CN106895269B - 一种热网关键节点运行状态监测传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热网关键节点运行状态监测传感器，包括线缆埋地管道、传感器固定底座、电阻传感器第一电极、研究电极、辅助电极、温度传感器保护外壳、参比电极和电阻传感器第二电极，通过各个传感电极的配合使用，监测热网关键节点土壤环境中的电阻、温度、腐蚀状态，并利用多参数交叉对比监测法判断热网关键节点当前的运行状态；在热网发生渗漏时，能够准确判断出热网关键节点渗漏的具体位置，从而避免了热网大面积停热事故。本发明是一种新型热网监测技术，能够为热网完全稳定运行提供一定的依据。
Description
技术领域：
本发明涉及热网运行状态监测设备技术领域，具体涉及一种热网关键节点运行状态监测传感器。
背景技术：
目前随着经济快速发展与人民生活水平的不断提高，我国大部分城市建立了集中供热管网，同时城市热网规模逐年壮大，热网集中供热面积迅速增长至2.521×109m2，热网管道长度达7.13×104km。由于热网铺设工艺以及管道所处的恶劣自然环境导致近年来发生多起严重的热网泄漏事故，给供热企业和人民日常生活带来了巨大的影响。能够实时、连续监测热网运行的状态参数，是保证热网安全、可靠运行的关键因素，因此如何对热网运行状态进行有效的监测成为目前众多学者研究的重点。自21世纪出以来，世界上许多国家都开展了热网运行状态监测的研究，并尝试了不同的监测方案和技术，目前公知的热网运行状态监测方法主要分为直接监测法和间接监测法。直接监测法利用硬件电路之间对热网管道内的物理量进行监测，主要采用磁通、超声和涡流等技术。间接监测法则利用复杂数理模型推算出热网当前的运行状态，主要采用发射性跟踪、负压波法、压力梯度法以及质量体积平衡法。现有的关于热网运行状态监测手段存在以下缺陷和不足：(1)现有技术中热网状态监测不能够连续、实时监测热网运行状态，同时监测实施难度大、成本费用较高；(2)现有热网关键节点运行状态监测缺乏有效的监测设备，致使大部分热网未安装监控装置；(3)现有技术中的热网运行状态监测大部分为管内监测方法，并未对热网管道周围环境进行检测。
发明内容：
本发明的目的是针对现有热网关键节点运行监测中存在的不足，提供了一种热网关键节点运行状态监测传感器，其能够准确监测热网关键节点运行状态，成本低，多参数交叉对比监测，同时能够准确定位热网关键节点泄露位置，适用于各种地埋管道系统。
为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案来实现：
一种热网关键节点运行状态监测传感器，包括线缆埋地管道、传感器固定底座、电阻传感器第一电极、研究电极、辅助电极、温度传感器保护外壳、参比电极和电阻传感器第二电极；其中，
所述传感器固定底座前端固定有所述电阻传感器第一电极、研究电极、辅助电极、温度传感器保护外壳、参比电极和电阻传感器第二电极，所述传感器固定底座后端与线缆埋地管道前端相连接，所述温度传感器保护外壳内设有温度传感器，所述电阻传感器第一电极、研究电极、辅助电极、温度传感器保护外壳内的温度传感器、参比电极和电阻传感器第二电极出线端依次经信号传输电缆和线缆埋地管道后与热网监控系统相连接。
所述线缆埋地管道、辅助电极和温度传感器保护外壳均由304型不锈钢材料组成，所述传感器固定底座采用ABS绝缘型材料，所述电阻传感器第一电极和电阻传感器第二电极均由钛合金金属制成，所述研究电极由与热网管道同材料的Q235型碳钢材料构成，所述参比电极由金属镁组成，所述电阻传感器第一电极、研究电极、辅助电极、温度传感器保护外壳、参比电极和电阻传感器第二电极、线缆埋地管道相互之间保持绝缘关系。
所述传感器固定底座直径、厚度均为5cm，所述线缆埋地管道直径为5cm，长度为300cm，所述温度传感器保护外壳直径为7.84mm，长度为10cm，所述研究电极和辅助电极机械结构相同，直径为5.24mm，长度为10cm，所述电阻传感器第一电极、电阻传感器第二电极、参比电极均由直径为5.24mm，长度为10cm的锥体结构组成。
所述温度传感器保护外壳中心点与传感器固定底座中心点重合，所述温度传感器保护外壳和研究电极分布在传感器固定底座中心对称轴上，且温度传感器保护外壳与研究电极之间的距离为1.2cm，所述参比电极和电阻传感器第二电极对称分布在传感器固定底座中心对称轴两端，且参比电极与电阻传感器第二电极之间的距离为1.5cm，所述电阻传感器第一电极和辅助电极对称分布在传感器固定底座中心对称轴两端，所述研究电极与辅助电极之间距离为1.2cm，所述电阻传感器第一电极与研究电极之间的距离为1.2cm，所述研究电极、辅助电极、参比电极之间呈三角形结构分布在传感器固定底座。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明体积小，成本低，便于携带能够适用于不同的地埋管道系统系统，可对一条管线上多个热网关键节点运行状态进行实时监测。
2、本发明采用土壤电阻、温度、电化学腐蚀交叉对比监测热网关键节点运行状态，能够准确定位热网关键节点泄露的具体地理位置。
3、本发明通过电化学腐蚀方法可以判断管道当前的腐蚀速率和腐蚀深度，为热网关键节点寿命评估提供一定的数据依据。
4、本发明采用管外监测方法，即对热网关键节点周围环境的物理量进行实时、连续的监测，当热网关键节点泄露或渗漏时能够及时反映热网关键节点渗漏的具体情况。
综上所述，本发明监测准确度高、使用方便、能够准确定位热网关键节点渗漏具体位置，适用于多种地埋管路系统。
附图说明：
图1为本发明整体结构图。
图2为本发明电极分布示意图。
图3为本发明连接关系图。
图4为本发明传感器固定底座结构图。
图5为本发明线缆埋地管道结构图。
图6为本发明土壤电阻传感器电极、参比电极结构图。
图7为本发明辅助电极、研究电极结构图。
图8为本发明温度传感器保护外壳图结构图。
图中：1—线缆埋地管道；2—传感器固定底座；3—电阻传感器第一电极；4—研究电极；5—辅助电极；6—温度传感器保护外壳；7—参比电极；8—电阻传感器第二电极。
具体实施方式：
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
如图1、图2和图3所示，本发明所述的一种热网关键节点运行状态监测传感器，包括线缆埋地管道1、传感器固定底座2、电阻传感器第一电极3、研究电极4、辅助电极5、温度传感器保护外壳6、参比电极7和电阻传感器第二电极8；其中，所述传感器固定底座2前端固定有所述电阻传感器第一电极3、研究电极4、辅助电极5、温度传感器保护外壳6、参比电极7和电阻传感器第二电极8，所述传感器固定底座2后端与线缆埋地管道1前端相连接，所述温度传感器保护外壳6内设有温度传感器，所述电阻传感器第一电极3、研究电极4、辅助电极5、温度传感器保护外壳6内的温度传感器、参比电极7和电阻传感器第二电极8出线端依次经信号传输电缆和线缆埋地管道1后与热网监控系统相连接。
如图4、图5、图6、图7和图8所示，本实施例中，所述线缆埋地管道1、辅助电极5和温度传感器保护外壳6均由304型不锈钢材料组成，所述传感器固定底座2采用ABS绝缘型材料，所述电阻传感器第一电极3和电阻传感器第二电极8均由钛合金金属制成，所述研究电极4由与热网管道同材料的Q235型碳钢材料构成，所述参比电极7由金属镁组成，所述电阻传感器第一电极3、研究电极4、辅助电极5、温度传感器保护外壳6、参比电极7和电阻传感器第二电极8、线缆埋地管道1相互之间保持绝缘关系。
本实施例中，所述传感器固定底座2直径、厚度均为5cm，所述线缆埋地管道1直径为5cm，长度为300cm，所述温度传感器保护外壳6直径为7.84mm，长度为10cm，所述研究电极4和辅助电极5机械结构相同，直径为5.24mm，长度为10cm，所述电阻传感器第一电极3、电阻传感器第二电极8、参比电极7均由直径为5.24mm，长度为10cm的锥体结构组成。
本实施例中，所述温度传感器保护外壳6中心点与传感器固定底座2中心点重合，所述温度传感器保护外壳6和研究电极4分布在传感器固定底座2中心对称轴上，且温度传感器保护外壳6与研究电极4之间的距离为1.2cm，所述参比电极7和电阻传感器第二电极8对称分布在传感器固定底座2中心对称轴两端，且参比电极7与电阻传感器第二电极8之间的距离为1.5cm，所述电阻传感器第一电极3和辅助电极5对称分布在传感器固定底座2中心对称轴两端，所述研究电极4与辅助电极5之间距离为1.2cm，所述电阻传感器第一电极3与研究电极4之间的距离为1.2cm，所述研究电极4、辅助电极5、参比电极7之间呈三角形结构分布在传感器固定底座2。
本发明在使用时，将电阻传感器第一电极3、研究电极4、辅助电极5、温度传感器保护外壳6、参比电极7和电阻传感器第二电极8固定在传感器固定底座2上面，传感器固定底座2安装在线缆埋地管道1，各电极的出线端通过线缆埋地管道1接入热网关键节点监测装置，预先将各传感电极埋置于管道正下方；给电阻传感器第一电极3接入占空比50％，2kHz，12V的交流脉冲信号，测量电阻传感器第二电极8的响应电压信号，实现热网关键节点周围土壤电阻大小的测量；给研究电极4与辅助电极5之间接入微弱电流源信号，测量参比电极7与研究电极4之间的电压响应信号，利用电化学法分析出埋地管线的腐蚀深度与腐蚀速率；将温度传感器套入温度传感器保护外壳6，通过入热网关键节点监测装置实时测量热网关键节点周边土壤的温度信号。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (2)
1.一种热网关键节点运行状态监测传感器，其特征在于：包括线缆埋地管道（1）、传感器固定底座（2）、电阻传感器第一电极（3）、研究电极（4）、辅助电极（5）、温度传感器保护外壳（6）、参比电极（7）和电阻传感器第二电极（8）；其中，
所述传感器固定底座（2）前端固定有所述电阻传感器第一电极（3）、研究电极（4）、辅助电极（5）、温度传感器保护外壳（6）、参比电极（7）和电阻传感器第二电极（8），所述传感器固定底座（2）后端与线缆埋地管道（1）前端相连接，所述温度传感器保护外壳（6）内设有温度传感器，所述电阻传感器第一电极（3）、研究电极（4）、辅助电极（5）、温度传感器保护外壳（6）内的温度传感器、参比电极（7）和电阻传感器第二电极（8）出线端依次经信号传输电缆和线缆埋地管道（1）后与热网监控系统相连接；
所述线缆埋地管道（1）、辅助电极（5）和温度传感器保护外壳（6）均由304型不锈钢材料组成，所述传感器固定底座（2）采用ABS绝缘型材料，所述电阻传感器第一电极（3）和电阻传感器第二电极（8）均由钛合金金属制成，所述研究电极（4）由与热网管道同材料的Q235型碳钢材料构成，所述参比电极（7）由金属镁组成，所述电阻传感器第一电极（3）、研究电极（4）、辅助电极（5）、温度传感器保护外壳（6）、参比电极（7）和电阻传感器第二电极（8）、线缆埋地管道（1）相互之间保持绝缘关系；
所述温度传感器保护外壳（6）中心点与传感器固定底座（2）中心点重合，所述温度传感器保护外壳（6）和研究电极（4）分布在传感器固定底座（2）中心对称轴上，且温度传感器保护外壳（6）与研究电极（4）之间的距离为1.2cm，所述参比电极（7）和电阻传感器第二电极（8）对称分布在传感器固定底座（2）中心对称轴两端，且参比电极（7）与电阻传感器第二电极（8）之间的距离为1.5cm，所述电阻传感器第一电极（3）和辅助电极（5）对称分布在传感器固定底座（2）中心对称轴两端，所述研究电极（4）与辅助电极（5）之间距离为1.2cm，所述电阻传感器第一电极（3）与研究电极（4）之间的距离为1.2cm，所述研究电极（4）、辅助电极（5）、参比电极（7）之间呈三角形结构分布在传感器固定底座（2）。
2.根据权利要求1所述的一种热网关键节点运行状态监测传感器，其特征在于：
所述传感器固定底座（2）直径、厚度均为5cm，所述线缆埋地管道（1）直径为5cm，长度为300cm，所述温度传感器保护外壳（6）直径为7.84mm，长度为10cm，所述研究电极（4）和辅助电极（5）机械结构相同，直径为5.24mm，长度为10cm，所述电阻传感器第一电极（3）、电阻传感器第二电极（8）、参比电极（7）均由直径为5.24mm，长度为10cm的锥体结构组成。
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