本發(fā)明涉及熱力管道狀態(tài)檢測(cè)領(lǐng)域，具體是一種基于紅外熱像技術(shù)的熱力管道異常狀況判定方法。
背景技術(shù)：
熱媒在熱力管道內(nèi)輸運(yùn)時(shí)，由于不平衡損失和保溫不力導(dǎo)致熱力管道輸運(yùn)效率降低，甚至出現(xiàn)熱力管道泄漏和保溫層破損的生產(chǎn)事故，這造成了極大的能源浪費(fèi)和財(cái)產(chǎn)損失。此外，熱力管道多采用直埋敷設(shè)，這給尋找熱力管道泄漏點(diǎn)及保溫層破損點(diǎn)造成了很大困難。當(dāng)直埋熱力管道的保溫層破損時(shí)，破損部位會(huì)形成一個(gè)高溫?zé)嵩磳?duì)其周圍土壤進(jìn)行加熱，隨著加熱過程的不斷進(jìn)行周圍地表溫度也會(huì)逐漸升高，熱力管道保溫層破損處的局部地表就會(huì)形成明顯的溫度異常區(qū)域。當(dāng)直埋熱力管道發(fā)生泄漏時(shí)，熱水會(huì)填充土壤內(nèi)部的孔隙直至土壤達(dá)到水分飽和狀態(tài)，隨著泄漏量的不斷增加，水分滲透區(qū)域會(huì)不斷增加，熱影響區(qū)域也會(huì)逐漸變大，泄漏點(diǎn)周圍地表溫度也會(huì)不斷升高，泄漏點(diǎn)的局部地表也會(huì)形成明顯的溫度異常區(qū)。
直埋熱力管道故障常采用人工巡檢的方式進(jìn)行，直接觀察埋地?zé)崃艿赖乇砻鏍顩r來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，此方法只能檢測(cè)較大的保溫與泄漏故障，難以對(duì)大面積的熱力管道進(jìn)行檢測(cè)分析。趙鍇在《熱力網(wǎng)故障診斷方法研究》中指出采用隔離的方法，通過關(guān)閉部分管段的閥門，將相應(yīng)部分的管段從熱網(wǎng)中隔離出來(lái)，通過觀察補(bǔ)水量以及水壓的變化，確定隔離部分管段是否泄漏。這種方法更適用于較大的泄漏故障，而且無(wú)法快速準(zhǔn)確地定位泄漏點(diǎn)。單立軍在《供熱管道泄漏檢測(cè)方法探討》中指出采用聲振泄漏檢測(cè)法：使用聽音棒或聽漏儀監(jiān)聽檢查井內(nèi)管道或者管件是否有泄漏的聲音信號(hào)，確定檢查井附近是否存在泄漏；另一種聲振檢測(cè)法是聲波信號(hào)檢測(cè)法，當(dāng)供熱管道發(fā)生泄漏時(shí)，泄漏點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生聲波信號(hào)，并沿著管壁傳播，可利用相關(guān)儀等設(shè)備采集這些聲波信號(hào)并分析處理，由此可對(duì)管道的泄漏狀況有所判斷。聲振泄漏檢測(cè)法只能檢測(cè)熱力管道的泄漏點(diǎn)，無(wú)法檢測(cè)熱力管道的保溫層破損故障，而且對(duì)工作人員的經(jīng)驗(yàn)程度要求高，適用于埋深較淺的管線，并且易受到其他聲音的干擾。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是，提供一種基于紅外熱像技術(shù)的熱力管道異常狀況判定方法。該方法利用紅外熱像儀對(duì)溫度異常區(qū)域進(jìn)行定位和拍攝，再處理分析溫度異常區(qū)域和溫度異常區(qū)域的紅外熱像圖，總結(jié)出區(qū)分熱力管道泄漏或者保溫層破損的判定依據(jù)。該方法能夠直觀、快速和準(zhǔn)確地定位熱力管道的泄漏點(diǎn)和保溫層的破損點(diǎn)。
本發(fā)明解決所述技術(shù)問題的技術(shù)方案是，提供一種基于紅外熱像技術(shù)的熱力管道異常狀況判定方法，其特征在于包括以下步驟：
(1)確定檢測(cè)環(huán)境：在供暖期，選擇晴朗夜晚或者缺少陽(yáng)光直射的白天進(jìn)行檢測(cè)，且檢測(cè)環(huán)境應(yīng)當(dāng)無(wú)風(fēng)或者風(fēng)力較小；
(2)檢測(cè)時(shí)，設(shè)置紅外熱像儀的環(huán)境溫度、空氣相對(duì)濕度、不同材質(zhì)的地表的發(fā)射率和測(cè)試溫度范圍；利用紅外熱像儀對(duì)待測(cè)區(qū)域進(jìn)行掃描檢測(cè)，并拍攝溫度異常區(qū)域和溫度正常區(qū)域的紅外熱像圖；拍攝的時(shí)間間隔小于10分鐘，拍攝的距離相同；
(3)利用pc機(jī)上安裝的紅外熱像處理軟件分析溫度異常區(qū)域和溫度正常區(qū)域的紅外熱像圖；選取溫度異常區(qū)域紅外熱像圖的溫度變化標(biāo)準(zhǔn)偏差值小于3的區(qū)域?yàn)闊崃艿罍囟犬惓^(qū)域，選取溫度正常區(qū)域紅外熱像圖的溫度變化標(biāo)準(zhǔn)偏差值小于2的區(qū)域?yàn)闊崃艿罍囟日^(qū)域；
(4)通過pc機(jī)上安裝的紅外熱像處理軟件分別獲得熱力管道溫度異常區(qū)域地表平均溫度t2及其周圍無(wú)管道區(qū)域地表平均溫度t0,2、熱力管道溫度正常區(qū)域地表平均溫度t1及其周圍無(wú)管道區(qū)域地表平均溫度t0,1；
δt2＝t2-t0,2(1)
δt1＝t1-t0,1(2)
δt0＝t2-t1(3)
式中：δt2—熱力管道溫度異常區(qū)域地表平均溫度與其周圍無(wú)管道區(qū)域地表平均溫度之差，℃；δt1—熱力管道溫度正常區(qū)域地表平均溫度與其周圍無(wú)管道區(qū)域地表平均溫度之差，℃；δt0—熱力管道溫度異常區(qū)域地表平均溫度與熱力管道溫度正常區(qū)域地表平均溫度之差，℃；
δtβ＝δt2-δt1(4)
式中：δtβ—相對(duì)溫差；
再根據(jù)δtβ與δt1的相對(duì)大小來(lái)進(jìn)行判定，提出熱力管道異常狀況的判定系數(shù)β，其表達(dá)式見式5；根據(jù)式4和式5可得到式6；
根據(jù)判定系數(shù)β，對(duì)熱力管道的異常狀況進(jìn)行判定：
當(dāng)β≥3.9時(shí)，判定溫度異常區(qū)域的熱力管道泄漏；
當(dāng)3.0<β<3.9時(shí)，對(duì)于供熱一次網(wǎng)，如果溫度異常區(qū)域周圍的熱力檢查井有冒氣現(xiàn)象，則判定該溫度異常區(qū)域的熱力管道泄漏；對(duì)于供熱二次網(wǎng)，采用隔離的方法，通過關(guān)閉熱力管道部分管段的閥門，將相應(yīng)的管段隔離出來(lái)，如果該管段的補(bǔ)水量以及水壓發(fā)生變化，則判定該溫度異常區(qū)域的熱力管道泄漏；對(duì)于其他管段，則判定為熱力管道保溫層破損；
當(dāng)β≤3.0時(shí)，判定溫度異常區(qū)域的熱力管道保溫層破損。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果在于：
(1)可通過thermacamtms65紅外熱像儀直接拍攝熱力管道地表的紅外熱像圖，能夠直觀、快速和準(zhǔn)確地定位熱力管道的泄漏點(diǎn)和保溫層的破損點(diǎn)，操作簡(jiǎn)單，實(shí)際應(yīng)用價(jià)值大。
(2)對(duì)于已經(jīng)確定發(fā)生泄漏的管段，通過本方法可以判定熱力管道泄漏點(diǎn)的位置，從而指導(dǎo)管道維修人員對(duì)此區(qū)域進(jìn)行開挖搶修工作，這可以減少盲目開挖路面帶來(lái)的損失，提高效率。
(3)針對(duì)不能直接判斷是否發(fā)生泄漏的管段，用紅外熱像處理軟件對(duì)同一時(shí)段拍攝得到的溫度異常區(qū)域和溫度正常區(qū)域的紅外熱像圖分別進(jìn)行處理，求得熱力管道異常狀況的判定系數(shù)，再判斷管道異常狀況。熱力管道泄漏的狀況需盡快進(jìn)行開挖搶修工作，而熱力管道保溫層破損可以在非供暖期內(nèi)開展維修工作。
具體實(shí)施方式
下面給出本發(fā)明的具體實(shí)施例。具體實(shí)施例僅用于進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明，不限制本申請(qǐng)權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的一種基于紅外熱像技術(shù)的熱力管道異常狀況判定方法，主要硬件包括紅外熱像儀和pc機(jī)；所述紅外熱像儀拍攝熱力管道地表獲得紅外熱像圖，pc機(jī)上安裝的紅外熱像處理軟件對(duì)紅外熱像儀所拍攝的熱像圖進(jìn)行數(shù)據(jù)分析得到所需結(jié)果。所述紅外熱像儀的型號(hào)為flirthermacamtms65；所述pc機(jī)上安裝的紅外熱像處理軟件是thermacamresearcherpro2.7。
本發(fā)明提供了一種基于紅外熱像技術(shù)的熱力管道異常狀況判定方法，其特征在于包括以下步驟：
(1)確定檢測(cè)環(huán)境：在供暖期，選擇晴朗夜晚或者缺少陽(yáng)光直射的白天進(jìn)行檢測(cè)，且檢測(cè)環(huán)境應(yīng)當(dāng)無(wú)風(fēng)或者風(fēng)力較小，以減少外界紅外輻射能量的干擾并增加待測(cè)熱力管道地表區(qū)域與周圍無(wú)管道地表區(qū)域紅外熱像圖的區(qū)別度；
(2)檢測(cè)時(shí)，根據(jù)外界環(huán)境、地表狀況及供熱情況等設(shè)置紅外熱像儀的環(huán)境溫度、空氣相對(duì)濕度、不同材質(zhì)的地表的發(fā)射率和測(cè)試溫度范圍等參數(shù)；利用紅外熱像儀對(duì)待測(cè)區(qū)域進(jìn)行掃描檢測(cè)，并拍攝溫度異常區(qū)域和溫度正常區(qū)域的紅外熱像圖；拍攝的時(shí)間間隔小于10分鐘，拍攝的距離相同；
所述紅外熱像儀的測(cè)試溫度范圍根據(jù)所測(cè)熱力管道的類型進(jìn)行選擇：供熱一次網(wǎng)取-40℃～120℃，供熱二次網(wǎng)取-10℃～50℃；
(3)利用pc機(jī)上安裝的紅外熱像處理軟件分析溫度異常區(qū)域和溫度正常區(qū)域的紅外熱像圖；選取溫度異常區(qū)域紅外熱像圖的溫度變化標(biāo)準(zhǔn)偏差值小于3的區(qū)域?yàn)闊崃艿罍囟犬惓^(qū)域，選取溫度正常區(qū)域紅外熱像圖的溫度變化標(biāo)準(zhǔn)偏差值小于2的區(qū)域?yàn)闊崃艿罍囟日^(qū)域；
(4)通過pc機(jī)上安裝的紅外熱像處理軟件分別獲得熱力管道溫度異常區(qū)域地表平均溫度t2及其周圍無(wú)管道區(qū)域地表平均溫度t0,2、熱力管道溫度正常區(qū)域地表平均溫度t1及其周圍無(wú)管道區(qū)域地表平均溫度t0,1；
δt2＝t2-t0,2(1)
δt1＝t1-t0,1(2)
δt0＝t2-t1(3)
式中：δt2—熱力管道溫度異常區(qū)域地表平均溫度與其周圍無(wú)管道區(qū)域地表平均溫度之差，℃；δt1—熱力管道溫度正常區(qū)域地表平均溫度與其周圍無(wú)管道區(qū)域地表平均溫度之差，℃；δt0—熱力管道溫度異常區(qū)域地表平均溫度與熱力管道溫度正常區(qū)域地表平均溫度之差，℃；
同一時(shí)間段內(nèi)利用紅外熱像儀對(duì)某一管段進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，外界環(huán)境因素、地表材質(zhì)、土壤特性及土壤自身溫度場(chǎng)等因素可簡(jiǎn)化考慮為相同，得到式4；
δtβ＝δt2-δt1(4)
式中：δtβ—相對(duì)溫差；
再根據(jù)δtβ與δt1的相對(duì)大小來(lái)進(jìn)行判定，提出熱力管道異常狀況的判定系數(shù)β，其表達(dá)式見式5；根據(jù)式4和式5可得到式6；
根據(jù)判定系數(shù)β，對(duì)熱力管道的異常狀況進(jìn)行判定：
當(dāng)β≥3.9時(shí)，判定溫度異常區(qū)域的熱力管道泄漏；
當(dāng)3.0<β<3.9時(shí)，對(duì)于供熱一次網(wǎng)，如果溫度異常區(qū)域周圍的熱力檢查井有“冒氣”現(xiàn)象，則判定該溫度異常區(qū)域的熱力管道泄漏；對(duì)于供熱二次網(wǎng)，采用隔離的方法，通過關(guān)閉熱力管道部分管段的閥門，將相應(yīng)的管段隔離出來(lái)，如果該管段的補(bǔ)水量以及水壓發(fā)生變化，則判定該溫度異常區(qū)域的熱力管道泄漏；對(duì)于其他管段，則判定為熱力管道保溫層破損。
當(dāng)β≤3.0時(shí)，判定溫度異常區(qū)域的熱力管道保溫層破損。