一种铠装光纤外设式管道泄漏检测结构的制作方法

本实用新型属于检测技术领域，具体涉及一种铠装光纤外设式管道泄漏检测结构。

背景技术：

化工行业之间，以及化工行业与民用行业之间，存在着大量的管道，用于输送原油、丙烯、石油苯等化工产品。管道类型有些埋在地下，有些架空，特别部分架空的管道，沿主要道路铺设，一旦泄漏，后果非常严重。因此，有必要采取有效的措施对管道泄漏进行实时的监测。

大多数管道内传输物体的泄漏，都会引起周围温度的变化。因此，目前有一种技术，根据管道内传输物体泄漏量、泄漏点与周围温度场之间关系，利用分布式光纤拉曼反射测温的原理，检测管道周围温度场的变化来确定管道内气体或者液体的泄漏量和泄漏位置。基于分布式光纤测温的管道泄漏检测系统中，由于铠装光纤既是测温传感器，又是信号传输的载体，因此，它的安装非常重要。

目前较多管道由于已经铺设完毕，无法将感温光纤嵌埋至保温材料内部，因此有必要发明一种铠装光纤外设式管道泄漏检测结构。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于解决现有技术中存在的问题，并提供铠装光纤外设式管道泄漏检测结构。本实用新型所采用的具体技术方案如下:

铠装光纤外设式管道泄漏检测结构，具体为：紧贴管道外壁设置沿管道方向延伸的铠装光纤。

作为优选，所述的管道外包裹有保护层，即待检测管道为包裹有保护层的管道，铠装光纤紧贴保护层外壁设置。

作为优选，所述的管道外依次包裹有保护层和保护壳，即待检测管道为包裹有保护层和保护壳的管道，铠装光纤紧贴保护壳外壁设置。

作为上述三种方式的进一步优选，所述的铠装光纤外覆盖有保护盖板，保护盖板内有填充材料。更进一步的，所述的填充材料优选为固体胶、双面胶、密封胶条、盖板胶条、橡胶密封条、硅橡胶或固体保温材料中的一种或多种。

上述的方案中，铠装光纤均可以采用以下几种优选安装位置：

第一种为，所述的铠装光纤设置于管道的顶部上方。由于气体泄漏后通常往上走，因此该方式适用于管道中介质为气体的检测。

第二种为，所述的铠装光纤设置于管道的底部下方。由于液体泄漏后通常往下走，因此该方式适用于管道中介质为液体的检测。

第三种为，所述的铠装光纤数量为2条，分别设置与管道的顶部上方和底部下方。该方式能够同时对管道上方和下方的温度进行检测，可以适用于气体或者液体介质，同时可以增加检测的灵敏度，并减少响应时间。

第四种为，所述的铠装光纤数量至少为3条，沿管道周向等圆心角均匀分布。该方式将铠装光纤均匀分布于管道外周，使潜在泄漏点与光纤的距离变短，进一步提高了对泄露导致的温度变化的敏感性，能够检测到较小的泄漏点。

第五种为，所述的铠装光纤沿管道外螺线型铺设。螺线型铺设相对于前述的多条光纤，能够在进一步的覆盖更多的管道外周，且能够节省光纤铺设量。

上述各检测结构中，铠装光纤的可以通过扎带进行固定，扎带可以设置若干条，将铠装光纤捆扎于管道上。

本发明相对于现有技术而言，具有以下有益效果：

1、铠装光纤直接安装在管道或保护层外面的管道泄漏检测安装方法，虽然难以保证检测环境的一致性，受环境的影响较大，但安装简单，适用于泄漏时温度变化较大的场合。

2、铠装光纤直接安装在保护层外面的管道泄漏检测结构，适合于原来已有保护层的管道。在不改变原有管道保护层的情况下，当面临需要增加基于分布式光纤管道泄漏检测系统时，可以方便的安装铠装光纤。

附图说明

图1为本发明的第一种管道泄漏检测结构示意图；

图2为本发明的第二种管道泄漏检测结构示意图；

图3为本发明的第三种管道泄漏检测结构示意图；

图4为本发明的第四种管道泄漏检测结构示意图；

图中：气体或液体1、管道2、铠装光纤3、扎带4、填充材料5、保护盖板6、保护层或保护层及其保护壳7。

图5为本发明的第一种铠装光纤安装位置示意图；图中，圆代表管道，或安装有保护层的管道，或安装有保护层及保护壳的管道，黑点代表铠装光纤，下同；

图6为本发明的第二种铠装光纤安装位置示意图；

图7为本发明的第三种铠装光纤安装位置示意图；

图8为本发明的第四种铠装光纤安装位置示意图；

图9为本发明的第五种铠装光纤安装位置示意图；

图10为本发明的第六种铠装光纤安装位置示意图；

图11为本发明的一种管道泄漏检测系统硬件框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述，以便更好的理解本发明。下述实施例及其余记载中，不同的技术特征在没有冲突的情况下，均可进行相互组合。

如图1所示，一种铠装光纤外设式管道泄漏检测结构，其基本设计是沿着裸露的管道2的延伸方向铺设铠装光纤3，铠装光纤3紧贴管道2外壁设置，其固定方式可以采用扎带4或者其他紧固件进行固定。管道2内传输气体或液体1。该结构中的铠装光纤利用分布式光纤拉曼反射测温的原理，检测管道周围温度场的变化来确定管道内气体或者液体的泄漏量和泄漏位置。管道泄漏检测结构用于基于分布式光纤测温的管道泄漏检测系统中，铠装光纤既是测温传感器，又是信号传输的载体。

在另一实施例中，如图3所示，管道2外侧包裹有一层保护层7。因此，将铠装光纤从直接紧贴管道外壁改为紧贴保护层外壁铺设。保护层7的作用是隔温或保护管体，材料可根据实际需要进行选择。

在另一实施例中，所述的管道外依次包裹有一层保护层7和一层金属的保护壳。因此，可以将铠装光纤紧贴最外侧的保护壳外壁铺设。

上述三个实施例的铠装光纤均是裸露的，但为了保护光纤不受损伤并减少环境对其检测效果的不利影响，可以在铠装光纤外覆盖有保护盖板6，保护盖板6可以设置成新月形，其内侧用固体胶、双面胶、密封胶条、盖板胶条、橡胶密封条、硅橡胶、固体保温材料或其他材料进行填充，实现防水、隔热、粘结固定等不同的功能。填充材料5可以选择其中一种也可以组合使用，根据管道实际所处的环境进行确定。图2和图4分别为图1和图3的铠装光纤3上安装保护盖板6后的示意图。

上述各实施例中，光纤的铺设位置可根据实际需要进确定，下面给出几种可供选择的方式。

其一，如图5所示，铠装光纤3设置于管道的顶部上方，用于检测内为气体的管道泄露。

其二，如图6所示，铠装光纤3设置于管道的底部下方，用于检测内为液体的管道泄露。

其三，如图7所示，所述的铠装光纤3数量为2条，分别为铠装光纤设置于管道的顶部上方和底部下方，可同时检测气体或液体泄露。

其四，如图8所示，所述的铠装光纤3数量为3条，沿管道周向等圆心角均匀分布，连线呈正三角形。

其五，如图9所示，所述的铠装光纤3数量为4条，沿管道周向等圆心角均匀分布，连线呈正方形。该两种方式均可以进一步提高灵敏度、减少响应时间。当然，光纤数量也可以大于4条。

其六，如图10所示，所述的铠装光纤3沿管道外螺线型铺设，沿管道走向延伸。该方式可提高检测的灵敏度并节省光纤铺设量。

上述各实施例中，铠装光纤前还需连接相应的检测系统对光纤的感应数据进行分析，确定管道是否发生泄漏以及泄漏的位置。检测系统可采用现有技术进行实现。但为了本领域技术人员更好地理解，本实用新型中提供了若干种优选实现方式。

如图11所示，一种管道泄漏检测系统，包括工业控制计算机、环境温度探测器、双路A/D采集卡、激光光源驱动器、多路I/O卡、冷源驱动电路、热源驱动电路、热源、冷源、密封区域温度探测器、脉冲激光器、波分复合器、斯托克斯光信号探测器、反斯托克斯光信号探测器、斯托克斯信号调理电路、反斯托克斯信号调理电路和铠装光纤；双路A/D采集卡、环境温度探测器和密封区域温度探测器与工业控制计算机相连，工业控制计算机通过多路I/O卡分别与冷源驱动电路、热源驱动电路相连，冷源驱动电路、热源驱动电路再分别与冷源、热源相连；工业控制计算机依次与激光光源驱动器、脉冲激光器、波分复合器和铠装光纤相连；波分复合器分离出的斯托克斯光依次通过斯托克斯光信号探测器和斯托克斯信号调理电路后被双路A/D采集卡采集，另一路反斯托克斯光依次通过反斯托克斯光信号探测器和反斯托克斯信号调理电路后被双路A/D采集卡采集。

上述检测系统的光源采用脉冲激光器，脉冲光经波分复用器进入感温的铠装光纤中，铠装光纤置于待测管道周围，感应因气体或液体泄漏引起温度场的变化。光脉冲在光纤中各点位置上引发包含拉曼成分的散射光，其背向散射光沿铠装光纤向后传播，经波分复用器分离出斯托克斯光和反斯托克斯光，由于斯托克斯光相对反斯托克斯光而言，对温度不敏感，因此，把斯托克斯光作为参考光，把反斯托克斯光作为检测光。斯托克斯光信号探测器和斯托克斯信号调理电路将斯托克斯光转化成电信号并进行放大、滤波，反斯托克斯光信号探测器和反斯托克斯信号调理电路将反斯托克斯光转化成电信号并进行放大、滤波，然后由双路A/D采集卡采集。双路A/D采集卡采集到的斯托克斯信号、反斯托克斯信号，与密封区域温度探测器、环境温度探测器1、环境温度探测器2的信号一起输入工业控制计算机，进行数字信号处理，完成对待测温度场、管道泄漏的测量，并进行管道泄漏报警。

在另一实施例中，热源、冷源、密封区域温度探测器、脉冲激光器、波分复合器、斯托克斯光信号探测器、反斯托克斯光信号探测器、斯托克斯信号调理电路、反斯托克斯信号调理电路均可设置于同一个密封区域内。密封区域的外壁最好采用隔温材料，以便调整内部的温度。

这是因为粉尘、湿度对光学器件、光路的影响较大，而温度对斯托克斯光信号探测器、反斯托克斯光信号探测器、斯托克斯信号调理电路、反斯托克斯信号调理电路的影响也较大，因此，利用一个相对独立的密封空间，包含有斯托克斯光信号探测器、反斯托克斯光信号探测器、斯托克斯信号调理电路、反斯托克斯信号调理电路、密封区域温度探测器、热源、冷源等部件，对密封空间进行温度调节，方便寻找有利于检测的最佳温度，对检测数据进行温度自动补偿，提高系统的检测精度。斯托克斯光信号、反斯托克斯光信号经转换后，同密封区域温度探测器、环境温度探测器1、环境温度探测器2信号一起输入工业控制计算机，进行数字信号处理，完成对待测温度场、管道泄漏的测量。

上述系统中，冷源和热源还可以选择性设置成另外两种方式。第一种情况：只有一路控制，比如有热源、热源驱动电路、多路I/O卡，热源依次通过热源驱动电路、多路I/O卡后与工业控制计算机相连，而不设置冷源、冷源驱动电路。该情况适用于主机放在空调房，而要求密封区域温度比空调房温度稍高的情况。当然，也可以仅设置冷源、冷源驱动电路、多路I/O卡，而不设置热源和热源驱动电路。第二种情况：当放置主机的环境温度比较稳定时，冷源和热源二路都可以不要，即不设置冷源、冷源驱动电路、热源、热源驱动电路和多路I/O卡，该情况适用于当放置主机的环境温度变化不是特别大的情况，此时温度补偿效果较好。上述各设置方式中，当具有热源驱动电路、冷源驱动电路、多路I/O卡时，需要设置于密封区域外。

上述环境温度探测器可以设置两个，即如图中所示的环境温度探测器1和环境温度探测器2，以提高温度曲线校正的准确性。但也可以单独设置1个。

上述实施例仅用于解释说明本发明要求保护的内容，但并不是用于限制本发明的要求保护的范围。本领域技术人员在本发明精神内所做的改进和替换，均属于保护范围内。