水平热力管道保温层下沉检测方法技术

本发明专利技术公开了一种利用水平热力管道壁面温差检测保温层下沉的方法。自然对流和管道保温层材料下沉作为影响水平热力管道外表面温度分布的两个主要因素，都会导致管道外表面顶部的温度高于底部，结合热力管道漏热的热通路分析和水平管道自然对流规律，通过测量水平热力管道顶部和底部温度检测管道保温层材料下沉深度。通过温度计测量管道表面温度，再结合测量得到的表面温度和空气的热物理性质计算管道中心到管道顶部和底部外表面的距离，最终计算出保温材料下沉的深度。本发明专利技术具有操作简单，实用性强，准确性高等特点，能够准确检测出管道保温材料的下沉深度。

【技术实现步骤摘要】
水平热力管道保温层下沉检测方法
本专利技术涉及一种热力管道保温层材料下沉检测方法，特别是利用测量管道表面温差计算管道保温层材料下沉的检测方法。
技术介绍
火力发电厂的高温管道温度远远高于环境温度，为了提高发电效率，保证生产安全，常常需要在管道外面布置保温层。目前常用的保温材料主要有硅酸铝材料、复合硅酸盐材料，岩棉材料等，在保温层布置施工时整个管道周向厚度相同，因此管道各部分保温均匀，保温效果较好。长时间使用之后，受到重力的影响，管道保温层会出现材料下沉的状况，顶部外表面也常常出现破损的现象，保温材料下沉不仅严重影响保温效果，还会导致管道顶部温度过高，造成安全隐患。通过比较测量到的管道表面温度差距和理论计算得到的管道表面温度差距进行比较判断管道保温层材料是否发生下沉，并可以得到下沉的深度。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种检测管道保温层下沉的检测方法。水平热力管道保温层下沉检测方法包括如下步骤：1)通过温度计和热成像仪测量管道外表面顶部温度Tw，top、管道外表面底部的温度Tw，bot、热辐射率ε和环境温度Ts；2)利用步骤1)测量得到的外表面顶部温度Tw，top、管道外表面底部的温度Tw，bot和环境温度Ts计算得到管道顶部空气对流换热系数htop和管道底部空气对流换热系数hbot；3)利用步骤2)得到的管道顶部空气对流换热系数htop、管道底部空气对流换热系数hbot以及步骤1)测量得到的管道外表面顶部温度Tw，top、管道外表面底部的温度Tw，bot、热辐射率ε和环境温度Ts计算得到管道圆心到保温层外表面顶部距离R1，top和管道圆心到保温层外表面底部距离R1，bot；4)根据步骤3)得到的道圆心到保温层外表面顶部距离R1，top和管道圆心到保温层外表面底部距离R1，bot计算得到管道下沉深度Lfall。所述的步骤1)为：把温度计贴在水平热力管道保温层外表面同一截面顶部和底部测量管道保温层外表面顶部温度Tw，top和管道保温层外表面底部的温度Tw，bot，另外把一支温度计放置在距离管道2m以外的位置，测量环境温度Ts，使用热成像仪拍摄管道保温层外表面底部温度，调整热成像仪内拍摄保温层外表面底部的热辐射率至热像仪拍摄温度与温度计测量保温层外表面底部的温度Tw，bot相同，此时热成像仪内显示的热辐射率即为管道表面热辐射率ε。所述的步骤2)为：管道顶部对流换热系数htop和管道底部的对流换热系数hbot由以下式子求得其中Gr为管道流动过程中的格拉晓夫数，其计算公式为被测量管道的设计外表面半径R1和重力加速度g已知，外表面顶部温度Tw，top和管道外表面底部的温度Tw，bot由步骤(1)测量得到，结合已知的与管道壁面平均温度对应的管道周围空气热传导系数λair、管道周围空气热膨胀系数β、管道周围空气运动粘度γ和管道周围空气普朗特数Pr，由公式1和公式2求得管道顶部空气对流换热系数htop和管道底部空气对流换热系数hbot。所述的步骤3)为：通过管道保温层外表面顶部导热热流密度qtop和通过管道保温层外表面底部导热热流密度qbot大小由以下公式计算通过管道保温层外表面顶部导热热流密度qtop和通过管道保温层外表面底部导热热流密度qbot大小也可以由管道外部自然对流和辐射漏热进行计算qtop＝htop(Tw，top-Ts)+qra，top………5qbot＝hbot(Tw，bot-Ts)+qra，bot………6结合公式3和公式5得到管道顶部保温层外表面温度Tw，top和管道圆心到外表面顶部距离R1，top之间的关系为结合公式4和公式6得到管道底部保温层外表面温度Tw，bot和管道圆心到外表面底部距离R1，bot之间的关系为公式7中顶部辐射散热流密度qra，top和公式8中的底部辐射散热流密度qra，bot计算公式为管道外表面顶部温度Tw，top、管道底部外表面的温度Tw，bot、热辐射率ε和环境温度Ts由步骤1)测量得到，斯特潘玻尔兹曼常数σ已知，由此可以计算出顶部辐射散热流密度qra，top和底部辐射散热流密度qra，bot；被测量管道的保温层材料导热率λ、管道内部半径R0、管道内部介质温度T0已知，管道顶部空气对流换热系数htop和管道底部空气对流换热系数hbot由步骤2)计算得到，环境温度Ts由步骤1)测量得到，根据公式7和公式8可以得到管道圆心到外表面顶部距离R1，top和管道圆心到保温层外表面底部距离R1，bot。所述的步骤4)为：管道圆心到外表面顶部距离R1，top和管道圆心到保温层外表面底部距离R1，bot由步骤3)计算得到，通过公式求得下沉深度Lfall。本专利技术与现有技术相比具有的有益效果：1)操作简单，只需要通过测量管道壁面温度就可以判断管道内部材料的下沉情况，不会破坏管道表面。2)实用性强，对于发生保温材料下沉的管道，可以分析出下沉的程度，根据需求决定是不是需要进行整修。3)准确性高，通过表面温度差距进行检测，可以准确分析出管道保温层材料的下沉深度。附图说明图1是本专利技术的管道下沉截面示意图。具体实施方式水平热力管道保温层下沉检测方法包括如下步骤：1)通过温度计和热成像仪测量管道外表面顶部温度Tw，top、管道外表面底部的温度Tw，bot、热辐射率ε和环境温度Ts；2)利用步骤1)测量得到的外表面顶部温度Tw，top、管道外表面底部的温度Tw，bot和环境温度Ts计算得到管道顶部空气对流换热系数htop和管道底部空气对流换热系数hbot；3)利用步骤2)得到的管道顶部空气对流换热系数htop、管道底部空气对流换热系数hbot以及步骤1)测量得到的管道外表面顶部温度Tw，top、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水平热力管道保温层下沉检测方法，其特征在于包括如下步骤：1)通过温度计和热成像仪测量管道外表面顶部温度Tw，top、管道外表面底部的温度Tw，bot、热辐射率ε和环境温度Ts；2)利用步骤1)测量得到的外表面顶部温度Tw，top、管道外表面底部的温度Tw，bot和环境温度Ts计算得到管道顶部空气对流换热系数htop和管道底部空气对流换热系数hbot；3)利用步骤2)得到的管道顶部空气对流换热系数htop、管道底部空气对流换热系数hbot以及步骤1)测量得到的管道外表面顶部温度Tw，top、管道外表面底部的温度Tw，bot、热辐射率ε和环境温度Ts计算得到管道圆心到保温层外表面顶部距离R1，top和管道圆心到保温层外表面底部距离R1，bot；4)根据步骤3)得到的道圆心到保温层外表面顶部距离R1，top和管道圆心到保温层外表面底部距离R1，bot计算得到管道下沉深度Lfall。

【技术特征摘要】
1.一种水平热力管道保温层下沉检测方法，其特征在于包括如下步骤：1)通过温度计和热成像仪测量管道外表面顶部温度Tw，top、管道外表面底部的温度Tw，bot、热辐射率ε和环境温度Ts；2)利用步骤1)测量得到的外表面顶部温度Tw，top、管道外表面底部的温度Tw，bot和环境温度Ts计算得到管道顶部空气对流换热系数htop和管道底部空气对流换热系数hbot；3)利用步骤2)得到的管道顶部空气对流换热系数htop、管道底部空气对流换热系数hbot以及步骤1)测量得到的管道外表面顶部温度Tw，top、管道外表面底部的温度Tw，bot、热辐射率ε和环境温度Ts计算得到管道圆心到保温层外表面顶部距离R1，top和管道圆心到保温层外表面底部距离R1，bot；4)根据步骤3)得到的管道圆心到保温层外表面顶部距离R1，top和管道圆心到保温层外表面底部距离R1，bot计算得到管道下沉深度Lfall；所述的步骤2)具体为：管道顶部空气对流换热系数htop和管道底部空气对流换热系数hbot由以下式子求得其中Gr为管道流动过程中的格拉晓夫数，其计算公式为被测量管道的设计外表面半径R1和重力加速度g已知，外表面顶部温度Tw，top和管道外表面底部的温度Tw，bot由步骤1)测量得到，结合已知的与管道壁面平均温度对应的管道周围空气热传导系数λair、管道周围空气热膨胀系数β、管道周围空气运动粘度γ和管道周围空气普朗特数Pr，由公式1和公式2求得管道顶部空气对流换热系数htop和管道底部空气对流换热系数hbot；所述的步骤3)具体为：通过管道保温层外表面顶部导热热流密度qtop和通过管道保温层外表面底部导热热流密度qbot大小由以下公式计算通过管道保温层外表面顶部导热热流密度qtop和通过管道保温层外表面底部导热热流密度qbot大小也可以由管道外部自然对流和辐射漏热进行计算qtop＝htop(Tw，top-Ts)+qra，top………5...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙大明，赵旭，沈惬，章杰，于连海，苏乐，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33