[发明专利]一种基于温差法的冻土地区热管工况数据检测装置

说明书

本发明涉及一种基于温差法的冻土地区热管工况数据检测装置，该检测装置包括保护外壳（1），设在保护外壳（1）内部的红外温度传感器（2）、内部温度计（3）和数据存储器（4），设在保护外壳（1）外部的外部温度计（5）以及设在保护外壳（1）上的固定器，固定器用于将该检测装置固定在热管（9）上；保护外壳（1）上与红外温度传感器（2）探测方向正对的位置开设有检测孔（6）。本发明建立了半开放、半封闭式的检测环境和采用了自动化检测技术，其应用能够保证检测结果的精确度，提高检测的工作效率，进而破解输电线路热管的检测关键难题，维护工程安全稳定。

技术领域

本发明涉及冻土工程设备检测技术领域，尤其涉及一种基于温差法的冻土地区热管工况数据检测装置。

背景技术

冻土是指具有负温和含冰的土体和岩石，我国冻土面积主要分布在青藏高原，东北大、小兴安岭和天山、阿尔泰山等地区。随着国家经济建设的不断加快，这些特殊地区在不断兴建各种交通设施，如青藏公路、青藏铁路等国家重大项目。

由于多年冻土和厚层地下冰的存在，使得多年冻土区输电线路塔基基础稳定性具有极大的不确定性：随着外界环境的变化，冻土中冰体的融化会导致塔基基础的快速弱化，对塔基的安全运营和长期稳定性产生重要影响。为避免该种影响，通常会在塔基周围布设一定数量的热管从而维护塔基的稳定性。

热管一种汽、液两相对流循环的导热系统，它是一根密封真空的钢管，里面充填了极易挥发的液态和气态工作介质（如氮、氟里昂、丙烷、CO2等），上端为安装有散热片的散热段，下端为吸热段。应用时，将热管的吸热段插入需要降温的冻土。当环境温度即散热段的温度低于地下吸热段温度的时候，热管开始工作处于导热状态，将地基土中的热量不断散发出去而使土体冷却。

可见，热管在制作、安装和使用过程中的任何微小瑕疵或受损都会导致内部工质泄漏，进而影响热管的工作效能甚至报废。因此，检测热管工作状况是否正常是一项重要工作。现有的检测手段中，通常都需要检测人员拿着仪器到正在工作的热管跟前采集后期分析所需数据，而热管的工作时段一般为冬季的夜晚低温环境，白天受太阳辐射、热管散热段吸热升温而停止工作。即：要想获得有效的工况数据，检测时段局限在冬季的夜晚，而不论是冬季的低温还是夜晚的黑暗都不利于检测工作的展开；另外，受环境温度、风速、太阳热辐射等诸多条件的影响和干扰，加上不同热管工作性能和状态的不同，热管表面温度、辐射温度的稳定性以及与环境温度的差值都会发生较大程度的变化。这些都对热管热学参数、工作状况的测量造成较大的困难，使得后期分析得到的检测结果误差大、精度低。

比如，对于输电线路塔基的热管来说，其工况数据检测工作的展开存在以下困难：1、与公路、铁路等线性工程相比，输电线路塔基一般架设在距离公路一定距离或是比较偏远人迹罕至的位置，在青藏高原等极端寒区条件下，道路通行困难，特别是夜晚更是难以到达，费时费力。2、夜晚视线受限不利于准确寻找到热管：（1）输电线路铁塔、热管均为金属材料，且热管埋设紧邻塔基基础，与输电线路杆塔在观测视线范围内相互重叠，造成严重干扰；（2）在半夜温度过低条件下，塔材、热管金属材料均表现为相同热红外性质，无法使用现有方法进行检测。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于温差法的冻土地区热管工况数据检测装置，实现在自动化测量热管工况数据的同时保证测量数据的准确度，进而提高检测效率和检测结果的精确度。

为解决现有问题，本发明所述的一种基于温差法的冻土地区热管工况数据检测装置，该检测装置包括保护外壳，设在所述保护外壳内部的红外温度传感器、内部温度计和数据存储器，设在所述保护外壳外部的外部温度计以及设在所述保护外壳上的固定器，所述固定器用于将该检测装置固定在热管上；所述数据存储器与所述红外温度传感器、内部温度计和所述外部温度计均相连，用于记录和存储来自它们的测量数据；所述保护外壳上与所述红外温度传感器探测方向正对的位置开设有检测孔，以使所述红外温度传感器直接测量所述热管的管壁温度。

优选地，所述保护外壳两侧上部开设有散热孔。