一种保温层效能实时在线分布式监测系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及一种保温层效能实时在线分布式监测方法及系统，主要用于热力 保温管道、制冷管道、原油保温管道及其他需要保温的保温层效能的实时在线分布式监测。
【背景技术】
[0002] 热力保温管道、原油保温管道都有保温层，随着使用时间的推移，保温层部分变 形、老化或损坏，导致保温效能下降甚至达不到技术要求，对于热力保温管道，将造成能耗 增加甚至末端温度达不到技术要求；对于原油管线，轻则造成管线输送效能下降，重则原油 凝结堵塞管线，引发重大生产事故甚至安全事故。
[0003] 然而，由于该类管线多数埋于地下，管线较长，对于局部保温层的破损，常规手段 难W找出破损点，即使靠人力进行全线外观检查，也难W发现保温层内部的局部破损点，如 全部更换保温层，将造成极大的浪费，并影响正常生产，从而造成不必要的损失。如果能实 时在线监测保温层的性能，及时精确定位保温层的破损点，将大大降低业主维护管道保温 的劳动强度及运营成本。
[0004][0005] 上述文献只采用一根测温光纤，布设在保温层的外面，该样只能得到保温层外面 沿管道长度上的温度分布，管道某一点破损或该处保温层破损，都将导致保温层外侧在该 处的温度升高，即采用单根光纤难W分辨是管道泄漏还是保温层性能劣化，该样会给管道 维修带来困难。如判定为保温层损坏时，只准备修复保温层即可，而如果判断为管道损坏 时，准备的工作量要比修复保温层大得多；如果判断不准确，可能造成维修费用的较大浪 费，因此能够区分管道破损还是保温层破损，对业主来说具有实际的经济价值。 【实用新型内容】
[0006] 本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种保温层效能实时在线分布式 监测装置，在线监测需要保温场合保温层的效能，能够迅速给出劣化点的具体位置。
[0007] 本实用新型进一步的目的是提供的监测系统，使得一旦保温层某一点的性能劣化 或损坏，能够迅速给出劣化点的劣化程度。
[000引本实用新型提供的保温层效能实时在线分布式监测系统，包括一激光发生器、两 根温度传感光缆和一信号处理系统，两根所述温度传感光缆连接所述激光发生器，还连接 所述信号处理系统，该信号处理系统使得两根温度传感光缆测得的各设定监测点上的温度 解调为分布式温度曲线，在经过差分形成分布式温差分布式曲线，并输出该温差数据；两根 所述温度传感光缆分别布设于保温层的内侧和外侧。
[0009] 上述信号处理系统中还可W用温差分布式曲线通过傅里叶定律得到若干导热系 数，并输出该导热系数。
[0010] 具体地，所述激光发生器，通过分支器和至少两只环形器连接，所述信号处理系统 包括至少一个温差计算单元，该温差计算单元包括至少两个温度解调器和一个数据处理 器；每个所述环形器与一个所述温度传感光缆和一个温度解调器相连，所述温度解调器的 信号输出端与数据处理器相连。
[0011] 使用本实用新型提供的保温层效能实时在线分布式监测系统监测方法是：
[0012] 在保温层的内壁和外壁上分别设置温度传感光缆，获得保温层内层各设定监测点 的温度Ti和保温层外层各设定监测点的温度T2,继而获得保温层分布式内外的温差AT;
[0013] 通过温差W实现对保温侧能效的分布式监测。
[0014] 进一步地，在保温层的内壁和外壁上分别设置连接激光发生器的温度传感光缆， 分别采集保温层内层各设定监测点的位置和该位置上的高温温度Ti和保温层外层各设定 监测点的的位置和该位置上的低温温度T,;继而将保温层内外两侧采集的位置和该位置上 的温度信号传给各自的温度解调器处理，获得保温层的内外两侧的两条温度分布曲线；再 将两条温度分布曲线的信号传给数据处理器处理，进行差分，获得保温层各设定监测点分 布式内外的温差at,输出该分布式温差AT信号；通过温差ATW实现对保温层效能的分 布式监测。
[0015] 进一步地，可在所述数据处理器处理，通过分布式保温层内外温差计算出分布式 保温层导热系数，输出分布式该导热系数信号，W此实现分布式保温层的保温效能监测。
[0016] 本实用新型提供的保温层效能实时在线分布式监测系统可W用于保温管路中，例 如热力管道、原油保温管道等，也可W用于面型保温层中，例如冷库或恒温大棚等。
[0017] 对于保温管路，在保温层的内壁和外壁上分别设置所述温度传感光缆，获得保温 层内层沿管道长度方向上各设定监测点的温度Ti和保温层外层各设定监测点的温度T2,继 而获得保温层沿管道长度方向上的分布式内外的温差at或导热系数，W此实现分布式保 温层的保温效能监测。
[001引对于面型保温层，在保温层的内壁和外壁上分别设置温度传感光缆，获得保温层 内层在保温层表面上各设定监测点的温度Ti和保温层外层各设定监测点的温度T2,继而获 得保温层上的面分布式内外的温差at或导热系数，W此实现分布式保温层的保温效能监 测。
[0019] 本实用新型的监测系统用于制冷领域保温层效能的监测，通过合理的布设差温光 缆，可监测面型保温层平面、曲面保温层效能的监测。
[0020] 具体地，计算保温层导热系数的原理是：
[0021] 对于输送管路，设保温层内侧温度Ti，保温层外侧温度T2,保温层厚度为b，保温层 的导热系数为A，根据傅里叶定律，该保温层单位面积的传热速率为；
[0024] 通过（2)式可知，保温层的导热系数反比于保温层内外侧的温差，对于一个稳态 的热传导系统，系统的热传导速率q是恒定的，当导热系数变大时，说明保温层性能变差，W保温层的温差或导热系数为基准，可W评估保温层的劣化程度。
[0025] 对于面型保温层，计算原理相同，设定保温层内的各点温度恒定，传热速率q也是 恒定的，当导温差变小或热系数变大时，说明保温层性能变差，W保温层的导热系数为基 准，可W评估保温层的劣化程度。
[0026] 另外，还输出高温温度Ti的温度分布曲线，W此监测管道或面型保温层内部器壁 是否破损。如果是保温层内侧在该点的温度明显升高或降低，说明该处管道或器壁破裂。
[0027] 通过导热系数进行监测，比用分布式温差进行监测更加直观，也更加精确。
[002引进一步地，在数据处理器中相对于所述分布式温差或分布式导热系数，设置温差 或导热系数报警阔值，报警器的信号输入端获取数据处理器的阔值报警信号，并可启动报 警装置W实现保温层效能失效位置的精确定位。
[0029] 通过设定报警阔值，当监测哪一设定点的温差或导热系数达到该设定阔值，即启 动报警装置，并给出该点的具体位置。
[0030] 对于阔值报警，可W对被监测区域进行分区监测，每个区域可W单独设定报警阔 值。
[0031] 对于一个区域或不同区域，所述设定阔值可W是相同的，也可W是不同的。
[0032] 对于同一个区域，也可W设置几个报警阔值。
[0033] 对于同一个区域，几个报警阔值连接报警装置可W是不同的形式，最小的阔值和 最大的阔值W及其间的若干阔值对应的报警形式不同，W区分保温层劣化程度。
[0034] 所述设定监测点的间距，可W设定为0. 5-2米，优选为1米。
[0035] 数据处理器的工作原理是；所述温度解调器对相应的所述温度传感光缆返回的光 信号进行处理得到各设定监测点位置上的温度，即获得温度分布曲线，所述数据处理器对 于两根所述温度传感光缆得到的温度分布曲线进行差分而得到各设定监测点位置上的温 差，即分布式温差曲线。
[0036] 进一步地，通过所述数据处理器对分布式温差曲线进行处理，获得保温层的分布 式导热系数。
[0037] 在信号处理系统中，包括光信号处理系统和/或电信号处理系统，并内置算法软 件W算出温差分布曲线或导热系数，信号处理系统中的温度解调器W及数据处理器属于现 有技术，此处不寶述。
[003引所述信号处理系统还可W包括报警装置，其信号输入端连接所述数据处理器的信 号输出端，该报警装置设定报警阔值，使得当所述温差分布曲线上设定监测点的温差和/ 或导热系数达到设定阔值时启动而报警。
[0039] 所述报警器可W有若干种，对应所设的各个设定阔值，最小的阔值和最大的阔值W及其间的若干阔值对应的报警形式不同，W区分保温层劣化程度。
[0040] 具体地，所述温度解调器是分布式测温系统，该分布式测温系统优选是分布式拉 曼测温系统。
[0041] 对于保温管道，两根温度传感光缆设置在管道外壁和保温层外壁上，对于面型保 温层，两根感温光纤设于冷库或大棚的保温层的内外两个侧面上。在管道外壁和保温层外 壁或面型保温层内外两侧面上温度传感光缆的敷设结构可W是如下几种形式中的一种或 几种的组合：
[0042] 1.直线型设置，该类型较多适用于保温管路中，即温度传感光缆的轴线与管道轴 线平行地设置。
[0043] 2.螺旋线型设置，该类型较多适用于保温管路中，即温度传感光缆W设定的螺距 螺旋地缠绕在管壁上或保温层外壁上。
[0044] 3.S型设置，该类型较多适用于直径较大的保温管路中，也可W用于面型保温层， 即光缆曲折地设置在管壁上或保温层外壁上，或者是曲折地设置在面板保温层的内外两侧 壁面上。
[0045] 在管外壁和保温层外壁上设置温度传感光缆，根据管直径的大小