[發(fā)明專利]一種基于溫差法的凍土地區(qū)熱管工況數(shù)據(jù)檢測裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710588133.9
• 申請日: 2017-07-19
• 公開（公告）號: CN107389727B
• 公開（公告）日: 2023-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 俞祁浩;王新斌;謝艷麗;包正紅;張仲秋
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院;國網(wǎng)青海省電力公司電力科學(xué)研究院
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20;G01M99/00
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司 62002
• 代理人: 曹向東

本發(fā)明涉及一種基于溫差法的凍土地區(qū)熱管工況數(shù)據(jù)檢測裝置，該檢測裝置包括保護(hù)外殼（1），設(shè)在保護(hù)外殼（1）內(nèi)部的紅外溫度傳感器（2）、內(nèi)部溫度計(jì)（3）和數(shù)據(jù)存儲器（4），設(shè)在保護(hù)外殼（1）外部的外部溫度計(jì)（5）以及設(shè)在保護(hù)外殼（1）上的固定器，固定器用于將該檢測裝置固定在熱管（9）上；保護(hù)外殼（1）上與紅外溫度傳感器（2）探測方向正對的位置開設(shè)有檢測孔（6）。本發(fā)明建立了半開放、半封閉式的檢測環(huán)境和采用了自動化檢測技術(shù)，其應(yīng)用能夠保證檢測結(jié)果的精確度，提高檢測的工作效率，進(jìn)而破解輸電線路熱管的檢測關(guān)鍵難題，維護(hù)工程安全穩(wěn)定。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及凍土工程設(shè)備檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于溫差法的凍土地區(qū)熱管工況數(shù)據(jù)檢測裝置。

背景技術(shù)

凍土是指具有負(fù)溫和含冰的土體和巖石，我國凍土面積主要分布在青藏高原，東北大、小興安嶺和天山、阿爾泰山等地區(qū)。隨著國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷加快，這些特殊地區(qū)在不斷興建各種交通設(shè)施，如青藏公路、青藏鐵路等國家重大項(xiàng)目。

由于多年凍土和厚層地下冰的存在，使得多年凍土區(qū)輸電線路塔基基礎(chǔ)穩(wěn)定性具有極大的不確定性：隨著外界環(huán)境的變化，凍土中冰體的融化會導(dǎo)致塔基基礎(chǔ)的快速弱化，對塔基的安全運(yùn)營和長期穩(wěn)定性產(chǎn)生重要影響。為避免該種影響，通常會在塔基周圍布設(shè)一定數(shù)量的熱管從而維護(hù)塔基的穩(wěn)定性。

熱管一種汽、液兩相對流循環(huán)的導(dǎo)熱系統(tǒng)，它是一根密封真空的鋼管，里面充填了極易揮發(fā)的液態(tài)和氣態(tài)工作介質(zhì)（如氮、氟里昂、丙烷、CO2等），上端為安裝有散熱片的散熱段，下端為吸熱段。應(yīng)用時，將熱管的吸熱段插入需要降溫的凍土。當(dāng)環(huán)境溫度即散熱段的溫度低于地下吸熱段溫度的時候，熱管開始工作處于導(dǎo)熱狀態(tài)，將地基土中的熱量不斷散發(fā)出去而使土體冷卻。

可見，熱管在制作、安裝和使用過程中的任何微小瑕疵或受損都會導(dǎo)致內(nèi)部工質(zhì)泄漏，進(jìn)而影響熱管的工作效能甚至報(bào)廢。因此，檢測熱管工作狀況是否正常是一項(xiàng)重要工作。現(xiàn)有的檢測手段中，通常都需要檢測人員拿著儀器到正在工作的熱管跟前采集后期分析所需數(shù)據(jù)，而熱管的工作時段一般為冬季的夜晚低溫環(huán)境，白天受太陽輻射、熱管散熱段吸熱升溫而停止工作。即：要想獲得有效的工況數(shù)據(jù)，檢測時段局限在冬季的夜晚，而不論是冬季的低溫還是夜晚的黑暗都不利于檢測工作的展開；另外，受環(huán)境溫度、風(fēng)速、太陽熱輻射等諸多條件的影響和干擾，加上不同熱管工作性能和狀態(tài)的不同，熱管表面溫度、輻射溫度的穩(wěn)定性以及與環(huán)境溫度的差值都會發(fā)生較大程度的變化。這些都對熱管熱學(xué)參數(shù)、工作狀況的測量造成較大的困難，使得后期分析得到的檢測結(jié)果誤差大、精度低。

比如，對于輸電線路塔基的熱管來說，其工況數(shù)據(jù)檢測工作的展開存在以下困難：1、與公路、鐵路等線性工程相比，輸電線路塔基一般架設(shè)在距離公路一定距離或是比較偏遠(yuǎn)人跡罕至的位置，在青藏高原等極端寒區(qū)條件下，道路通行困難，特別是夜晚更是難以到達(dá)，費(fèi)時費(fèi)力。2、夜晚視線受限不利于準(zhǔn)確尋找到熱管：（1）輸電線路鐵塔、熱管均為金屬材料，且熱管埋設(shè)緊鄰塔基基礎(chǔ)，與輸電線路桿塔在觀測視線范圍內(nèi)相互重疊，造成嚴(yán)重干擾；（2）在半夜溫度過低條件下，塔材、熱管金屬材料均表現(xiàn)為相同熱紅外性質(zhì)，無法使用現(xiàn)有方法進(jìn)行檢測。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于溫差法的凍土地區(qū)熱管工況數(shù)據(jù)檢測裝置，實(shí)現(xiàn)在自動化測量熱管工況數(shù)據(jù)的同時保證測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，進(jìn)而提高檢測效率和檢測結(jié)果的精確度。

為解決現(xiàn)有問題，本發(fā)明所述的一種基于溫差法的凍土地區(qū)熱管工況數(shù)據(jù)檢測裝置，該檢測裝置包括保護(hù)外殼，設(shè)在所述保護(hù)外殼內(nèi)部的紅外溫度傳感器、內(nèi)部溫度計(jì)和數(shù)據(jù)存儲器，設(shè)在所述保護(hù)外殼外部的外部溫度計(jì)以及設(shè)在所述保護(hù)外殼上的固定器，所述固定器用于將該檢測裝置固定在熱管上；所述數(shù)據(jù)存儲器與所述紅外溫度傳感器、內(nèi)部溫度計(jì)和所述外部溫度計(jì)均相連，用于記錄和存儲來自它們的測量數(shù)據(jù)；所述保護(hù)外殼上與所述紅外溫度傳感器探測方向正對的位置開設(shè)有檢測孔，以使所述紅外溫度傳感器直接測量所述熱管的管壁溫度。

優(yōu)選地，所述保護(hù)外殼兩側(cè)上部開設(shè)有散熱孔。