技术特征：
1.一种智慧型低能耗管网输送装置及其控制系统，其特征是，它包括：一智慧型预制架空蒸汽保温管，该智慧型预制架空蒸汽保温管包括工作钢管本体、滑动摩擦层、至少1层硬质保温层、至少一层反射层、发泡防水保温层、光纤导管和螺旋外护层，适用于管道内介质温度范围为0℃~+650℃，每9-12米为一段，多段相互连接形成管网；所述滑动摩擦层为纳米气凝胶毡并包裹于蒸汽管道本体外部；所述硬质保温层为轻质硅酸钙，包裹于滑动摩擦层外部，厚度为40~80mm；根据蒸汽管道内介质温度的不同，包裹1层或多层；所述反射层为反射铝箔，包裹于每一层硬质保温层外部；所述螺旋外护层为铝合金板，包裹于发泡防水保温层外部；所述铝合金板厚度为0.4~0.8mm，由机械咬边密封螺旋而成；所述光纤导管为pvc管，内/外径为4/6mm，固定于螺旋外护层内壁；所述发泡防水保温层为聚异氰脲酸酯（pir），在螺旋外护层与最外一层硬质保温层之间填充发泡而成；一智慧型预制低温保冷管，该智慧型预制低温保冷管包括工作钢管本体、纳米介孔纤维毡、剪力隔断块、喷涂保冷层、次防潮层、光纤导管、有机外护层，适用于管道内介质温度范围为-196℃~+130℃，每9-12米为一段，多段相互连接形成管网；所述纳米介孔纤维毡包裹于钢管本体外部，厚度为8~10mm；所述剪力阻断块为高密度pir，形状为两片对接圆环；所述圆环宽度为300~600mm，高度为30~50mm，粘接于钢管本体外部，粘接强度≥300kpa；所述喷涂保冷层为喷涂成型pir（pt-pir），所述pt-pir喷涂于纳米介孔纤维毡外部；所述次防潮层为pap铝箔，螺旋缠绕于pt-pir外部；每层pt-pir外部均应缠绕次防潮层；所述光纤导管布置于最后一层次防潮层外部；所述光纤导管为pvc管，内/外径为4/6mm；所述有机外护层为玻璃钢，由玻璃纤维和树脂以自动缠绕层积工艺聚合而成的高强度外护层，厚度为2～4mm；一可视化服务管理平台，该可视化服务管理平台包括：设备层、采集层、运行层和服务管理层，分别对应的管理任务为智能感知、智能采集、智能检测与分析、运营维护与决策；在检测、监测与分析的基础上，通过人工智能技术、大数据分析技术、数据挖掘技术的引入，提升管网设备的智能化水平。2.根据权利要求1所述的智慧型低能耗管网输送装置及其控制系统，其特征是，所述纳米气凝胶毡密度为160~220kg/m3，最高使用温度为700℃，厚度为8~12mm；25℃时导热系数≤0.018w/(m
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k)，300℃时导热系数≤0.031w/(m
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k)，500℃时导热系数≤0.069 w/(m
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k)；加热永久线变化（650℃，24h）≤0.6%，压缩强度（25%变形）≥145kpa，压缩回弹率（100kpa,5min）≥96%，振动质量损失率≤0.4%。3.根据权利要求1所述的智慧型低能耗管网输送装置及其控制系统，其特征是，所述轻质硅酸钙密度为140~270 kg/m3，最高使用温度为650℃；100℃时导热系数≤0.056w/(m
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k)，抗压强度≥0.6mpa，线收缩率≤1.8%。4.根据权利要求1所述的智慧型低能耗管网输送装置及其控制系统，其特征是，所述反射铝箔表面铝箔层厚度≥12μm，反射率≥0.97。5.根据权利要求1所述的智慧型低能耗管网输送装置及其控制系统，其特征是，所述pir密度为80~120kg/m3，最高使用温度为130℃；20℃时导热系数≤0.020w/(m
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k)，吸水率≤2.0%，抗压强度≥500kpa，水蒸气透过率（23℃，50%rh）≤0.75%，氧指数≥30；所述光纤导管沿管道轴线至少布置一条通道，当布置多条通道时，沿周向均匀布置；光纤导管优先布置在管道顶部或45度方向。
6.根据权利要求1所述的智慧型低能耗管网输送装置及其控制系统，其特征是，所述纳米介孔纤维毡的使用温度为-196℃~+350℃，-130℃时导热系数≤0.015w/(m
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k)，-165℃时导热系数≤0.012 w/(m
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k)；线收缩率（-196℃液氮，24h）≤0.5%，质量吸湿率（温度50℃，湿度95%）≤0.2%，抗拉强度≥200kpa。7.根据权利要求1所述的智慧型低能耗管网输送装置及其控制系统，其特征是，所述所述hd-pir表观芯密度≥320kg/m3，21℃抗压强度≥6mpa，-165℃抗压强度≥14mpa，21℃时导热系数≤0.035 w/(m
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k)，-165℃时导热系数≤0.030w/(m
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k)，吸水率（20℃）＜0.5%，闭孔率≥99%，水蒸气透过率（38℃，100%rh）≤0.9g/(m2·
h)；所述pt-pir单次喷涂厚度为30～80mm，可分多层喷涂，直至达到设计要求的保冷层单层厚度和层数；所述pt-pir密度为60~100 kg/m3，最高使用温度为130℃；20℃时导热系数≤0.019w/(m
·
k)，吸水率≤2.0%，抗压强度≥290kpa，水蒸气透过率（23℃，50%rh）≤0.75%，氧指数≥30，线膨胀系数≤50
×
10-6
mm/mm
·
℃；所述pt-pir喷涂成型后应切削找平，表面平整度≤1mm。8.根据权利要求1所述的智慧型低能耗管网输送装置及其控制系统，其特征是，所述光纤导管沿管道轴线至少布置一条通道，当布置多条通道时，优选沿周向均匀布置；作为优选，光纤导管优先布置在管道顶部或45度方向。9.根据权利要求1所述的智慧型低能耗管网输送装置及其控制系统，其特征是，所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维，单丝直径为3～10μm，每千米纱的重量≥4800g；所述树脂为聚酯树脂。10.根据权利要求1所述的智慧型低能耗管网输送装置及其控制系统，其特征是，所述设备层包括流量传感器、温度传感器、压力传感器和多功能光纤：所述流量传感器、温度传感器、压力传感器安装于智慧型预制架空蒸汽保温管或智慧型预制低温保冷管的工作管内，分别用于监测工作管内流体介质在该位置处的流量、压力和温度；所述多功能光纤安装于智慧型预制架空蒸汽保温管或智慧型预制低温保冷管的pvc导管内，沿管道周向可由1根或多跟均匀布置；所述多功能光纤不仅用于测量管道保温/保冷层外表面温度分布，还用于测量管道的振动情况，包括有效值、峰峰值、峭度、同频幅值、分频幅值、相位参数；所述多功能光纤选用2芯，其中一芯是多模的用于感测温度/振动信号，另外一芯作为备用；所述多功能光纤外径3mm,抗拉强度12kn,用于测温时工作温度范围为-50℃~+150℃，测量距离≤15km；用于测振时工作温度范围为-40℃~+70℃，最大测量距离可达100km；兼具测温与测振功能时，工作温度及测量距离选择下限；所述采集层包括嵌入式智能数据采集器、光纤主机；所述嵌入式智能数据采集器采用嵌入式智能数据采集+边缘计算技术，主要面向现场操作人员，实现管网运行数据的就地采集、就地处理，为操作及巡检人员提供相关数据及其分析诊断结论，快捷了解管网状态，提高管网维护的效率；所述嵌入式智能数据采集器同时支持多种方式的数据远程传输，沿管网布置的多台嵌入式智能数据采集器构成一个分布式管网状态监测网络，实现整体管网的在线实时状态监测与故障自动预警和识别；所述光纤主机与多功能光纤连接，用于解调多功能光纤的温度和/或振动信号；当在光纤中注入一定能量和宽度的激光脉冲时，激光在光纤中向前传播的同时，自发产生背向拉曼散射光波，拉曼散射光波的强度受所在光纤散射点温度的影响而有所改变；通过获取沿
程光纤散射回来的拉曼光波，可以解调出光纤散射点的温度变化；同时根据光纤中光波的传播速度与时间的物理关系，可以对温度信号进行定位；当光纤受到外界干扰时，光纤中传输光的部分特性就会改变，通过检测光的特性变化，从而获取该位置处的振动情况；当某一被检测点的温度或振动超过系统设定的报警阈值时，自动启动报警装置通知值班人员；通过通讯网络，实现数据的远程共享；所述光纤主机的测量通道数1-4通道，响应时间≤10sec/通道，温度分辨率0.1℃，温度测量精度
±
0.3℃，采样间隔0.2m，空间分辨率0.6m；主机工作温度-20℃~+60℃，工作湿度0~95%相对湿度，无凝结；所述运行层是对数据进行智能传输、管理与分析，包括数据分析、特征提取、状态识别、校核优化和数据存储；采集层所采集的数据，通过通信协议，使用4g/5g/6g网络，将数据传输至运行层进行数据的分析、特征提取、状态识别和数据存储；所述数据分析是对通讯获得的管网运行数据进行分析，系统自带数据库分析方法，完成数据信号的分析，为后续特征提取提供原始数据；所述特征提取能够实现管网流量、管内介质温度、管内介质压力、管道保温/保冷层外表面温度分布、管道振动情况特征的自动提取，具有所有原始数据的处理能力；所述状态识别是根据管网的报警参数进行自动识别，当超过预警值时，对数据进行标记并报警；所述优化校核是将管网实际运行参数与设计值进行比较，判断管网运行状态的偏离情况，评价管网运行是否达到了设计目及安全性，包括管内流量、介质压力、介质温度、表面温度、热/冷损失与设计值的对比分析，管道振动情况与规范标准的对比分析，判断管道是否安全；所述数据存储是将处理后的原始数据及其数据之间的对应关系存储起来，形成管网整体运行状态的数据库；这些状态参数包括：管内流量与位置信息、管内介质压力与位置信息、管内介质温度与位置信息、保温/保冷层外表面温度与位置信息、管道振动情况与位置信息、管道热/冷损失；所述服务管理层服务于管网的运营与决策功能，可实时显示管网的运行概况，包括全时段多用户蒸汽管网设计平台、系统流程、管线分布、终端信息、历时曲线、管损分析、报警记录、系统报表；该可视化服务管理平台不仅可在固定的控制室内展示管网运行状态，还可以在移动端进行输出展示，所述全时段多用户蒸汽管网设计平台面向设计人员和运营人员；该平台的特征在于可以对管网连接的全部终端用户1-24时的用气参数进行实时的分时段分析；管网连接许多个用户，这些用户的用气参数在一天中的不同时段有不同的需求，如用户流量在一天中随时间不断变化，而不是最大、最小或平均流量的简单叠加；该平台能分时段进行精确的设计，从而使管道高效运行；所述全时段多用户蒸汽管网设计平台的特征还包括管损计算；基于全时段的概念，当管内蒸汽运行达到饱和点出现相变时，程序则进行管损计算并报告饱和点出现的位置；计算终了，可获得整个管网在不同时段的管损情况及总管损，为运营人员进行经济性评价提供重要指标；所述全时段多用户蒸汽管网设计平台的特征还包括角色管理；角色管理分为设计员、设计经理、运营员和管理员4种角色；设计员只能打开、编辑自己的项目，设计经理能看到所有项目，并可进行修改，用于审阅和校对；运营员能看到所有项目，但无修改、编辑权限；管理员拥有对角色进行增加、删减、修改角色功能的权限；所述系统流程是指整个管网的流程系统，包括热源、管网系统示意图、流量传感器示意图、压力传感器示意图、温度传感器示意图、热用户组成的系统流程图；在系统流程中能查看每一段管道的管径、流量、介质压力、介质温度、保温/保冷层表面温度、振动情况类管网运行数据；所述管线分布模块是与地理信息相结合，展示管网的地理位置分布，以及
管网节点、管网各末端用户的流量、压力、温度类管网运行参数，可以直观的了解管网动态运行情况；当运行层报警时，可直观的展示报警位置，方便巡视人员进行定位检查及维修；所述终端信息是对各末端用户的用气参数进行汇总展示，可展示所有用户的压力、温度、瞬时流量、累计流量和通讯状态；所述管损分析包括该时段的供气量、售气量、管损量和管损率，以及全天累计的供气量、售气量、管损量和管损率，并可与设计值进行对比；报警记录用于记录并展示管网在某位置处的压力、温度、振动的所有超过阈值报警事件；系统报表包括日报表查询、月报表查询和总报表查询；所述日报表查询用于统计分析管网各用户在某一日中的用气量；所述月报表查询用于统计分析管网各用户在某一月中各日的用气量；总报表查询用于统计分析管网总入口处某日或某月的总供气量；所述历史曲线可用于查询各热用户及管网总入口处的某日、某月及分年度的用气情况、温度、压力曲线以及打印功能。
技术总结
一种智慧型低能耗管网输送装置及其控制系统，包括智慧型预制架空蒸汽保温管和智慧型预制低温保冷管以及可视化服务管理平台；所述智慧型预制架空蒸汽保温管包括工作钢管本体、滑动摩擦层、至少1层硬质保温层、至少一层反射层、发泡防水保温层、光纤导管和螺旋外护层；所述智慧型预制低温保冷管包括工作钢管本体、纳米介孔纤维毡、剪力隔断块、喷涂保冷层、次防潮层、光纤导管、有机物外护层。所述可视化服务管理平台包括：设备层、采集层、运行层和服务层。本发明能够有效地提高对高温/低温管网管理水平，降低管网热/冷能损耗，增强系统运行的安全性和可靠性，对于保证管网系统安全运行、经济节能、降低碳排放具有十分重要的作用。降低碳排放具有十分重要的作用。降低碳排放具有十分重要的作用。
技术研发人员：郭宏新 吴然 毛玉海 刘丰
受保护的技术使用者：江苏中圣管道工程技术有限公司
技术研发日：2022.04.07
技术公布日：2022/8/12