一种检测光缆张紧装置的制作方法

1.本发明涉及检测光缆触发领域，尤其涉及一种检测光缆张紧装置。


背景技术：

2.预应力钢筒混凝土管(prestressed concrete cylinder pipe，简写pccp)是一种高性能复合型管材，pccp由于其性能优良，在国内外被广泛应用。在输水工程中pccp管之间用于连接的承插口处采用并行放置的一对橡胶密封圈(橡胶密封圈a和橡胶密封圈b)进行密封处理，如图1所示，采用此种密封方式的目的在于铺设后进行试压验证，因此橡胶密圈中间设有用于打压的打压孔，打压试验结束后对打压孔进行密封处理。pccp管在长期运行后会出现橡胶密封圈老化失效，在承插口处发生泄漏事故，因而检测承插口处是否泄漏成为迫切需要解决的技术难题。
3.目前对管道泄漏检测方法很多，有负压波法、听声检测(包括内听和外听)、次声波法、光纤检漏法等，外检测设备例如：听声器，相干仪等。但上述方法都有各自的优缺点，其中普遍存在的问题是定位精度不高，并且检测过程总在泄漏事故发生一段时间后才进行，无法避免经济上的损失。其中，光纤检测泄漏法采用光纤对声学信号的响应以及还原技术可实现实施监测泄漏的目的，但是在实际管道环境中噪声大，围绕的声频信号淹没在噪声中，导致经常误报，对于小泄漏或者声信号不明显的泄漏事故更是难以监测到。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种检测光缆张紧装置，安装在pccp管打压孔上用于固定检测光缆，用于实现将泄漏信号转换成光缆张紧力，从而克服了传统光纤检测泄漏方法的种种缺陷，详见下文描述：
5.一种检测光缆张紧装置，所述装置安装在pccp管打压孔上用于固定检测光缆，实现将泄漏信号转换成光缆张紧力；
6.所述装置包括：阀体、阀芯组件、压板、盖板、第一紧固件、第二紧固件、光缆；阀芯组件位于阀体内部，用盖板通过第一紧固件进行限位固定；压板用第二紧固件固定在阀体1上，光缆位于阀体与压板中间。
7.其中，阀体的一端设有用于固定在pccp管打压孔上的接头，接头中设有通孔；阀体另设有与阀体同心的阀体腔室，其底部与通孔连通；
8.阀体的另一端设有一对用于固定光缆的穿缆槽，形状成圆弧形，设有用于紧固光缆的四个压板固定孔，光缆放置在穿缆槽后用压板压住光缆，再用4个第二紧固件进行固定锁紧；
9.设有四个盖板固定孔，用于安装盖板，盖板的作用是锁住阀芯组件，盖板中间设有圆孔，用于穿越阀芯组件上的支撑杆，盖板用四个第一紧固件固定。
10.进一步地，阀芯组件安装于阀体内部，上方用盖板锁住；支撑杆上的圆孔与穿缆槽同心对齐，使得所穿设的光缆保持直线状态；橡胶活塞以及阀座将阀体腔室分为上腔室与
下腔室，下腔室经过通孔与打压孔连通，上腔室经过盖板的中间圆孔与管道连通。
11.本发明提供的技术方案的有益效果是：
12.1、该检测光缆张紧装置，作为管内敷设光缆的支撑固定件，充分利用了pccp管道用于试压的打压孔，无需对管道进行二次改造，不仅节约成本，施工安装简单又方便；
13.2、该检测光缆张紧装置，能够对承插口处泄漏作出响应，间接将泄漏引起的液体压力信号转化为装置的机械运动，再将机械运动能量转换为光缆的拉应变信号，根据光缆内部光纤散射特征能够判定拉应变发生的所在位置；相比传统光缆直接检测泄漏声振动信号，灵敏度高，抗噪声能力强，大大提高了光缆的响应速度和报警准确率；
14.3、该检测光缆张紧装置结构简单，可靠性高，采用流体力学原理实现机械张紧拉力，只要泄漏持续存在就能保证拉力持续存在，一旦安装后后续无需提供额外的动力就能保持长期稳定的工作；
15.4、该检测光缆张紧装置能够实时响应和判断泄漏事件，避免检测延误引起的经济损失。
附图说明
16.图1为pccp管道承插口处剖面图；
17.图2为一种检测光缆张紧装置的外形结构图；
18.图3为一种检测光缆张紧装置的剖面图；
19.图4为阀体剖面结构图；
20.图5为阀芯组件结构图；
21.图6为一种检测光缆张紧装置工作原理图。
22.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
23.1：阀体；
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10：阀体腔室；
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100：上腔室；
24.101：下腔室；
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11：通孔；
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12：接头；
25.13：盖板固定孔；
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14：压板固定孔；
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15：穿线槽；
26.2：阀芯组件；
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20：支撑杆；
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21：橡胶活塞；
27.210：凹凸槽；
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22：阀座；
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23：圆孔；
28.3：压板；
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4：盖板；
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5：第一紧固件；
29.6：第二紧固件；
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7：光缆。
具体实施方式
30.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。
31.针对光纤检测泄漏方法的上述缺点，本发明实施例提出了一种利用管道本身结构特征来辅助光纤产生应变的张紧装置。具体来说，就是利用pccp管承插口处的打压孔，上面安装光缆张紧装置，当在承插口处发生泄漏时利用管内液压产生的压力使得光缆张紧装置张紧光缆，导致光缆内部发生拉应变而改变光纤内部光信号的散射突变，根据散射信号可以准确判断发生散射突变的位置，从而达到检测泄漏的目的。
32.为了实现上述目的，参见图2至图5，本发明实施例提供了一种检测光缆张紧装置，
包括：阀体1、阀芯组件2、压板3、盖板4、第一紧固件5、第二紧固件6、光缆7；阀芯组件2位于阀体1内部，用盖板4通过第一紧固件5进行限位固定；压板3用第二紧固件 6固定在阀体1上，光缆7位于阀体1与压板3中间。
33.如图4所示，阀体1的一端设有用于固定在pccp管打压孔上的接头12，接头12中设有通孔11；阀体1上另设有与阀体1同心的阀体腔室10，其底部与通孔11连通。阀体腔室10用于安装阀芯组件2，阀体1的另一端设有一对用于固定光缆的穿缆槽15，形状成圆弧形，另外设有用于紧固光缆7的四个压板固定孔14，光缆7放置在穿缆槽15后用压板3压住光缆7，再用4个第二紧固件6进行固定锁紧；另外还设有四个盖板固定孔13，用于安装盖板4，盖板4的作用是锁住阀芯组件2，避免从阀体腔室10内脱落，盖板4中间设有圆孔40，用于穿越阀芯组件2上的支撑杆20，盖板4用四个第一紧固件5固定。
34.阀芯组件2的结构如图5所示，包括：支撑杆20、橡胶活塞21和阀座22。支撑杆20 上端设有圆孔23，用于穿设光缆7；阀座22位于支撑杆20的底部，用于安装橡胶活塞21，橡胶活塞21固定在阀座22上，上面设有凹凸槽210，其外沿与阀体腔室10的内壁贴合，凹凸槽210上的凹凸结构有利于密封和减少摩擦。
35.从图2中可以看出，阀芯组件2安装于阀体1内部，上方用盖板4锁住。支撑杆20 上的圆孔与穿缆槽15同心对齐，使得所穿设的光缆7保持直线状态。橡胶活塞21以及阀座22将阀体腔室10分为上腔室100与下腔室101，下腔室101经过通孔11与打压孔连通，上腔室100经过盖板4的中间圆孔40与管道连通。
36.结合图1、图3和图6说明工作原理，如下：
37.当pccp管道承插口处没有发生泄漏时，橡胶密封圈a和橡胶密封圈b之间形成密闭腔室，这时下腔室101内的液体压力与上腔室100的液体压力平衡，具体与阀芯组件2的上方压力平衡，阀芯组件2处于静止状态，穿过支撑杆20的上端圆孔23的光缆7不受向下拉力，保持拉直状态，如图3所示。
38.当pccp管道承插口处发生泄漏时，橡胶密封圈a和橡胶密封圈b之间腔室不再密闭，压力开始下降，从而通过通孔11使得下腔室101内的压力下降。下腔室101内的液体压力无法支撑阀芯组件2上方的压力(管道流体压力)时，阀芯组件2开始向下移动，支撑杆 20上的光缆7随之向下被拉弯，直至光缆7的拉力、与下腔室101和阀芯组件2的上方压力相等时阀芯组件2才停止运动，此时光缆7处于弯曲变形状态，如图6所示。假使泄漏一直存在，那么下腔室101的压强必定小于上腔室102的压强，从而光缆7一直受到向下的牵引拉力而处于张紧弯曲状态，此时光缆7发生应变，进而改变光缆7内部的光信号散射，根据散射信号可以准确判断发生散射的位置，从而判断发生泄漏的准确位置。
39.至于光缆固定座结构设计中的相关参数可以用如下方法来确定。假设管道液体压力为 p0，光缆固定座下腔室101压力为p1，当未发生泄漏时阀芯组件2所受的合力f为0，有：
40.f＝p0s-p1s＝0
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(1)
41.其中，s为阀芯组件2两侧的等效面积。因为阀芯组件2的质量和摩擦力均较小，故忽略不计。当发生泄漏时，pccp管打压孔处的压力(记为p2)开始下降，与之连通的下腔室101的压强p1随之下降，从而诱导阀芯组件2向下运动，得到向下推力f
42.为：
43.f＝p0s-p1s-fk》0
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(2)
44.其中，s为阀芯组件2的等效截面积，fk为光缆等效拉力。由于泄漏持续存在，可假设泄漏稳定后pccp管打压孔处的压力趋于零，即p2≈0，从而有p1＝p2≈0故式 (2)可简化为：
45.f＝p0s-fkꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
46.当阀芯组件2停止运动后有f＝0，可得fk＝p0s。容易推知fk为光缆7所受到的张力的垂直分力。设光缆7的张力为fg，两个穿缆槽15的内侧间距为2l，阀芯组件2 的移动高度为h，那么有：
[0047][0048]
式中，θ为光缆张紧后所形成的角度的一半。式(3)、(4)联立后可得光缆7的张力为fg的表达式为：
[0049][0050]
根据公式(5)，可通过适当设计s和l的值，再根据不同性能的光缆拉伸特性确定h值，即可计算出不同压力管道内光缆所受到的张紧力fg，进一步地再根据张紧力与光纤散射特性判断光缆发生应力变化的准确位置。
[0051]
本发明实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，
[0052]
只要能完成上述功能的器件均可。
[0053]
本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0054]
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。