[發明專利]一種基于熱流密度的凍土地區熱管工況數據檢測裝置

有效

• 申請號: 201710588134.3
• 申請日: 2017-07-19
• 公開（公告）號: CN107389226B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 王新斌;游艷輝;楊明彬;茍小凱;謝艷麗
• 申請（專利權）人: 中國科學院西北生態環境資源研究院;國網青海省電力公司電力科學研究院
• 主分類號: G01K17/00
• 分類號: G01K17/00;G01K13/00
• 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

本發明涉及一種基于熱流密度的凍土地區熱管工況數據檢測裝置，該檢測裝置包括保護外殼（2），設在保護外殼（2）內部的熱流傳感器（5）和數據存儲器（7），設在保護外殼（2）外部的外部溫度計（6）以及設在保護外殼（2）上的固定器；數據存儲器（7）用于記錄并存儲來自這兩者的測量數據；保護外殼（2）靠近熱管（1）一側設有供熱流傳感器（5）嵌入的開口，熱流傳感器（5）的探頭方向面向熱管（1）并且其嵌入部分與保護外殼（2）的外表面平齊。本發明建立了半開放、半封閉式的檢測環境和采用了自動化檢測技術，其應用能夠保證檢測結果的精確度，提高檢測的工作效率，進而破解輸電線路熱管的檢測關鍵難題，維護工程安全穩定。

技術領域

本發明涉及凍土工程設備檢測技術領域，尤其涉及一種基于熱流密度的凍土地區熱管工況數據檢測裝置。

背景技術

凍土是指具有負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。隨著國家經濟建設的不斷加快，這些特殊地區在不斷興建各種交通設施，如青藏公路、青藏鐵路等國家重大項目。

由于多年凍土和厚層地下冰的存在，使得多年凍土區輸電線路塔基基礎穩定性具有極大的不確定性：隨著外界環境的變化，凍土中冰體的融化會導致塔基基礎的快速弱化，對塔基的安全運營和長期穩定性產生重要影響。為避免該種影響，通常會在塔基周圍布設一定數量的熱管從而維護塔基的穩定性。

熱管一種汽、液兩相對流循環的導熱系統，它是一根密封真空的鋼管，里面充填了極易揮發的液態和氣態工作介質（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。應用時，將熱管的吸熱段插入需要降溫的凍土中。在冬季或者夜晚，當環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熱狀態，將地基土中的熱量不斷散發出去而使土體冷卻。

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致內部工質泄漏，進而影響熱管的工作效能甚至報廢。因此，檢測熱管工作狀況是否正常是一項重要工作。現有的檢測手段中，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據，而熱管的工作時段一般為冬季的夜晚低溫環境，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據，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，受環境溫度、風速、太陽熱輻射等諸多條件的影響和干擾，以及不同熱管工作性能和狀態的不同，熱管表面熱流的穩定性會發生較大程度的變化；同時金屬圓管表面的彎曲與現有熱流板為平面直板的矛盾，這些都導致了熱管熱學參數測試的誤差、困難等問題的存在。

比如，對于輸電線路塔基的熱管來說，其工況數據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在距離公路一定距離或是比較偏遠人跡罕至的位置，在青藏高原等極端寒區條件下，道路通行困難，特別是夜晚更是難以到達，費時費力。2、夜晚視線受限不利于準確尋找到熱管：（1）輸電線路鐵塔、熱管均為金屬材料，且熱管埋設緊鄰塔基基礎，與輸電線路桿塔在觀測視線范圍內相互重疊，造成嚴重干擾；（2）在半夜溫度過低條件下，塔材、熱管金屬材料均表現為相同熱紅外性質，無法使用現有方法進行檢測。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種基于熱流密度的凍土地區熱管工況數據檢測裝置，實現在自動化測量熱管工況數據的同時保證測量數據的準確度，進而提高檢測效率和檢測結果的精確度。

為解決現有問題，本發明所述的基于熱流密度的凍土地區熱管工況數據檢測裝置，該檢測裝置包括保護外殼，設在所述保護外殼內部的熱流傳感器和數據存儲器，設在所述保護外殼外部的外部溫度計以及設在所述保護外殼上的固定器，所述固定器用于將該檢測裝置固定在熱管上；

所述數據存儲器與所述熱流傳感器、所述外部溫度計均相連，用于記錄并存儲來自這兩者的測量數據；所述保護外殼靠近所述熱管一側設有供所述熱流傳感器嵌入的開口，所述熱流傳感器的探頭方向面向所述熱管并且其嵌入部分與所述保護外殼的外表面平齊。