CN206093530U - 一种铠装光纤嵌埋式管道泄漏检测结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种铠装光纤嵌埋式管道泄漏检测结构，在管道外部包裹内保护层和外保护层，内保护层和外保护层之间设沿管道走向铺设铠装光纤。铠装光纤可设置于管道的上方、下方或多条沿管道周向等圆心角均匀分布，还可以沿管道外螺线型铺设。本实用新型的使管道、铠装光纤处在封闭、稳定的环境下，使它们长时间不会腐烂，从而提高了安全性能，还能够保证检测环境一致性，从而提高管道泄漏检测系统的鲁棒性。

Description

一种铠装光纤嵌埋式管道泄漏检测结构

技术领域

本实用新型属于检测技术领域,具体涉及一种铠装光纤嵌埋式管道泄漏检测结构。

背景技术

目前，利用管道输送液体或气体的化工产品相当普遍，无论是埋在地下或者架空的管道，一旦泄漏都会产生严重的后果。随着民众对环保要求的日益提高，监测管道泄漏已经显示出它的迫切性和重要性。

大多数管道内传输物体的泄漏，都会引起周围温度的变化。因此，目前有一种技术，根据管道内传输物体泄漏量、泄漏点与周围温度场之间关系，利用分布式光纤拉曼反射测温的原理，检测管道周围温度场的变化来确定管道内气体或者液体的泄漏量和泄漏位置。

基于分布式光纤测温的管道泄漏检测系统中，由于铠装光纤既是测温传感器，又是信号传输的载体，因此，它的安装非常重要。鉴于此，发明了一种感温光纤嵌埋保温材料内部的管道泄漏检测安装装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有技术中存在的问题，并提供一种铠装光纤嵌埋式管道泄漏检测结构。本实用新型所采用的具体技术方案如下:

铠装光纤嵌埋式管道泄漏检测结构为：在管道外部包裹内保护层和外保护层，内保护层和外保护层之间设沿管道走向铺设铠装光纤。

作为第一种优选方式，所述的铠装光纤设置于管道的顶部上方。由于气体泄漏后通常往上走，因此该方式适用于管道中介质为气体的检测。

作为第二种优选方式，所述的铠装光纤设置于管道的底部下方。由于液体泄漏后通常往下走，因此该方式适用于管道中介质为液体的检测。

作为第三种优选方式，所述的铠装光纤数量为2条，分别设置于管道的顶部上方和底部下方。该方式能够同时对管道上方和下方的温度进行检测，可以适用于气体或者液体介质，同时可以增加检测的灵敏度，并减少响应时间。

作为第四种优选方式，所述的铠装光纤数量至少为3条，沿管道周向等圆心角均匀分布。该方式将铠装光纤均匀分布于管道外周，使潜在泄漏点与光纤的距离变短，进一步提高了对泄露导致的温度变化的敏感性，能够检测到较小的泄漏点。

作为第五种优选方式，所述的铠装光纤沿管道外螺线型铺设。螺线型铺设相对于前述的多条光纤，能够在进一步的覆盖更多的管道外周，且能够节省光纤铺设量。

上述各设置方式中,外保护层外均可继续包裹一层保护壳。

本发明相对于现有技术而言，还具有如下有益效果：

1、铠装光纤嵌埋内外保护层之间的管道泄漏检测安装方法，使管道、铠装光纤处在封闭、稳定的环境下，使它们长时间不会腐烂，从而提高了安全性能。

2、铠装光纤嵌埋内外保护层之间的管道泄漏检测安装方法，能够保证检测环境一致性，从而提高管道泄漏检测系统的鲁棒性。

3、铠装光纤嵌埋内外保护层之间的管道泄漏检测安装方法，适合于保护层与铠装光纤同时安装的情况。

附图说明

图1为铠装光纤嵌埋式管道泄漏检测结构示意图；

图2为图1的检测结构剖面示意图；

图3为本发明的第2种铠装光纤嵌埋式管道泄漏检测结构剖面示意图；

图4为本发明的第3种铠装光纤嵌埋式管道泄漏检测结构剖面示意图；(图中黑点均表示铠装光纤，下同)

图5为本发明的第4种铠装光纤嵌埋式管道泄漏检测结构剖面示意图；

图6为本发明的第5种铠装光纤嵌埋式管道泄漏检测结构剖面示意图；

图7为本发明的第6铠装光纤嵌埋式管道泄漏检测结构剖面示意图；

图8为本发明的一种管道泄漏检测系统硬件框图。

图中；气体或液体1、管道2、内保护层3、铠装光纤4、外保护层5、保护壳6。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述，以便更好的理解本发明。下述实施例及其余记载中，不同的技术特征在没有冲突的情况下，均可进行相互组合。

一种铠装光纤嵌埋式管道泄漏检测结构，其基本设计是在管道2外部依次包裹内保护层3、外保护层5和保护壳6(保护壳视实际需要，也可以不设置)。内保护层3和外保护层5之间设沿管道2走向铺设铠装光纤4。内保护层3、外保护层5的作用是隔温或保护管体，材料可根据实际需要进行选择。管道2内传输气体或液体1。该结构中的铠装光纤利用分布式光纤拉曼反射测温的原理，检测管道周围温度场的变化来确定管道内气体或者液体的泄漏量和泄漏位置。管道泄漏检测结构用于基于分布式光纤测温的管道泄漏检测系统中，铠装光纤既是测温传感器，又是信号传输的载体，光纤前端可连接相应的检测系统对光纤的感应数据进行处理。检测系统可采用现有技术进行实现。光纤的铺设位置可根据实际需要进行确定。

在一个实施例中，如图1和2所示，铠装光纤设置于管道的顶部上方，用于检测内为气体的管道泄露。

在另一实施例中，如图3所示，铠装光4设置于管道的底部下方，用于检测内为液体的管道泄露。

在另一实施例中，如图4所示，所述的铠装光纤4数量为2条，分别为铠装光纤设置于管道的顶部上方和底部下方，可同时检测气体或液体泄露。

在另一实施例中，如图5所示，所述的铠装光纤4数量为3条，沿管道周向等圆心角均匀分布，连线呈正三角形。在另一实施例中，如图6所示，所述的铠装光纤4数量为4条，沿管道周向等圆心角均匀分布，连线呈正方形。该两种方式均可以进一步提高灵敏度、减少响应时间。当然，光纤数量也可以大于4条。

在另一实施例中，如图7所示，所述的铠装光纤4沿管道外螺线型铺设，沿管道走向延伸。该方式可提高检测的灵敏度并节省光纤铺设量。

上述各实施例中，铠装光纤前还需连接相应的检测系统对光纤的感应数据进行分析，确定管道是否发生泄漏以及泄漏的位置。检测系统可采用现有技术进行实现。但为了本领域技术人员更好地理解，本实用新型中提供了若干种优选实现方式。

如图8所示，一种管道泄漏检测系统，包括工业控制计算机、环境温度探测器、双路A/D采集卡、激光光源驱动器、多路I/O卡、冷源驱动电路、热源驱动电路、热源、冷源、密封区域温度探测器、脉冲激光器、波分复合器、斯托克斯光信号探测器、反斯托克斯光信号探测器、斯托克斯信号调理电路、反斯托克斯信号调理电路和铠装光纤；双路A/D采集卡、环境温度探测器和密封区域温度探测器与工业控制计算机相连，工业控制计算机通过多路I/O卡分别与冷源驱动电路、热源驱动电路相连，冷源驱动电路、热源驱动电路再分别与冷源、热源相连；工业控制计算机依次与激光光源驱动器、脉冲激光器、波分复合器和铠装光纤相连；波分复合器分离出的斯托克斯光依次通过斯托克斯光信号探测器和斯托克斯信号调理电路后被双路A/D采集卡采集，另一路反斯托克斯光依次通过反斯托克斯光信号探测器和反斯托克斯信号调理电路后被双路A/D采集卡采集。

上述检测系统的光源采用脉冲激光器，脉冲光经波分复用器进入感温的铠装光纤中，铠装光纤置于待测管道周围，感应因气体或液体泄漏引起温度场的变化。光脉冲在光纤中各点位置上引发包含拉曼成分的散射光，其背向散射光沿铠装光纤向后传播，经波分复用器分离出斯托克斯光和反斯托克斯光，由于斯托克斯光相对反斯托克斯光而言，对温度不敏感，因此，把斯托克斯光作为参考光，把反斯托克斯光作为检测光。斯托克斯光信号探测器和斯托克斯信号调理电路将斯托克斯光转化成电信号并进行放大、滤波，反斯托克斯光信号探测器和反斯托克斯信号调理电路将反斯托克斯光转化成电信号并进行放大、滤波，然后由双路A/D采集卡采集。双路A/D采集卡采集到的斯托克斯信号、反斯托克斯信号，与密封区域温度探测器、环境温度探测器1、环境温度探测器2的信号一起输入工业控制计算机，进行数字信号处理，完成对待测温度场、管道泄漏的测量，并进行管道泄漏报警。

在另一实施例中，热源、冷源、密封区域温度探测器、脉冲激光器、波分复合器、斯托克斯光信号探测器、反斯托克斯光信号探测器、斯托克斯信号调理电路、反斯托克斯信号调理电路均可设置于同一个密封区域内。密封区域的外壁最好采用隔温材料，以便调整内部的温度。

这是因为粉尘、湿度对光学器件、光路的影响较大，而温度对斯托克斯光信号探测器、反斯托克斯光信号探测器、斯托克斯信号调理电路、反斯托克斯信号调理电路的影响也较大，因此，利用一个相对独立的密封空间，包含有斯托克斯光信号探测器、反斯托克斯光信号探测器、斯托克斯信号调理电路、反斯托克斯信号调理电路、密封区域温度探测器、热源、冷源等部件，对密封空间进行温度调节，方便寻找有利于检测的最佳温度，对检测数据进行温度自动补偿，提高系统的检测精度。斯托克斯光信号、反斯托克斯光信号经转换后，同密封区域温度探测器、环境温度探测器1、环境温度探测器2信号一起输入工业控制计算机，进行数字信号处理，完成对待测温度场、管道泄漏的测量。

上述系统中，冷源和热源还可以选择性设置成另外两种方式。第一种情况：只有一路控制，比如有热源、热源驱动电路、多路I/O卡，热源依次通过热源驱动电路、多路I/O卡后与工业控制计算机相连，而不设置冷源、冷源驱动电路。该情况适用于主机放在空调房，而要求密封区域温度比空调房温度稍高的情况。当然，也可以仅设置冷源、冷源驱动电路、多路I/O卡，而不设置热源和热源驱动电路。第二种情况：当放置主机的环境温度比较稳定时，冷源和热源二路都可以不要，即不设置冷源、冷源驱动电路、热源、热源驱动电路和多路I/O卡，该情况适用于当放置主机的环境温度变化不是特别大的情况，此时温度补偿效果较好。上述各设置方式中，当具有热源驱动电路、冷源驱动电路、多路I/O卡时，需要设置于密封区域外。

上述环境温度探测器可以设置两个，即如图中所示的环境温度探测器1和环境温度探测器2，以提高温度曲线校正的准确性。但也可以单独设置1个。

上述实施例仅用于解释说明本发明要求保护的内容，但并不是用于限制本发明的要求保护的范围。本领域技术人员在本发明精神内所做的改进和替换，均属于保护范围内。

Claims (7)

1.一种铠装光纤嵌埋式管道泄漏检测结构，其特征在于，在管道外部包裹内保护层和外保护层，内保护层和外保护层之间设沿管道走向铺设铠装光纤；铠装光纤前还连接有管道泄漏检测系统，管道泄漏检测系统包括工业控制计算机、环境温度探测器、双路A/D采集卡、激光光源驱动器、多路I/O卡、冷源驱动电路、热源驱动电路、热源、冷源、密封区域温度探测器、脉冲激光器、波分复合器、斯托克斯光信号探测器、反斯托克斯光信号探测器、斯托克斯信号调理电路、反斯托克斯信号调理电路和铠装光纤；双路A/D采集卡、环境温度探测器和密封区域温度探测器与工业控制计算机相连，工业控制计算机通过多路I/O卡分别与冷源驱动电路、热源驱动电路相连，冷源驱动电路、热源驱动电路再分别与冷源、热源相连；工业控制计算机依次与激光光源驱动器、脉冲激光器、波分复合器和铠装光纤相连；波分复合器分离出的斯托克斯光依次通过斯托克斯光信号探测器和斯托克斯信号调理电路后被双路A/D采集卡采集，另一路反斯托克斯光依次通过反斯托克斯光信号探测器和反斯托克斯信号调理电路后被双路A/D采集卡采集。

2.如权利要求1所述的铠装光纤嵌埋式管道泄漏检测结构，其特征在于，所述的铠装光纤设置于管道的顶部上方。

3.如权利要求1所述的铠装光纤嵌埋式管道泄漏检测结构，其特征在于，所述的铠装光纤设置于管道的底部下方。

4.如权利要求1所述的铠装光纤嵌埋式管道泄漏检测结构，其特征在于，所述的铠装光纤数量为2条，分别设置于管道的顶部上方和底部下方。

5.如权利要求1所述的铠装光纤嵌埋式管道泄漏检测结构，其特征在于，所述的铠装光纤数量至少为3条，沿管道周向等圆心角均匀分布。

6.如权利要求1所述的铠装光纤嵌埋式管道泄漏检测结构，其特征在于，所述的铠装光纤沿管道外螺线型铺设。

7.如权利要求1~6任一所述的铠装光纤嵌埋式管道泄漏检测结构，其特征在于，所述的外保护层外包裹有保护壳。