[发明专利]一种管道保温层下沉镂空特征检测系统及方法

说明书

本发明提供一种管道保温层下沉镂空特征检测系统及方法，包括第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、数据采集器、无线传输器、远程监测终端，用于检测工作管外部包裹的保温层在重力下沉作用下与工作管下端脱离形成的镂空层，温度传感器分别安装于工作管顶端外表面、保温层底端内表面、保温层底端外表面。本发明采用在保温管道的特征位置布置温度测点和无线传输技术，结合保温层传热模型，快速、准确、实时地得到了保温管道中镂空层高度，弥补了对于蒸汽供热管道保温结构变异和镂空层状态认识的不足，为热力管道散热损失的准确计算和热网的安全高效运行调度提供详实的数据支撑。

技术领域

本发明涉及一种管道保温层下沉镂空特征检测系统及方法，属于能源技术领域。

背景技术

供热蒸汽保温管道是构成工业热网的核心基础设施，是实现蒸汽热能有效输送的必要条件，蒸汽保温管道的保温性能直接决定了工业热网系统的能效指标、供热半径等关键技术参数，对于热网的安全经济高效运行意义重大。准确评估保温管道保温性能，对于准确评估热网的散热损失特征建立精确的热网模型具有重要意义。

传统蒸汽热力管道一般采用玻璃纤维、岩棉、硅酸铝等软保温材料，保温材料在使用过程中由于重力作用、进水等原因可能出现保温结构的变异现象，如保温层下沉并出现镂空。这种保温结构的变异对于管道保温性能造成影响，从而影响蒸汽热网系统的散热特性。

现有研究对于保温结构的变异现象有了一定的认识，但是仍然过于片面和脱离实际。在实际测试中发现，保温材料在重力作用下，不仅会出现偏心现象，而且会在管道底部形成一层空气层。更重要的是，这个镂空层结构会随着时间不断变化，导致保温管道的散热过程不仅仅是理想化的导热过程，还存在着热对流、热辐射等更为复杂的传热过程。这就说明，在实际使用过程中保温材料的结构特性变化较为复杂，这也是理论分析的保温管道散热损失要比实际散热值小得多的原因之一。在实际条件下，保温结构镂空层的变化特征无法直接观测。

中国专利201711425052.3提出在热力管道保温层外表面敷设光缆，以实现热力管道保温性能的全程无盲区监测，这种方法可得到保温层外表面的温度变化情况，但无法监测保温结构的变化情况，也无法得到保温结构变异与管道散热性能改变的机理关系。

中国专利201510043224.5提出了一种利用水平热力管道壁面温差检测保温层下沉的方法，但未考虑保温材料下沉时伴随出现的镂空结构对保温散热损失特征的影响。

因此，如何实时准确检测镂空结构特征及其随时间的变化特征，对于准确在线评估保温管道散热损失特征，提高热网散热损失模型的准确性，具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服上述问题，提供一种管道保温层下沉镂空特征检测系统及方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种管道保温层下沉镂空特征检测系统，其包括第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、数据采集器、无线传输器和远程监测终端，用于检测工作管外部包裹的保温层在重力下沉作用下与工作管下端脱离形成的镂空层；第一温度传感器安装于工作管顶端外表面，第二温度传感器安装于保温层底端内表面，第三温度传感器安装于保温层底端外表面；第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器分别于与数据采集器相连，数据采集器经无线传输器与远程监测终端相连。

作为优选，保温层为单层或多层保温结构，其中最里层为软质保温结构，且软质保温层总厚度大于10mm。

作为优选，所述的第二温度传感器和第三温度传感器在同一条半径线上，且镂空层为该半径方向上的镂空特征。

作为优选，所述的第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器视为一组温度传感器，同时有多组温度传感器布置于管道轴向不同位置。