一種保溫層效能實時在線分布式監測方法及系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種保溫層效能實時在線分布式監測方法及系統，主要用于熱力保溫 管道、制冷管道、原油保溫管道及其他需要保溫的保溫層效能的實時在線分布式監測。
【背景技術】
[0002] 熱力保溫管道、原油保溫管道都有保溫層，隨著使用時間的推移，保溫層部分變 形、老化或損壞，導致保溫效能下降甚至達不到技術要求，對于熱力保溫管道，將造成能耗 增加甚至末端溫度達不到技術要求；對于原油管線，輕則造成管線輸送效能下降，重則原油 凝結堵塞管線，引發重大生產事故甚至安全事故。
[0003] 然而，由于這類管線多數埋于地下，管線較長，對于局部保溫層的破損，常規手段 難以找出破損點，即使靠人力進行全線外觀檢查，也難以發現保溫層內部的局部破損點，如 全部更換保溫層，將造成極大的浪費，并影響正常生產，從而造成不必要的損失。如果能實 時在線監測保溫層的性能，及時精確定位保溫層的破損點，將大大降低業主維護管道保溫 的勞動強度及運營成本。
[0004][0005] 上述文獻只采用一根測溫光纖，布設在保溫層的外面，這樣只能得到保溫層外面 沿管道長度上的溫度分布，管道某一點破損或該處保溫層破損，都將導致保溫層外側在該 處的溫度升高，即采用單根光纖難以分辨是管道泄漏還是保溫層性能劣化，這樣會給管道 維修帶來困難。如判定為保溫層損壞時，只準備修復保溫層即可，而如果判斷為管道損壞 時，準備的工作量要比修復保溫層大得多；如果判斷不準確，可能造成維修費用的較大浪 費，因此能夠區分管道破損還是保溫層破損，對業主來說具有實際的經濟價值。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種保溫層效能實時在線分布式監測 方法和裝置，在線監測需要保溫場合保溫層的效能，能夠迅速給出劣化點的具體位置。
[0007] 本發明進一步的目的是提供的監測方法和系統，使得一旦保溫層某一點的性能劣 化或損壞，能夠迅速給出劣化點的劣化程度。
[0008] 本發明提供的保溫層效能實時在線分布式監測方法是：
[0009] 在保溫層的內壁和外壁上分別設置溫度傳感光纜，獲得保溫層內層各設定監測點 的溫度和保溫層外層各設定監測點的溫度T 2，繼而獲得保溫層分布式內外的溫差A T ;
[0010] 通過溫差以實現對保溫側能效的分布式監測。
[0011] 進一步地，在保溫層的內壁和外壁上分別設置連接激光發生器的溫度傳感光纜， 分別采集保溫層內層各設定監測點的位置和該位置上的高溫溫度1\和保溫層外層各設定 監測點的的位置和該位置上的低溫溫度T2;繼而將保溫層內外兩側采集的位置和該位置上 的溫度信號傳給各自的溫度解調器處理，獲得保溫層的內外兩側的兩條溫度分布曲線；再 將兩條溫度分布曲線的信號傳給數據處理器處理，進行差分，獲得保溫層各設定監測點分 布式內外的溫差A T，輸出該分布式溫差AT信號；通過溫差AT以實現對保溫層效能的分 布式監測。
[0012] 進一步地，可在所述數據處理器處理，通過分布式保溫層內外溫差計算出分布式 保溫層導熱系數，輸出分布式該導熱系數信號，以此實現分布式保溫層的保溫效能監測。
[0013] 本發明提供的保溫層效能實時在線分布式監測方法可以用于保溫管路中，例如熱 力管道、原油保溫管道等，也可以用于面型保溫層中，例如冷庫或恒溫大棚等。
[0014] 對于保溫管路，在保溫層的內壁和外壁上分別設置所述溫度傳感光纜，獲得保溫 層內層沿管道長度方向上各設定監測點的溫度和保溫層外層各設定監測點的溫度T 2，繼 而獲得保溫層沿管道長度方向上的分布式內外的溫差AT或導熱系數，以此實現分布式保 溫層的保溫效能監測。
[0015] 對于面型保溫層，在保溫層的內壁和外壁上分別設置溫度傳感光纜，獲得保溫層 內層在保溫層表面上各設定監測點的溫度和保溫層外層各設定監測點的溫度T 2，繼而獲 得保溫層上的面分布式內外的溫差AT或導熱系數，以此實現分布式保溫層的保溫效能監 測。
[0016] 本發明的監測方法用于制冷領域保溫層效能的監測，通過合理的布設差溫光纜， 可監測面型保溫層平面、曲面保溫層效能的監測。
[0017] 具體地，計算保溫層導熱系數的原理是：
[0018] 對于輸送管路，設保溫層內側溫度，保溫層外側溫度T2，保溫層厚度為b，保溫層 的導熱系數為A，根據傅里葉定律，該保溫層單位面積的傳熱速率為：
[0021] 通過（2)式可知，保溫層的導熱系數反比于保溫層內外側的溫差，對于一個穩態 的熱傳導系統，系統的熱傳導速率q是恒定的，當導熱系數變大時，說明保溫層性能變差， 以保溫層的溫差或導熱系數為基準，可以評估保溫層的劣化程度。
[0022] 對于面型保溫層，計算原理相同，設定保溫層內的各點溫度恒定，傳熱速率q也是 恒定的，當導溫差變小或熱系數變大時，說明保溫層性能變差，以保溫層的導熱系數為基 準，可以評估保溫層的劣化程度。
[0023] 另外，還輸出高溫溫度1\的溫度分布曲線，以此監測管道或面型保溫層內部器壁 是否破損。如果是保溫層內側在該點的溫度明顯升高或降低，說明該處管道或器壁破裂。
[0024] 通過導熱系數進行監測，比用分布式溫差進行監測更加直觀，也更加精確。
[0025] 進一步地，在數據處理器中相對于所述分布式溫差或分布式導熱系數，設置溫差 或導熱系數報警閾值，報警器的信號輸入端獲取數據處理器的閾值報警信號，并可啟動報 警裝置以實現保溫層效能失效位置的精確定位。
[0026] 通過設定報警閾值，當監測哪一設定點的溫差或導熱系數達到該設定閾值，即啟 動報警裝置，并給出該點的具體位置。
[0027] 對于閾值報警，可以對被監測區域進行分區監測，每個區域可以單獨設定報警閾 值。
[0028] 對于一個區域或不同區域，所述設定閾值可以是相同的，也可以是不同的。
[0029] 對于同一個區域，也可以設置幾個報警閾值。
[0030] 對于同一個區域，幾個報警閾值連接報警裝置可以是不同的形式，最小的閾值和 最大的閾值以及其間的若干閾值對應的報警形式不同，以區分保溫層劣化程度。
[0031] 所述設定監測點的間距，可以設定為0. 5-2米，優選為1米。
[0032] 本發明提供的保溫層效能實時在線分布式監測系統，包括一激光發生器、兩根溫 度傳感光纜和一信號處理系統，兩根所述溫度傳感光纜連接所述激光發生器，還連接所述 信號處理系統，該信號處理系統使得兩根溫度傳感光纜測得的各設定監測點上的溫度解調 為分布式溫度曲線，在經過差分形成分布式溫差分布式曲線，并輸出該溫差數據；兩根所 述溫度傳感光纜分別布設于保溫層的內側和外側。
[0033] 上述信號處理系統中還可以用溫差分布式曲線通過傅里葉定律得到若干導熱系 數，并輸出該導熱系數。
[0034] 具體地，所述激光發生器，通過分支器和至少兩只環形器連接，所述信號處理系統 包括至少一個溫差計算單元，該溫差計算單元包括至少兩個溫度解調器和一個數據處理 器；每個所述環形器與一個所述溫度傳感光纜和一個溫度解調器相連，所述溫度解調器的 信號輸出端與數據處理器相連。
[0035] 數據處理器的工作原理是：所述溫度解調器對相應的所述溫度傳感光纜返回的光 信號進行處理得到各設定監測點位置上的溫度，即獲得溫度分布曲線，所述數據處理器對 于兩根所述溫度傳感光纜得到的溫度分布曲線進行差分而得到各設定監測點位置上的溫 差，即分布式溫差曲線。
[0036] 進一步地，通過所述數據處理器對分布式溫差曲線進行處理，獲得保溫層的分布 式導熱系數。
[0037] 在信號處理系統中，包括光信號處理系統和/或電信號處理系統，并內置算法軟 件以算出溫差分布曲線或導熱系數，信號處理系統中的溫度解調器以及數據處理器屬于現 有技術，此處不贅述。
[0038] 所述信號處理系統還可以包括報警裝置，其信號輸入端連接所述數據處理器的信 號輸出端，該報警裝置設定報警閾值，使得當所述溫差分布曲線上設定監測點的溫差和/ 或導熱系數達到設定閾值時啟動而報警。
[0039] 所述報警器可以有若干種，對應所設的各個設定閾值，最小的閾值和最大的閾值 以及其間的若干閾值對應的報警形式不同，以區分保溫層劣化程度。
[0040] 具體地，所述溫度解調器是分布式測溫系統，該分布式測溫系統優選是分布式拉 曼測溫系統。
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