CN211624541U - 具有非金属管道泄漏监测功能的电熔管件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及管道泄漏监测领域，旨在提供一种具有非金属管道泄漏监测功能的电熔管件。该电熔管件包括电阻丝和接线柱，接线柱设于管状的护套中，两个护套分别配置密封件，护套和密封件均为绝缘材质；在其中一个密封件中，设有用于连接接线柱和外部导线的内装导线设有外部导线接入口；所述电阻丝有一部分暴露于电熔管件的内腔中，用作内部监测电极。本实用新型基于电阻监测原理提出的新型电熔接头，可以用于非金属管道系统中产生的流体介质泄漏监控，解决了非金属管道泄漏监测困难的问题。不需要复杂的检测设备，测试方法易于实现，降低了非金属管道泄漏监测的成本。监测电极与接线柱之间通过焊接熔融成一体，密封性和部件强度更好。

Description

具有非金属管道泄漏监测功能的电熔管件

技术领域

本实用新型涉及管道泄漏监测领域，特别涉及一种具有非金属管道泄漏监测功能的电熔管件。

背景技术

管道是能源和水输送的核心设施，是攸关国民经济发展和人类生存的生命线。随着我国能源结构的调整和城市化进程的加速，非金属管道在国家重大工程中有着广泛的运用，如在滩涂和浅海石油工业领域作为高压跨接管，在城市燃气管网中作为燃气输送管道，在核电站中作为冷却水循环管道，同时其也是油井注水管和浅海中低压海洋软管的理想替代品。我国已成为非金属管道产量和需求量最大的国家，应用前景十分广阔。

非金属管道应用场合广泛，服役环境复杂且恶劣，容易受到地形变化和自然灾害产生的外界载荷。在实际使用中，由于非金属管道泄漏产生的资源浪费与安全事故不断发生。据统计我国城市供水管网的水损达到21.5％，北方某些城市的水损甚至达到40％左右。其中管道漏损产生的水损约占50％，造成了严重水资源浪费。用于油气输送的非金属管道，其压力高，口径大，该类型管道的泄漏不止形成动力浪费、污染环境，还会对人们生命财产安全形成威胁。

为解决管道泄漏产生的资源浪费和安全事故，需要建设管道的泄漏监测系统，对管道泄漏状态进行实时监测，及早发现管道泄漏隐患并排除，降低管道的运行维护成本，减少资源的浪费，提高管道的安全性和使用寿命。目前管道泄漏监测的方法主要有：声波检测技术和光纤检测技术。声波检测技术是根据声波在介质中的传播规律来进行泄漏监测及定位的。对于金属压力管道，一旦管道产生泄漏，由于管道内外压力差的作用，介质会从泄漏点以一定的速度流出，形成射流，从而在泄漏点产生声波。该方法在金属管道中已经有比较成功的应用，但是在非金属管道中，由于声波在非金属(塑料)材料中的衰减速度快，传播距离短，系统建设成本大。且该方法受外界的噪声干扰大，产生的误报较多，因此声波检测技术在非金属管道的泄漏中无法适用。光纤检测技术中由于光纤信号受到温度、应变因素的影响难以解耦，且光纤材料易断裂，需要专门维护，限制了其应用。

本实用新型对现有聚乙烯电熔管件进行结构改造，使其降低现有监测非金属泄漏系统的架设成本，提高施工效率。在尽可能减少对现有聚乙烯管件加工工艺、加工设备及模具的改变或改造的基础上，开发出一种适用于非金属管道泄漏检测、监测的电熔管件。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，针对现有技术中的不足，提供一种具有非金属管道泄漏监测功能的电熔管件。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的解决方案是：

提供一种具有非金属管道泄漏监测功能的电熔管件，包括设于电熔管件内部用于焊接的电阻丝，在电熔管件外侧设有两个接线柱，接线柱的底端分别与电阻丝两端相接；所述接线柱设于管状的护套中，两个护套分别配置密封件，护套和密封件均为绝缘材质；在其中一个密封件中，设有用于连接接线柱和外部导线的内装导线设有外部导线接入口；所述电阻丝有一部分暴露于电熔管件的内腔中，用作内部监测电极。

作为一种改进，所述电阻丝沿电熔管件周向环绕，形成两个相连通的加热区域；所述暴露于电熔管件内腔的，是用于连通两个加热区域的电阻丝。

作为一种改进，在电熔管件内壁上设有挡圈或挡块，用于嵌套、焊接管件时在两个管材的端部之间保留间隙；所述暴露于电熔管件内腔中的电阻丝位于挡圈或挡块表面。

作为一种改进，所述挡圈或挡块呈周向的环形。

作为一种改进，在电熔管件的内腔中设置与电阻丝相连的条状电极、块状电极或环状电极；以该条状电极、块状电极或环状电极替代电阻丝，用作内部监测电极。

作为一种改进，所述护套具有内螺纹或外螺纹，所述密封件具有相匹配的外螺纹或内螺纹，护套与密封件通过紧密螺接实现绝缘和密封。

本实用新型所述电熔管件可通过下述方法制备获得，具体包括：

(1)按电熔管件裸露丝的常规生产方式制造电熔接头：电阻丝以原有绕丝工艺缠绕在模芯上形成两侧的加热区域，连接加热区域的电阻丝中段以并丝缠绕方式形成监测电极，然后注塑成型；注塑成型时在电熔管件外侧接线柱的外围形成管状护套，并保证有一部分电阻丝暴露电熔管件的内腔中；或者，

(2)按电熔管件包塑丝的常规生产方式制造电熔接头：将包塑的电阻丝以原有绕丝工艺缠绕在模芯上形成两侧的加热区域，连接加热区域的电阻丝中段除去外层绝缘塑料后以并丝缠绕方式形成监测电极，然后注塑成型；注塑成型时在电熔管件外侧接线柱的外围形成管状护套，并保证有一部分电阻丝暴露电熔管件的内腔中；或者，

(3)按电熔管件后布丝的常规生产方式制造电熔接头：利用模芯注塑成型，在电熔管件外侧接线柱的外围形成管状护套；在电熔管件内部车削形成挡圈或挡块，将电阻丝周向环绕布置在内壁上，并保证有一部分电阻丝暴露电熔管件的内腔中。

制备过程中还包括为两个管状护套配置密封件；护套具有内螺纹或外螺纹，密封件具有相匹配的外螺纹或内螺纹，两者通过紧密螺接实现绝缘和密封；在其中一个密封件中，设有用于连接接线柱和外部导线的内装导线。

实用新型原理描述：

本实用新型巧妙利用电熔焊接的加热电阻丝与接线柱作为泄漏监测的电极，即接线柱在焊接时用于接通电源，完成焊接后用于连接外部导线和内部监测电极；而电阻丝在焊接过程用于产生热量，而焊接后用于连通与内部介质接触的内部监测电极。本实用新型以暴露于电熔管件内部空腔的部分电阻丝(或者与该电阻丝相连的条状电极、块状电极或环状电极)作为内部监测电极，该部分电阻丝由于采用并丝的方式布置，在焊接过程中不直接参与电熔管件与管材直接的焊接。挡圈或挡块的存在用于保留间隙和中间位置定位，同时确保电阻丝、条状电极、块状电极或环状电极暴露于电熔管件内部空腔，能够与内部介质直接接触。

在使用时，将轴向监测电极固定或铺设在管道的正下方；安装完成后，确保内部监测电极与轴向监测电极之间有较好的绝缘性。这样，当管道在环向任何位置发生泄漏时，泄漏的部分流体将沿着管道外壁面流到管道下方的轴向监测电极处，管道泄漏的流体以及管道内的流体使轴向监测电极和内部监测电极导通形成回路，检测电路测量到的电阻值将明显降低，由此监测到管道产生的介质泄漏。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)现有的声波和光纤检测技术难以应用于非金属管道的泄漏监测，本实用新型基于电阻监测原理提出的新型电熔接头，可以用于非金属管道系统中产生的流体介质泄漏监控，解决了非金属管道泄漏监测困难的问题。

(2)鉴于电熔接头在管道安装过程中的大量使用，可以根据管线监测精度需求选择布置、安装本实用新型的新型电熔接头。考虑到制造成本增加并不多，甚至可以全部使用本实用新型的电熔接头。在完成管道安装的同时，根据监测精度需求选取适当的位置进行外部导线连接以布置多个监测子系统，每一个子系统负责其布置范围内的管道泄漏监测。

(3)相比于其他的泄漏监测技术，利用本实用新型所述电熔接头不需要复杂的检测设备，测试方法易于实现，降低了非金属管道泄漏监测的成本。

(4)申请人另案申请的中国发明专利申请“一种用于监测非金属泄漏的系统及方法”(201910804807.3)，其技术方案的实现需要通过在管道上打孔后，将环向监测电极固定在管道壁上，内部监测电极与外部导线之间通过螺纹或者热熔胶密封。与该技术相比，本实用新型利用电熔管件自身结构特点与工作原理，不需要额外的配件和施工工序。在电熔管件焊接过程中，可以将内部监测电极植入管道内部构造；内部监测电极、外部接线柱之间通过电熔管件焊接熔融成一体，密封性和部件强度更好。

(5)本实用新型的电熔管件产品结构改进可以在现有电熔管件的三大类生产工艺中经过简单模芯设计轻松实现，无需对注塑设备进行改造，极大地降低了非金属管道泄漏监测系统的制造、施工与维护成本。

附图说明

图1为本实用新型所述电熔管件的结构及原理示意图；

图2为本实用新型完全密封件(左)和提供接线密封的密封件(右)的结构图；

图3为实施例中的电熔管件工作示意图。

附图标记：1内部监测电极；2接线柱；3护套；4完全密封件；5电阻丝；6挡圈；7提供接线密封的密封件；8外部导线；9热熔胶；10管材；11外部导线；12电阻值检测模块；13轴向监测电极；14螺纹；15铜棒。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述。

本实用新型中具有非金属管道泄漏监测功能的电熔管件，包括设于电熔管件内部用于焊接的电阻丝5，在电熔管件外侧设有两个金属材质的接线柱2，接线柱2的底端分别与电阻丝5两端相接；接线柱2设于绝缘材质的管状护套3中，两个护套3分别配置密封件(完全密封件4和提供接线密封的密封件7)；

电阻丝5沿电熔管件周向环绕，形成两个相连通的加热区域；其中间用于连通两个加热区域的部分暴露于电熔管件的内腔中，作为内部监测电极1。通过在电熔管件内壁上设置周向的环形挡圈6(或挡块)，用于在嵌套、焊接管件时使两个管材10的端部之间保留间隙，确保内部监测电极1位于挡圈6的表面。

作为另一种实施方式，可以在挡圈6的表面设置与电阻丝其相连的条状电极、块状电极或环状电极，并使条状电极、块状电极或环状电极暴露于电熔管件的内腔中；以该条状电极、块状电极或环状电极替代电阻丝并丝方式的监测电极，用作内部监测电极。

护套3具有内螺纹或外螺纹，密封件具有相匹配的外螺纹或内螺纹，护套3与密封件通过紧密螺接实现绝缘和密封。图1、2所示的实施例中，完全密封件4为绝缘材质；密封件7外部为绝缘材质，其内部嵌有铜棒15，铜棒15的内孔紧配接线柱2，铜棒15顶部设有外部导线接入口，提供外部导线11密封紧固接入，导线接入口应确保接线处与安装环境保持绝缘，密封件的外螺纹紧配护套内螺纹。或者，也可以在密封件中设置用于连接接线柱2和外部导线11的内装导线，在密封件7的外部实现导线对接。

产品加工制造方法才示例：

针对电熔管件的三种制造方法：裸露丝生产方法，包塑丝生产方式及后布丝生产方式；

(1)裸露丝生产方式：

改造方法：如图1所示，对产品的模具进行修改，在模具模芯中间加工一段挡槽用于布置内部监测电极1和挡圈6，在模具护套销子上加工一段螺纹用于护套3内螺纹成型。密封件在同一厂家内部适用所有电熔管件，单独开一副密封件模具，根据图2中所示结构进行开发生产。

生产流程：正常工艺生产电熔管件时，在模芯上缠绕电阻丝，当绕至电阻丝中段到达内部监测电极布置区域时，开始紧密缠绕，确保内部监测电极区域内的每根电阻丝处于并丝状态(或在内部监测电极布置区域放入条状电极、块状电极或环状电极，电阻丝经过内部监测电极布置区域时，电阻丝以正常绕丝工艺穿过条状电极、块状电极或环状电极，确保电阻丝和条状电极、块状电极或环状电极的良好接触环境)，绕丝完毕放入模具注塑成型，将接线柱护套销子旋转取出，确保护套内螺纹的完整，一个具有泄漏检测功能的电熔管件主体成型；在生产密封件时，在提供密封接线的密封件型腔中放入铜柱，注塑成型后，确保密封件外螺纹的完整且与电熔管件电极护套外螺纹紧密配合。

(2)包塑丝生产方式：

改造方法：对产品的模具进行修改，在模具模芯中间加工一段挡槽用于布置内部监测电极1和挡圈6，在模具护套销子上加工一段螺纹用于护套3内螺纹成型。密封件在同一厂家内部适用所有电熔管件，单独开一副密封件模具，根据图2中所示结构进行开发生产。

生产流程：正常工艺生产电熔管件时，先对包塑丝中段部分的绝缘层进行处理，将内部监测电极的电阻丝裸露在空气中；然后按常规方式在模芯上缠绕电阻丝，当绕至电阻丝中段到达内部监测电极布置区域时，开始紧密缠绕，确保内部监测电极区域内的每根电阻丝裸露在空气中并处于并丝状态(或在内部监测电极布置区域放入条状电极、块状电极或环状电极，电阻丝经过内部监测电极布置区域时，电阻丝以正常绕丝工艺穿过条状电极、块状电极或环状电极，确保电阻丝和条状电极、块状电极或环状电极的良好接触环境)，绕丝完毕放入模具注塑成型，将接线柱护套销子旋转取出，确保护套内螺纹的完整，一个具有泄漏检测功能的电熔管件主体成型；在生产密封件时，在提供密封接线的密封件型腔中放入铜柱，注塑成型后，确保密封件外螺纹的完整且与电熔管件电极护套外螺纹紧密配合。

(3)后布丝生产工艺：

改造方法：在模具护套销子上加工一段螺纹用于护套3内螺纹成型。密封件在同一厂家内部适用所有电熔管件，单独开一副密封件模具，根据图2中所示结构进行开发生产。

生产流程：在毛坯注塑成型时，确保护套内螺纹的完整；在布丝生产流程中更改布丝工艺，在车削内表面时，在内部监测电极位置车削挡圈高度的台阶，在布丝过程中，布丝刀走到内部监测电极位置时，开始紧密布丝，确保每根电阻丝裸露在空气中并处于并丝状态，布丝结束后，一个具有泄漏检测功能的电熔管件主体成型；在生产密封件时，在提供密封接线的密封件型腔中放入铜柱，注塑成型后，确保密封件外螺纹的完整且与电熔管件电极护套外螺纹紧密配合。

使用方法说明示例：

在按照常规操作方式完成管件焊接后，将电熔管件外部的接线柱2通过密封件和护套3的配套组装实现密封。电熔管件和管材10之间的缝隙以热熔胶的形式进行密封，内部监测电极1、接线柱2、外部导线连接处、管道安装环境保持绝缘。管道安装环境保持绝缘是指管道铺设在土壤中或其它介质情况下，保证电熔管件外部接线柱及接线柱与导线连接处与土壤或其它介质之间为绝缘。

将本实用新型电熔管件用于非金属管道泄漏监测时，将外部轴向监测电极13、内部监测电极1、电阻值检测模块12连通，并与通讯模块组成一个泄漏监测子系统。这样的子系统可以沿着管道分段布置多个，每一个子系统负责其布置范围内的管道泄漏监测，以适应管道系统泄漏监测的精度需求。利用上位机可以同时接收多个泄漏监测子系统传输的监测数据，根据接收的电阻值判断是否发生管道泄漏，以及泄漏点属于哪一个泄漏监测子系统所覆盖的管段。

非金属管道的表面材料为绝缘材料，管道未发生泄漏时，沿管道轴向布置的轴向监测电极13和电熔接头内部的内部监测电极1之间处于绝缘状态，此时电阻值检测模块12测量的电阻值非常大，通常在1000MΩ以上。当管道发生泄漏时，泄漏的部分流体将沿着管道外壁面流到管道下方的轴向监测电极13处，由于水等流体介质具有导电性，管道内的流体以及泄漏的流体使轴向监测电极13和内部监测电极1导通形成回路，电阻值检测模块12测量的电阻值将明显降低，由此监测到管道产生的介质泄漏。电阻值检测模块12测量的电阻值信号通过通讯模块传输至上位机，上位机根据接收的电阻值的变化判断是否发生管道泄漏。

由于管道发生泄漏时电阻值检测模块测量的电阻值会明显降低，为了判断管道是否发生泄漏，需要设置一个特征值R_s，将电阻值检测模块测量的电阻值R_m与该特征值R_s作对比，当电阻值R_m大于该特征值R_s时，认为管路无泄漏；当电阻值R_m小于该特征值R_s时，认为管路发生泄漏，一般可以将特征值R_s设置为待监测非金属管道的绝缘电阻，也可以在塑料管道及监测系统安装后，采用高阻仪对其进行测量，并取测量电阻的10％作为特征值R_s，对于壁厚10mm的SDR11 PE100燃气管道，可取R_s为200MΩ。

Claims (6)

1.一种具有非金属管道泄漏监测功能的电熔管件，包括设于电熔管件内部用于焊接的电阻丝，在电熔管件外侧设有两个接线柱，接线柱的底端分别与电阻丝两端相接；其特征在于，所述接线柱设于管状的护套中，两个护套分别配置密封件，护套和密封件均为绝缘材质；在其中一个密封件中，设有用于连接接线柱和外部导线的内装导线或设有外部导线接入口；所述电阻丝有一部分暴露于电熔管件的内腔中，用作内部监测电极。

2.根据权利要求1所述的电熔管件，其特征在于，所述电阻丝沿电熔管件周向环绕，形成两个相连通的加热区域；所述暴露于电熔管件内腔的，是用于连通两个加热区域的电阻丝。

3.根据权利要求1所述的电熔管件，其特征在于，在电熔管件内壁上设有挡圈或挡块，用于嵌套、焊接管件时在两个管材的端部之间保留间隙；所述暴露于电熔管件内腔中的电阻丝位于挡圈或挡块表面。

4.根据权利要求3所述的电熔管件，其特征在于，所述挡圈或挡块呈周向的环形。

5.根据权利要求1至4任意一项中所述的电熔管件，其特征在于，在电熔管件的内腔中设置与电阻丝相连的条状电极、块状电极或环状电极；以该条状电极、块状电极或环状电极替代电阻丝，用作内部监测电极。

6.根据权利要求1至4任意一项中所述的电熔管件，其特征在于，所述护套具有内螺纹或外螺纹，所述密封件具有相匹配的外螺纹或内螺纹，护套与密封件通过紧密螺接实现绝缘和密封。

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