CN207421796U - 热力管道光纤在线检漏系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种热力管道光纤在线检漏系统，包括光纤，其特征是：所述光纤由抑制裹层包裹于管路外表面；所述光纤与脉冲光源和信号采集与处理单元连接，脉冲光源用于发出激光脉冲，信号采集与处理单元对沿光纤温度场进行测量；所述信号采集与处理单元与定位单元连接，定位单元根据沿光纤长度的连续温度曲线进行对泄漏位置进行定位；所述定位单元和报警单元连接，定位单元将泄漏位置信息传输至报警单元，报警单元进行实时报警以及显示泄漏位置。本实用新型定位精确，测量精度高，测温精度不受光缆应力变形影响。

Description

热力管道光纤在线检漏系统

技术领域

本实用新型涉及一种热力管道光纤在线检漏系统，属于管道检漏技术领域。

背景技术

在20世纪50年代，国外一些供热技术发达国家，如瑞典、丹麦、芬兰、德国等，已经采用直埋敷设方式代替传统的管沟敷设方式，他们拥有从直埋供热管道设计、生产制造、施工验收、监测、运行等一系列完整成熟的技术标准和措施。直埋敷设方式具有节约能源、造价低、占地少、施工方便等优点，近年来在我国也得到迅速发展。为了保证热网安全可靠运行，随时掌握热网的运行情况，就需要在热网中设置监测系统。对于直埋热网，一些国家已经推广使用热网泄露监测系统。供热管道的泄露易导致大量的水和热能的损失，降低供热系统的输送效率。与此同时，热力管道存在着安全隐患：由于管道老化发生漏气、漏水，或者因为雨后积水或大量污水聚在热力管道周围，不断气化形成大量蒸汽聚集难以疏散，国内外发生过不同程度的热力管道爆炸事件。2007 年 7 月20 的纽约热力管道爆炸，造成多人伤亡和财产损失，交通瘫痪，同时居民误以为是恐怖袭击而造成很大心理影响；国内也发生过多起热力管道爆炸事件，对交通、公共设施或路人的生命安全等造成很大的威胁。

热力管道在使用过程中会受到高温、磨损、物理、化学的作用，加之周边地下工程施工和地面交通动荷载的扰动，热力管道会逐渐产生裂纹、变形、接头损坏等缺陷，进而演变成为断裂、泄露等事故。此外，管段之间焊接质量不高、管道内部压力超过其承受范围、保温层进水导致钢管腐蚀破坏等也严重影响到热力管道的安全运行。由于供热介质温度较高往往使得抢险难度大，而且热水对地下其他公共设施的危害也很大，损失难以估量。由于缺乏稳定可靠的热力管道状态检测技术，使得现有的管理模式缺乏预见性，很多事故都是在管道破坏之后才被发现的。因此，做到防范于未然，实时掌握热力管道的状态信息，对于热力管道的安全运行极其重要。

21世纪新近发展的分布式光纤测温技术，可连续、精确感测沿传感光纤的空间温度场分布，而且所采用的传感光纤具有体积小、重量轻、结构简单、使用方便、耐高压高温和抗电磁干扰等优点，为热力管道在线测温检漏提供了一种全新的技术手段。

分布式光纤测温系统不仅具有普通光纤传感器的优点，还具有对光纤沿线各点温度的分布式传感能力，光纤既是传输信息的导体，又是分布式测量的传感器。它能够连续测量光纤沿线所在处的温度，最大测量距离超过20公里，每个连续感温分段和空间定位精度均达到0.4米的高分辨率，特别适用于需要大范围、连续式温度测量的应用场合。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种热力管道光纤在线检漏系统，定位精确，测量精度高，测温精度不受光缆应力变形影响。

按照本实用新型提供的技术方案，所述热力管道光纤在线检漏系统，包括光纤，其特征是：所述光纤由抑制裹层包裹于管路外表面；所述光纤与脉冲光源和信号采集与处理单元连接，脉冲光源用于发出激光脉冲，信号采集与处理单元对沿光纤温度场进行测量；所述信号采集与处理单元与定位单元连接，定位单元根据沿光纤长度的连续温度曲线进行对泄漏位置进行定位；所述定位单元和报警单元连接，定位单元将泄漏位置信息传输至报警单元，报警单元进行实时报警以及显示泄漏位置。

进一步的，所述光纤采用1根光纤。

进一步的，所述光纤采用多根光纤沿管路的圆周方向布置。

本实用新型所述热力管道光纤在线检漏系统，定位精确，测量精度高，测温精度不受光缆应力变形影响。

附图说明

图1为本实用新型所述热力管道光纤在线检漏系统的原理图。

图2为光纤安装示意图。

附图标记说明：1-光纤、2-抑制裹层、3-管路、4-脉冲光源、5-信号采集与处理单元、6-定位单元、7-报警单元。

具体实施方式

下面结合具体附图对本实用新型作进一步说明。

如图1、图2所示，本实用新型所述热力管道光纤在线检漏系统包括光纤1，光纤1由抑制裹层2包裹于管路3外表面，可以采用1根光纤1也可以采用多根光纤1沿管路3的圆周方向布置；所述光纤1与脉冲光源4和信号采集与处理单元5连接，脉冲光源4用于发出激光脉冲，激光脉冲与光纤1分子相互作用，发生散射，散射有多种，其中拉曼散射是由于光纤分子的热振动，产生一个比光源波长长的斯托克斯光（Stokes）和一个比光源波长短的反斯托克斯光（Anti-Stokes），反斯托克斯光信号的强度与温度有关，斯托克斯光信号与温度无关。从光波导内任何一点的反斯托克斯光信号和斯托克斯光信号强度的比例中，可以得到该点的温度。利用光时域反射技术（OTDR）技术通过光纤中光波的传输速度和背向光回波的时间对这些热点进行定位。信号采集与处理单元5利用这一原理可以实现对沿光纤1温度场的分布式测量。所述信号采集与处理单元5与定位单元6连接，定位单元6根据沿光纤长度的连续温度曲线进行对泄漏位置进行定位；所述定位单元6和报警单元7连接，定位单元6将泄漏位置信息传输至报警单元7，实现实时、准确地报警以及显示泄漏位置。

本实用新型所述热力管道光纤在线检漏系统，以分布式光纤传感系统为核心的自动“ 测控”系统，是运用了现代光学、现代传感器、自动测量及控制和计算机等高新技术以及相关的专用分析软件和通讯网络所组成的一个综合性在线自动监测体系，是对长距离热力管线安全运行状态进行实时快速监测的数字化管理平台和泄漏监测自动报警系统。由于分布式光纤DTS测温系统的感温元件和信号传输线全部为光纤，所以现场不供电，不受电磁干扰和雷击损坏，本安防爆，性能可靠，使用寿命超过50年以上。

与传统传感器相比较，具有许多天然的优势，主要包括：

（1）连续分布式测量：

分布式光纤传感器是真正的分布式测量，可以连续的得到沿着探测光缆几十公里的测量信息，误报和漏报率大大降低，同时实现实时监测。

（2）抗电磁干扰，实现现场无电检测：

光纤本身是石英材料组成的，完全的电绝缘；同时光纤传感器的信号是以光信号为载体的，本征安全，不受任何外界电磁环境的干扰。可以不带电进场，因而消除了在含可燃混合气体的区域可能造成的产生电火花的危险性，可实现现场无电检测，本质安全。

（3）本征防雷：

雷电经常破坏大量电测传感器。光纤传感器由于完全的电绝缘，可以抵抗高电压和高电流的冲击。

（4）测量距离远，适于远程监控：

光纤的两个突出优点就是传输数据量大和损耗小，在无需中继的情况下，可以实现几十公里的远程监测。

（5）灵敏度高，测量精度高：

理论上大多数光纤传感器的灵敏度和测量精度都优于一般的传感器，实际已成熟的产品也证明了这一点。

（6）寿命长、成本低、系统简单：

光纤的材料一般皆为石英玻璃，耐温、耐水、耐腐蚀，正常工作寿命超过50年。一次建设完成后基本可以实现免维护自动化运行，可极大降低整个供热工程的年均运营养护成本，实现热力管道的状态化检修维护。

Claims (3)

1.一种热力管道光纤在线检漏系统，包括光纤（1），其特征是：所述光纤（1）由抑制裹层（2）包裹于管路（3）外表面；所述光纤（1）与脉冲光源（4）和信号采集与处理单元（5）连接，脉冲光源（4）用于发出激光脉冲，信号采集与处理单元（5）对沿光纤（1）温度场进行测量；所述信号采集与处理单元（5）与定位单元（6）连接，定位单元（6）根据沿光纤长度的连续温度曲线进行对泄漏位置进行定位；所述定位单元（6）和报警单元（7）连接，定位单元（6）将泄漏位置信息传输至报警单元（7），报警单元（7）进行实时报警以及显示泄漏位置。

2.如权利要求1所述的热力管道光纤在线检漏系统，其特征是：所述光纤（1）采用1根光纤。

3.如权利要求1所述的热力管道光纤在线检漏系统，其特征是：所述光纤（1）采用多根光纤沿管路（3）的圆周方向布置。