算出保温层4沿输送管道5轴向上热传导系数分布，并可根据预先设定的阈值决定报警与否，如报警，将给出报警点在热力管道上的实际物理位置。

因此，本实用新型中的信号处理系统的基本组成是传感单元和信号处理单元，信 号处理单元可以是光单元，也可能是电单元，该单元内包括光路、电路、内置算法软件等。信号处理单元是电单元的，例如可以采用光端机将光缆的光信号转换为电信号，然后发给电信号数据处理器，使用数据处理器中内置的算法软件得出导热系数。这些都属于现有技术，此处不赘述。

本实用新型的主要是提供一种保温层效能实时在线分布式监测系统，通过部署温度传感光缆在管壁或容器等壁外侧及保温侧外侧，通过实时在线监测保温层内外侧的分布式温度和温差，通过热力学传导的经典公式计算出保温层的分布式效能，能够及时发现并定位保温层的薄弱位置，还可以根据检测到T₁温度的异常而发现并定位例如管道破裂的位置，将保温层损坏和管道等破裂两种故障区分清楚，从而降低输热管道的维护费用。

该实用新型的系统也可用于制冷领域保温层效能的监测，该系统不仅能用于管道型线性保温层的效能检测，通过合理的布设差温光缆，也可监测面型保温层的效能。

下面就保温管道和冷库的监测系统分别具体表述如下：

如图1、图2图3和图4所示，将温度传感光缆2敷设于保温层外侧，温度传感光缆3敷设于保温管道外侧、保温层4的内侧，信号处理装置1根据温度传感光缆2、传感光缆3的传感温度信号T₁和T₂计算出保温层沿保温管道轴向上的温度分布和温差分布，并转换为保温层效能验传热管道的轴向分布温差曲线，并根据预先设定的阈值对保温层的薄弱位置进行报警。

信号处理装置以及与温度传感光缆的连接关系如图5所示。

进一步地，可以在数据处理器中通过内置的算法软件得出导热系数，根据预设的导热系数的阈值对于保温层的薄弱位置报警。

如果管道的直径较小，传感光缆2、3的设置可以如图1、2所示。

可以通过两条温差曲线对于管道的一个截面设定点的不同位置的保温层进行监测。

如果管径较大，则可如图6所示，在管道5的表面设置传感光缆3和传感光缆3’，对应地，在保温层外壁上对应位置设置传感光缆2和传感光缆2’。由此，信号处理装置中，与激光发生器连接两个1*2分支器，其中一个1*2分支器连接的环形器1和环形器2分别连接传感光缆2和传感光缆3，由此得到两个温差分布曲线，继而得到一温差曲线，另一个1*2分支器连接的环形器1和环形器2分别连接传感光缆2’和传感光缆3’，由此得到两个温差分布曲线，继而得到另一温差曲线。

更近一步地，如果管路直径更大，可以如图7所示，设置四对传感光缆，而信号处理装置也相应的扩展，得到四条温差曲线对于管道的一个界面设定点的四个不同位置的保温层进行监测。

在管道中布设光缆，对于管径大小不同，可以如图6至7的方式设置，相应地，如图5所示的分支器设置相应数量的激光输出接口，也就是得到多个温差曲线。

还可以在管壁上设置较少的光缆，保温层外壁上设置较多光缆，因为保温层的直径较大，如图8的方式，管壁上一个光缆侧管壁温度，对应保温层外壁上两个光缆，这时，需要对于保温层外壁上测出的两个温度求取平均值，然后与相对应的一个管壁上的温度求取温差。

所述信号处理系统中有四个温差计算单元，相应地，在一个所述温差计算单元中，所述温度解调器的数据与温度传感光缆的数量对应，同样与保温层外壁上的温度传感光缆连接的所述温度解调器连接一加法器，该加法器的信号输出端再与所述数据处理器连接，与同样与所述数据处理器连接的管壁上的温度传感光缆上连接的温度解调器的数据做差分。这样在管道的设定点上，将管壁上的一根光缆的温度与保温层外壁上的几根光缆测得温度的平均值求取温差。

对于冷库、恒温大棚等面型保温层，温度传感光缆2、3可如图8所示螺旋方式或如图9所示S型方式布设在面型保温层的两个侧面上。

在保温层内壁上设置的高温传感光缆3得到保温层内侧温度T₁，在保温层外壁上设置的低温传感光缆2得到保温层外侧温度T₂。

然后温度传感光缆上连接相应的温度解调器，得到温度分布曲线，然后再通过数据处理器对于两条温度曲线进行差分，得出温差分布曲线。

可以通过温差分布曲线监测保温层的效能。

还可以进一步地通过数据处理器根据温差算出导热系数，通过导热系数进行保温层效能的监测。

在管道上设置传感光缆，最好在周向弧长间隔100-500厘米设置一根，在面型监测系统中，在一个监测面上，可以是一根传感光缆如图9或图10盘绕在监测面上，而传感光缆的间距也最好的间距在100-500厘米。如果有些外界环境对于保温材料比较恶劣、保温层容易损坏之处，可以让传感光缆的密度更大一些。

本实用新型，不只是能够尽快确认管道到底是发生了泄漏还是保温层保温效果下降，为快速找到故障点并制定应急抢修计划发挥作用，而且能更好的为业主节能、降 耗、减排、增效。如果管道保温层局部破损，保温效果下降却不能被及时发现和维修，常年累月的会损失巨大的能量；如果管道保温层大范围失效，将导致能量的巨大浪费；管道的温保效果得到切实的保障，管道就能将热力站送出去的同样温度的热介质输送的更远；热力公司在花同样的投资建设费、建同等规模的热力站、耗费同样的能源的情况下，能取得更大的社会和经济效益。

Claims (20)

1.一种保温层效能实时在线分布式监测系统，其特征在于：包括一激光发生器、两根温度传感光缆和一信号处理系统，两根所述温度传感光缆连接所述激光发生器，还连接所述信号处理系统，该信号处理系统使得两个温度传感光缆测得的温度解调为分布式温度曲线，并差分得到温差分布式曲线，并输出该温差数据；

两根所述温度传感光缆分别布设于保温层的内侧和外侧。

2.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于：上述信号处理系统中通过温差分布式曲线通过傅里叶定律得到若干导热系数，并输出该导热系数。

3.根据权利要求1或2所述的监测系统，其特征在于：所述激光器，通过分支器和至少两只环形器连接，所述信号处理系统中包括激光控制单元、温度传感光缆所测信号的解调单元及数据处理和输出单元，所述解调单元用于使得温度传感光缆返回的光信号解调成为分布式温度曲线，所述数据处理和输出单元用于将设于保温层内外层的两组分布式温度曲线数据进行差分得到分布式温差曲线然后输出且进一步地计算出分布式的一系列导热系数，然后输出。

4.根据权利要求1至2之一所述的监测系统，其特征在于：所述信号处理系统还包括报警装置，其信号输入端连接所述信号处理系统的信号输出端，所述报警装置中的报警器的信号输入端连接数据处理系统的信号输出端，该报警装置设定报警阈值，使得当所述温差分布曲线上设定监测点的温差和/或导热系数达到设定阈值时启动而报警。

5.根据权利要求3所述的监测系统，其特征在于：所述信号处理系统还包括报警装置，其信号输入端连接所述信号处理系统的信号输出端，所述报警装置中的报警器的信号输入端连接数据处理系统的信号输出端，该报警装置设定报警阈值，使得当所述温差分布曲线上设定监测点的温差和/或导热系数达到设定阈值时启动而报警。

6.根据权利要求4所述的监测系统，其特征在于：所述报警器有若干种，对应所设的各个设定阈值，最小的阈值和最大的阈值以及其间的若干阈值对应的报警形式不同，以区分保温层劣化程度。

7.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于：所述温度解调系统是分布式测温系统，该分布式测温系统是分布式拉曼测温系统。

8.根据权利要求1至2之一或7所述的监测系统，其特征在于：对于保温管道，两根温度传感光缆设置在管道外壁和保温层外壁上；或者，

对于面型保温层，两根温度传感光缆设于保温层的内外两个侧面上。

9.根据权利要求4所述的监测系统，其特征在于：对于保温管道，两根温度传感光缆设置在管道外壁和保温层外壁上；或者，

对于面型保温层，两根温度传感光缆设于保温层的内外两个侧面上。

10.根据权利要求8所述的监测系统，其特征在于：在管道外壁和保温层外壁或面型保温层内外两侧面上温度传感光缆的敷设结构是如下几种形式中的一种或几种的组合：

A.直线型设置，即温度传感光缆的轴线与管道轴线平行地设置；

B.螺旋线型设置，即温度传感光缆以设定的螺距螺旋地缠绕在管壁上和/或保温层外壁上；

C．S型设置，即光缆曲折地设置在管壁上或保温层外壁上，或者是曲折地设置在面板保温层的内外两侧壁面上；和/或，

在管外壁和保温层外壁上设置温度传感光缆，在管外壁和保温层外壁上对应位置设置一根温度传感光缆，或设置两根或以上数量的温度传感光缆。

11.根据权利要求9所述的监测系统，其特征在于：在管道外壁和保温层外壁或面型保温层内外两侧面上温度传感光缆的敷设结构是如下几种形式中的一种或几种的组合：

A.直线型设置，即温度传感光缆的轴线与管道轴线平行地设置；

B.螺旋线型设置，即温度传感光缆以设定的螺距螺旋地缠绕在管壁上和/或保温层外壁上；

C．S型设置，即光缆曲折地设置在管壁上或保温层外壁上，或者是曲折地设置在面板保温层的内外两侧壁面上；和/或，

在管外壁和保温层外壁上设置温度传感光缆，在管外壁和保温层外壁上对应位置设置一根温度传感光缆，或设置两根或以上数量的温度传感光缆。

12.根据权利要求1或2或7所述的监测系统，其特征在于：在管壁上和保温层外壁上设置温度传感光缆数量相同并相互对应，在设定点的管路横截面上，一对对应的管外壁上和保温层外壁上的两根温度传感光缆所测温度得到一个温差，设置多对温度传感光缆，即可在设定点，得到多个温差值，也就是同一根管道圆周上的几个方位上得到几个温差；或者，

在管壁上设置的光缆数量与保温层外壁上的光缆数量不同，保温层外壁上的光缆数量多一些，这样在管道的设定点上，将管壁上的一根光缆的温度与保温层外壁上的几根光缆测得温度的平均值差分求取温差；或者，

在面型保温层的内外两侧设置的两根温度传感光缆在保温层两个侧面上对应地直线延伸，或者曲线延伸；或者在保温层的一个侧面设置若干根温度传感光缆，各个温度传感光缆相互平行设置或部分地平行设置或不平行设置。

13.根据权利要求3所述的监测系统，其特征在于：在管壁上和保温层外壁上设置温度传感光缆数量相同并相互对应，在设定点的管路横截面上，一对对应的管外壁上和保温层外壁上的两根温度传感光缆所测温度得到一个温差，设置多对温度传感光缆，即可在设定点，得到多个温差值，也就是同一根管道圆周上的几个方位上得到几个温差；或者，

在管壁上设置的光缆数量与保温层外壁上的光缆数量不同，保温层外壁上的光缆数量多一些，这样在管道的设定点上，将管壁上的一根光缆的温度与保温层外壁上的几根光缆测得温度的平均值差分求取温差；或者，

在面型保温层的内外两侧设置的两根温度传感光缆在保温层两个侧面上对应地直线延伸，或者曲线延伸；或者在保温层的一个侧面设置若干根温度传感光缆，各个温度传感光缆相互平行设置或部分地平行设置或不平行设置。

14.根据权利要求4所述的监测系统，其特征在于：在管壁上和保温层外壁上设置温度传感光缆数量相同并相互对应，在设定点的管路横截面上，一对对应的管外壁上和保温层外壁上的两根温度传感光缆所测温度得到一个温差，设置多对温度传感光缆，即可在设定点，得到多个温差值，也就是同一根管道圆周上的几个方位上得到几个温差；或者，

在管壁上设置的光缆数量与保温层外壁上的光缆数量不同，保温层外壁上的光缆数量多一些，这样在管道的设定点上，将管壁上的一根光缆的温度与保温层外壁上的几根光缆测得温度的平均值差分求取温差；或者，

在面型保温层的内外两侧设置的两根温度传感光缆在保温层两个侧面上对应地直线延伸，或者曲线延伸；或者在保温层的一个侧面设置若干根温度传感光缆，各个温度传感光缆相互平行设置或部分地平行设置或不平行设置。

15.根据权利要求6所述的监测系统，其特征在于：在管壁上和保温层外壁上设置温度传感光缆数量相同并相互对应，在设定点的管路横截面上，一对对应的管外壁上和保温层外壁上的两根温度传感光缆所测温度得到一个温差，设置多对温度传感光缆，即可在设定点，得到多个温差值，也就是同一根管道圆周上的几个方位上得到几个温差；或者，

在管壁上设置的光缆数量与保温层外壁上的光缆数量不同，保温层外壁上的光缆数量多一些，这样在管道的设定点上，将管壁上的一根光缆的温度与保温层外壁上的几根光缆测得温度的平均值差分求取温差；或者，

在面型保温层的内外两侧设置的两根温度传感光缆在保温层两个侧面上对应地直线延伸，或者曲线延伸；或者在保温层的一个侧面设置若干根温度传感光缆，各个温度传感光缆相互平行设置或部分地平行设置或不平行设置。

16.根据权利要求8所述的监测系统，其特征在于：在管壁上和保温层外壁上设置温度传感光缆数量相同并相互对应，在设定点的管路横截面上，一对对应的管外壁上和保温层外壁上的两根温度传感光缆所测温度得到一个温差，设置多对温度传感光缆，即可在设定点，得到多个温差值，也就是同一根管道圆周上的几个方位上得到几个温差；或者，

在管壁上设置的光缆数量与保温层外壁上的光缆数量不同，保温层外壁上的光缆数量多一些，这样在管道的设定点上，将管壁上的一根光缆的温度与保温层外壁上的几根光缆测得温度的平均值差分求取温差；或者，

在面型保温层的内外两侧设置的两根温度传感光缆在保温层两个侧面上对应地直线延伸，或者曲线延伸；或者在保温层的一个侧面设置若干根温度传感光缆，各个温度传感光缆相互平行设置或部分地平行设置或不平行设置。

17.根据权利要求9所述的监测系统，其特征在于：在管壁上和保温层外壁上设置温度传感光缆数量相同并相互对应，在设定点的管路横截面上，一对对应的管外壁上和保温层外壁上的两根温度传感光缆所测温度得到一个温差，设置多对温度传感光缆，即可在设定点，得到多个温差值，也就是同一根管道圆周上的几个方位上得到几个温差；或者，

在管壁上设置的光缆数量与保温层外壁上的光缆数量不同，保温层外壁上的光缆数量多一些，这样在管道的设定点上，将管壁上的一根光缆的温度与保温层外壁上的几根光缆测得温度的平均值差分求取温差；或者，

在面型保温层的内外两侧设置的两根温度传感光缆在保温层两个侧面上对应地直线延伸，或者曲线延伸；或者在保温层的一个侧面设置若干根温度传感光缆，各个温度传感光缆相互平行设置或部分地平行设置或不平行设置。

18.根据权利要求10所述的监测系统，其特征在于：在管壁上和保温层外壁上设置温度传感光缆数量相同并相互对应，在设定点的管路横截面上，一对对应的管外壁上和保温层外壁上的两根温度传感光缆所测温度得到一个温差，设置多对温度传感光缆，即可在设定点，得到多个温差值，也就是同一根管道圆周上的几个方位上得到几个温差；或者，

在管壁上设置的光缆数量与保温层外壁上的光缆数量不同，保温层外壁上的光缆数量多一些，这样在管道的设定点上，将管壁上的一根光缆的温度与保温层外壁上的几根光缆测得温度的平均值差分求取温差；或者，

在面型保温层的内外两侧设置的两根温度传感光缆在保温层两个侧面上对应地直线延伸，或者曲线延伸；或者在保温层的一个侧面设置若干根温度传感光缆，各个温度传感光缆相互平行设置或部分地平行设置或不平行设置。

19.根据权利要求10所述的监测系统，其特征在于：设置两根或以上数量的温度传感光缆的，所述温度传感光缆的间距在100-500厘米间距。

20.根据权利要求11所述的监测系统，其特征在于：设置两根或以上数量的温度传感光缆的，所述温度传感光缆的间距在100-500厘米间距。