CN212643786U - 具有断丝在线监测功能的智能pccp管 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种PCCP管的在线电磁检测系统，该系统包括：激励源电路，用于产生大功率低频交流信号；智能监测层，设在PCCP管的预应力钢丝层和保护层之间，智能监测层内封装有：激励线圈，用于在激励信号的激发下产生低频交变磁场；磁传感器阵列，用于获取磁探信号并将磁探信号传输给信号处理系统；信号处理系统，用于对磁探信号进行处理并将磁探信号转化为数字信号，并将数字信号传输给主控电脑；主控电脑，用于调整激励源电路的参数、根据数字信号的变化情况判PCCP管的预应力钢丝层是否出现断丝的问题。本实用新型降低了数据采集基站要求，降低日常监测成本，提高了检测效率，检测断丝无需停水或减压，可以实现对已存在断丝的检测和评估。

Description

具有断丝在线监测功能的智能PCCP管

技术领域

本实用新型涉及一种混凝土管，尤其涉及一种具有断丝在线监测功能的智能PCCP管。

背景技术

预应力钢筒混凝土管(pre-stressed concrete cylinder pipe，PCCP)是指在带钢筒的混凝土管芯上螺旋缠绕高强钢丝并覆盖砂浆保护层而制成的管材，具有寿命长、防渗漏等优点。广泛应用于长间隔输水干线、压力倒虹吸、城市供水工程、产业有压输水管线、电厂循环水工程下水管道、压力排污干管等方面。PCCP的强度取决于高强钢丝，钢丝在管芯上产生均匀的预应力，能够抵偿由内压和外荷载产生的拉应力。但运行过程中，多种原因会造成钢丝损伤或腐蚀，进而出现断裂，引起管道强度下降，最终导致爆管等事故发生。因此针对PCCP断丝的检测技术就显得十分重要。目前最为传统和常用的预应力钢筒混凝土管的检测存在以下缺点：1.预应力钢筒混凝土管的断丝检测目前停留在需要停用检测，需要将正常运行的管道系统进行停用，排空处理后进行检测；2.采用探伤式检测，需要间隔一定时间后进行一次检测，检测速度慢，不能实时了解管材应力状况；3.不能及时发现管道运行过程中的隐患。

针对上述问题，专利号为CN206234495U的实用新型专利公开了一种带有断丝检测的内衬式预应力钢筒混凝土管，包括由内到外依次设置的内层混凝土层、钢筒和外层水泥砂浆保护层，钢筒外面缠绕有预应力钢丝，预应力钢丝上贴有应力检测装置，应力检测装置联有引线外接外部的应力显示装置。在本实用新型管中，直接把应力实时检测装置内置到预应力钢筒混凝土管里面，实时对预应力钢筒混凝土管的进行检测，不再需要开挖、停用管道进行检测，极大地降低了预应力钢筒混凝土管运营维护的成本。然而，上述技术方案中，应力检测装置是直接贴在预应力钢丝上的，其暴露在外混凝土层和保护层之间，此时，应力检测装置周围的环境存在不确定性，比如，应力检测装置周围的灰尘、静电等因素，都有可能影响检测的结果。

实用新型内容

本实用新型的目的在于现有技术中应力检测装置直接贴在预应力钢丝层上，可能会影响检测结果的问题，提出一种具有断丝在线监测功能的智能PCCP管。

为了达到目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型涉及一种具有断丝在线监测功能的智能PCCP管，包括由内到外依次设置的内混凝凝土层、钢筒层、外混凝土层、预应力钢丝层和保护层，所述的预应力钢丝层和保护层之间还设有智能监测层，智能监测层内封装有用于产生交变磁场的激励线圈和用于获取磁探信号的磁传感器装置，激励线圈和磁传感器装置均配有用于信号传输的线缆，线缆延伸至保护层外。

优选地，所述的磁传感器装置包括多个设置在PCCP管不同位置，从而获取PCCP管不同位置磁探信号的磁传感器，形成磁传感器阵列。

优选地，所述的磁传感器的排布方式采用沿PCCP管轴线水平放置的方式、沿水平方向在PCCP管不同管壁高度斜向放置或交叉的放置方式、围绕PCCP管管壁一周或围绕部分圆周的放置方式、水平放置和圆周围绕放置相结合的网格放置方式、斜向放置或交叉放置和圆周围绕放置相结合的网格放置方式中的一种。

优选地，所述的激励线圈采用由金属导线绕制而成的柔性线圈，激励线圈为圆形螺旋线圈、正方形螺旋线圈、长方形螺旋线圈、椭圆形螺旋线圈或菱形螺旋线圈中的一种。

优选地，所述的钢筒层的两端分别设有相互配合的承口和插口，相邻智能PCCP管连接时，承口和插口相互配合，并在承口和插口的交界处设置密封橡胶圈进行密封。

优选地，所述的智能监测层包括柔性PVC内层和柔性PVC外层，柔性PVC内层和柔性PVC外层的四周相互连接形成密封结构。

采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

1.本实用新型涉及的具有断丝在线监测功能的智能PCCP管内设有智能监测层，智能检测层包括柔性PVC内层和柔性PVC外层，柔性PVC内层和柔性PVC外层的四周相互连接形成密封结构，激励线圈和磁传感器装置封装于智能监测层，智能监测层起到防尘、防静电等作用，减少外界因素对检测结果造成的影响，提高检测的准确性。

2.本实用新型激励线圈和磁传感器上的线缆引出于保护层，方便后续连接监测设备，检测断丝时无需停水或减压，可在PCCP管正常工作时同时进行整个PCCP管的断丝情况进行检测，便于形成PCCP管断丝的预警系统。

附图说明

图1是PCCP管的结构示意图；

图2是智能监测层展开状态的结构示意图；

图3是相邻PCCP管相互连接的示意图。

标注说明：1-内混凝土层，2-钢筒层，3-外混凝土层，4-预应力钢丝层，5-智能监测层，6-保护层，7-激励线圈，8-磁传感器，9-线缆，10-承口，11-插口，12-密封橡胶圈。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合实施例对本实用新型作详细描述，以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

参照附图1所示，本实用新型涉及的一种具有断丝在线监测功能的智能PCCP管，包括由内到外依次设置的内混凝凝土层1、钢筒层2、外混凝土层3、预应力钢丝层4和保护层6，所述的预应力钢丝层4和保护层6之间还设有智能监测层5，所述的智能监测层包括柔性PVC内层和柔性PVC外层，柔性PVC内层和柔性PVC外层的四周相互连接形成密封结构。

参照附图2所示，智能监测层内封装有用于产生交变磁场的激励线圈7和用于获取磁探信号的磁传感器装置；参照附图2和3所示，激励线圈7和磁传感器装置均配有用于信号传输的线缆，线缆延伸至保护层外。

所述的磁传感器装置包括多个设置在PCCP管不同位置，从而获取PCCP管不同位置磁探信号的磁传感器8，形成磁传感器阵列，磁传感器8的排布方式采用沿PCCP管轴线水平放置的方式、沿水平方向在PCCP管不同管壁高度斜向放置或交叉的放置方式、围绕PCCP管管壁一周或围绕部分圆周的放置方式、水平放置和圆周围绕放置相结合的网格放置方式、斜向放置或交叉放置和圆周围绕放置相结合的网格放置方式中的一种，一般情况下采用沿PCCP管轴线水平放置的方式。

所述的激励线圈7采用由金属导线绕制而成的柔性线圈，激励线圈为圆形螺旋线圈、正方形螺旋线圈、长方形螺旋线圈、椭圆形螺旋线圈或菱形螺旋线圈中的一种，一般情况下采用圆形螺旋线圈，激励线圈的内径23cm，外径30cm，线圈匝数为500，激励线圈位于管道轴线中心。

结合附图3所示，所述的钢筒层2的两端分别设有相互配合的承口10和插口11，便于相邻的智能PCCP管对接，相邻智能PCCP管连接时，承口10和插口相11互配合，并在承口10和插口11的交界处设置密封橡胶圈12进行密封。

本实用新型涉及的具有断丝在线监测功能的智能PCCP管的制作方法包括：

步骤1：承、插口接头加工，智能PCCP管接头采用承口、插口形式通过橡胶圈密封连接，承口钢环和插口钢环是管材连接、止水的重要部件，承插口钢板型材经剪切下料、卷圆焊接、承口钢环轧边成型、承口和插口钢环胀圆等工序，承插口钢环达到规定的配合精度。

步骤2：钢筒层2焊制，钢筒层2是管体防渗的主要部分，钢筒层2焊制可采用直缝搭接焊接和螺旋焊接两种成型工艺，螺旋焊接工艺是将薄钢板开卷、清边，在自动螺旋焊机上装配承插口钢环，采用先进的美国林肯埋弧焊机系统进行螺旋焊接，成型钢筒按设计要求进行静水压检验，经打压试验合格即为合格产品。

步骤3：内混凝土层1和外层混凝土层3成型，内混凝土层1和外层混凝土层3是管道承受内水压和外荷载的主要部分，钢筒层2制好后吊入模具中，浇筑混凝土，钢筒层2镶嵌在混凝土之中，经过高频强力震动，使混凝土密实成型，经过蒸汽养护、脱模后进入缠丝工序。

步骤4：缠绕预应力钢丝层4，缠绕预应力钢丝层4是PCCP制作重要质量控制点，将混凝土管芯吊至缠丝机工作台，预应力钢丝以设计规定的拉应力和间距螺旋状缠绕在管芯上，形成预应力钢丝层4，缠丝过程中同时喷涂水泥净浆。

步骤5：制作智能监测层5，利用非金属绝缘材料(如柔性PVC)制成智能监测层5的内层和外层，而后在内层上根据在线监测需求在特定位置胶粘激励线圈7和磁传感器8(如附图2)，各器件的供电电缆和数据线引出到一端，覆盖外层进行封装，测试监测层密封性，在钢丝层外喷涂水泥净浆的同时将监测层缠绕包覆在钢丝层外，注意在承插口出引出各类线缆，以便后续监测设备的连接。

步骤6：制作浆保护层6，保护层为水泥砂浆层，保护层6对智能监测层5起保护作用，砂浆喷涂前，首先向管芯表面喷涂按规定比例拌制的水泥净浆，然后采用水泥砂浆辊射机高速喷涂砂浆保护层，保护层经检测达到要求后进行养护。

以上结合实施例对本实用新型进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (6)

1.一种具有断丝在线监测功能的智能PCCP管，包括由内到外依次设置的内混凝凝土层、钢筒层、外混凝土层、预应力钢丝层和保护层，其特征在于：所述的预应力钢丝层和保护层之间还设有智能监测层，智能监测层内封装有用于产生交变磁场的激励线圈和用于获取磁探信号的磁传感器装置，激励线圈和磁传感器装置均配有用于信号传输的线缆，线缆延伸至保护层外。

2.根据权利要求1所述的具有断丝在线监测功能的智能PCCP管，其特征在于：所述的磁传感器装置包括多个设置在PCCP管不同位置，从而获取PCCP管不同位置磁探信号的磁传感器，形成磁传感器阵列。

3.根据权利要求2所述的具有断丝在线监测功能的智能PCCP管，其特征在于：所述的磁传感器的排布方式采用沿PCCP管轴线水平放置的方式、沿水平方向在PCCP管不同管壁高度斜向放置或交叉的放置方式、围绕PCCP管管壁一周或围绕部分圆周的放置方式、水平放置和圆周围绕放置相结合的网格放置方式、斜向放置或交叉放置和圆周围绕放置相结合的网格放置方式中的一种。

4.根据权利要求1所述的具有断丝在线监测功能的智能PCCP管，其特征在于：所述的激励线圈采用由金属导线绕制而成的柔性线圈，激励线圈为圆形螺旋线圈、正方形螺旋线圈、长方形螺旋线圈、椭圆形螺旋线圈或菱形螺旋线圈中的一种。

5.根据权利要求1所述的具有断丝在线监测功能的智能PCCP管，其特征在于：所述的钢筒层的两端分别设有相互配合的承口和插口，相邻智能PCCP管连接时，承口和插口相互配合，并在承口和插口的交界处设置密封橡胶圈进行密封。

6.根据权利要求1所述的具有断丝在线监测功能的智能PCCP管，其特征在于：所述的智能监测层包括柔性PVC内层和柔性PVC外层，柔性PVC内层和柔性PVC外层的四周相互连接形成密封结构。

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