本發(fā)明涉及化工管道，尤其是涉及一種管道防腐保溫系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在傳統(tǒng)的管道中，在管道內(nèi)部輸送的流體進(jìn)行流動(dòng)時(shí)，不可避免會(huì)隨著時(shí)長(zhǎng)的增加，流體溫度降低，影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，現(xiàn)有技術(shù)通常為在管道內(nèi)壁設(shè)置保溫層，來(lái)維持管道內(nèi)部溫度穩(wěn)定，但是保溫層會(huì)因磨損或外部環(huán)境的侵蝕而逐漸失去保溫效果。由于缺乏有效的監(jiān)測(cè)手段，往往難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)保溫層的性能下降，無(wú)法及時(shí)對(duì)管道進(jìn)行解決，對(duì)于輸送易燃或易爆介質(zhì)的管道，保溫失效可能引起介質(zhì)溫度升高，增加泄漏風(fēng)險(xiǎn)，從而可能導(dǎo)致火災(zāi)或爆炸事故。此外，保溫層失效還可能加速管道外壁的腐蝕過(guò)程，進(jìn)一步縮短管道的使用壽命。在輸送流體介質(zhì)的過(guò)程中，由于流體的物理和化學(xué)性質(zhì)，以及管道內(nèi)壁的材料特性，往往會(huì)在管道內(nèi)部形成垢層。垢層的存在不僅會(huì)增加流體流動(dòng)的阻力，降低輸送效率，還會(huì)加速管道的腐蝕和磨損。傳統(tǒng)的除垢方法往往需要人工進(jìn)行，不僅耗時(shí)費(fèi)力，而且難以徹底清除垢層。防腐涂層是保護(hù)管道免受腐蝕侵蝕的重要屏障。然而，在傳統(tǒng)的管道防腐中，對(duì)防腐涂層的監(jiān)測(cè)往往不足。一旦防腐涂層出現(xiàn)破損或老化，往往難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，導(dǎo)致管道迅速受到腐蝕的侵蝕，增加了管道泄漏和安全事故的風(fēng)險(xiǎn)，因此，提出了一種管道防腐保溫系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的是如何在監(jiān)測(cè)管道保溫層保溫情況失效時(shí)，調(diào)度維修人員對(duì)管道進(jìn)行維修并在監(jiān)測(cè)到防腐涂層受腐蝕情況嚴(yán)重時(shí)，發(fā)出報(bào)警同時(shí)對(duì)管道內(nèi)部進(jìn)行除垢的技術(shù)問(wèn)題，提供一種管道防腐保溫系統(tǒng)。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種管道防腐保溫系統(tǒng)，包括保溫層、防腐涂層、保溫失效監(jiān)測(cè)模塊、除垢模塊、腐蝕報(bào)警模塊。保溫層設(shè)置于管道內(nèi)壁，與管道內(nèi)壁固定連接。防腐涂層涂覆在管道的外周壁。保溫失效監(jiān)測(cè)模塊用于監(jiān)測(cè)管道保溫層的保溫情況是否失效。用于調(diào)度維修人員對(duì)保溫層失效的管道進(jìn)行維修。除垢模塊用于對(duì)管道內(nèi)部進(jìn)行除垢。腐蝕報(bào)警模塊用于監(jiān)測(cè)防腐涂層的受腐蝕情況。用于發(fā)出報(bào)警。

3、通過(guò)保溫層的設(shè)置，能有效減少熱量散失，維持管道內(nèi)的溫度穩(wěn)定，在輸送高溫或低溫流體時(shí)，能顯著提高能源利用效率，減少能源消耗。防腐涂層涂覆在管道外周壁，形成隔斷層，有效抵御外部環(huán)境中的水分、氧氣、化學(xué)物質(zhì)等對(duì)管道的侵蝕，延長(zhǎng)管道的使用壽命，減少因腐蝕導(dǎo)致的泄漏和維修成本。通過(guò)保溫失效監(jiān)測(cè)模塊的設(shè)置，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)保溫層的保溫性能，當(dāng)檢測(cè)到保溫效果失效，及時(shí)調(diào)度維修人員對(duì)保溫層失效的管道進(jìn)行維修，避免熱量損失加劇，確保管道輸送功能的正常。除垢模塊減少了人工清理管道內(nèi)部的難度，有效去除管道內(nèi)壁的結(jié)垢，保持管道的順暢，提高流體傳輸效率，減少管道堵塞。腐蝕報(bào)警模塊通過(guò)監(jiān)測(cè)防腐涂層的受腐蝕情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)涂層受損情況，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒管理人員采取預(yù)防措施或進(jìn)行修復(fù)，防止腐蝕進(jìn)一步發(fā)展。

4、進(jìn)一步的，保溫失效監(jiān)測(cè)模塊包括溫度處理器、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、輸入屏、手機(jī)app。輸入屏設(shè)置于管道監(jiān)控中心，用于供管理人員輸入提前測(cè)量好的保溫層材料密度、保溫層覆蓋總面積、保溫層材料的導(dǎo)熱系數(shù)，然后將保溫層材料密度、保溫層覆蓋總面積、保溫層材料的導(dǎo)熱系數(shù)發(fā)送到溫度處理器。第一溫度傳感器設(shè)置于管道外壁上，用于測(cè)量外界環(huán)境溫度，將外界環(huán)境溫度發(fā)送到溫度處理器。第二溫度傳感器設(shè)置于管道保溫層上，用于測(cè)量管道內(nèi)部溫度，將管道內(nèi)部溫度發(fā)送到溫度處理器。溫度處理器設(shè)置于管道監(jiān)控中心，與輸入屏、第二溫度傳感器通信連接，用于在接收到保溫層材料密度、保溫層覆蓋總面積、外界環(huán)境溫度、管道內(nèi)部溫度、保溫層材料的導(dǎo)熱系數(shù)后，通過(guò)保溫層材料密度、保溫層覆蓋總面積、外界環(huán)境溫度、管道內(nèi)部溫度、保溫層材料的導(dǎo)熱系數(shù)計(jì)算得到保溫效率。用于在保溫效率低于預(yù)設(shè)保溫效率時(shí)，生成管道保溫層失效信息，發(fā)送到手機(jī)app。手機(jī)app設(shè)置于維修人員移動(dòng)終端上，與溫度處理器通信連接，用于在接收到管道保溫層失效信息后，顯示管道保溫層失效信息，調(diào)度維修人員進(jìn)行維修。

5、進(jìn)一步的，保溫效率的計(jì)算公式為：

6、

7、其中，p為保溫效率，ρ為保溫層材料密度，單位為kg/m3，s為保溫層覆蓋總面積，單位為m2，t1為外界環(huán)境溫度，單位為℃，t2為管道內(nèi)部溫度，單位為℃，j為保溫層材料的導(dǎo)熱系數(shù)，單位為w/m·k。

8、例如，保溫層材料為硬質(zhì)聚氨酯，密度為40kg/m3，提前測(cè)好的保溫層覆蓋總面積為10m2，外界環(huán)境溫度為-5℃，管道內(nèi)部溫度為60℃，導(dǎo)熱系數(shù)為0.03w/m·k，此時(shí)計(jì)算得到保溫效率約為0.86。

9、進(jìn)一步的，防腐涂層為合金防腐涂層。

10、合金涂層通常具有較高的硬度和耐磨性，這使得涂層能夠更好地抵抗機(jī)械磨損和刮擦，延長(zhǎng)涂層的使用壽命。

11、進(jìn)一步的，除垢模塊包括超聲波發(fā)射器、超聲波接收器、電子計(jì)時(shí)器、積垢處理器、若干超聲波振動(dòng)棒。輸入屏用于供管理人員輸入提前測(cè)量好的管道長(zhǎng)度，然后將管道長(zhǎng)度發(fā)送到積垢處理器。溫度處理器用于在接收到保溫層覆蓋總面積后，將保溫層覆蓋總面積發(fā)送到積垢處理器。超聲波發(fā)射器設(shè)置于管道外壁上，并且其發(fā)射方向指向管道內(nèi)部，用于間斷性向管道內(nèi)部發(fā)射超聲波。用于在發(fā)射超聲波時(shí)，發(fā)送一個(gè)第一傳遞信號(hào)給電子計(jì)時(shí)器。超聲波接收器設(shè)置于管道內(nèi)部中心，通過(guò)支撐架與管道固定連接，且其接收方向與超聲波發(fā)射器的發(fā)射方向相對(duì)應(yīng)。用于在接收超聲波時(shí)，發(fā)送一個(gè)第二傳遞信號(hào)給電子計(jì)時(shí)器。電子計(jì)時(shí)器設(shè)置于超聲波發(fā)射器上，與超聲波發(fā)射器、超聲波接收器通信連接，用于在接收到第一傳遞信號(hào)、第二傳遞信號(hào)后，記錄超聲波從發(fā)射到接收的時(shí)間差，然后得到超聲波穿過(guò)管道、保溫層、水垢的時(shí)間，將超聲波穿過(guò)管道、保溫層、水垢的時(shí)間發(fā)送到積垢處理器。積垢處理器設(shè)置于管道監(jiān)控中心，與溫度處理器、電子計(jì)時(shí)器、輸入屏通信連接，用于在接收到超聲波穿過(guò)管道、保溫層、水垢的時(shí)間、管道長(zhǎng)度、保溫層覆蓋總面積后，通過(guò)預(yù)設(shè)超聲波在保溫層的傳播速度、超聲波穿過(guò)管道、保溫層、水垢的時(shí)間、管道長(zhǎng)度、保溫層覆蓋總面積計(jì)算得到結(jié)垢影響指數(shù)。用于在結(jié)垢影響指數(shù)大于預(yù)設(shè)結(jié)垢影響指數(shù)時(shí)，啟動(dòng)一段時(shí)間的若干超聲波振動(dòng)棒。若干超聲波振動(dòng)棒均勻間隔設(shè)置于管道外壁上，用于產(chǎn)生超聲波，超聲波穿透管道壁和保溫層，進(jìn)入管道內(nèi)部，超聲波的高頻振動(dòng)對(duì)垢層進(jìn)行粉碎和清除，對(duì)管道內(nèi)壁的污垢進(jìn)行清除。

12、超聲波發(fā)射器內(nèi)部的振子在脈沖電信號(hào)的作用下振蕩并發(fā)出超聲波，超聲波在管道內(nèi)部介質(zhì)保溫層中進(jìn)行直線傳播，并在遇到障礙物，如結(jié)垢層時(shí)發(fā)生反射，反射回來(lái)的超聲波被超聲波發(fā)射器接收，并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行處理。此時(shí)，電子計(jì)時(shí)器停止計(jì)時(shí)，通過(guò)超聲波從發(fā)射到接收的時(shí)間差，從而得到超聲波穿過(guò)管道、保溫層、水垢的時(shí)間。若干超聲波振動(dòng)棒利用其產(chǎn)生的高頻振動(dòng)，有效地對(duì)管道內(nèi)壁的結(jié)垢進(jìn)行粉碎清除。

13、進(jìn)一步的，結(jié)垢影響指數(shù)的計(jì)算公式為：

14、

15、其中，k為結(jié)垢影響指數(shù)，c為預(yù)設(shè)超聲波在保溫層的傳播速度，單位為m/s，δt為超聲波穿過(guò)管道、保溫層、水垢的時(shí)間，單位為s，l為管道長(zhǎng)度，單位為m。

16、例如，在一段長(zhǎng)度為10m，直徑為0.3m的圓柱形管道，保溫層均勻包裹管道。保溫層覆蓋總面積為管道的側(cè)面積，約為10m2。保溫層材料為硬質(zhì)聚氨酯，則預(yù)設(shè)超聲波在保溫層的傳播速度為2000m/s，超聲波穿過(guò)管道、保溫層、水垢的時(shí)間為10μs，即0.00001s，計(jì)算得到結(jié)垢影響指數(shù)約為0.06。

17、進(jìn)一步的，若干超聲波振動(dòng)棒與管道外壁之間為螺栓連接。

18、螺栓連接的抗振性能出色，能夠有效抵御地震等自然力對(duì)管道的沖擊，確保了管道在惡劣環(huán)境下超聲波振動(dòng)棒的穩(wěn)定，不易脫落。

19、進(jìn)一步的，腐蝕報(bào)警模塊包括腐蝕處理器、濕度傳感器、報(bào)警器。輸入屏用于供管理人員輸入提前測(cè)量好的防腐涂層厚度、管道周?chē)耐寥离娮杪?、管道外壁和防腐涂層的電位差，然后將防腐涂層厚度、管道周?chē)耐寥离娮杪?、管道外壁和防腐涂層的電位差發(fā)送給腐蝕處理器。溫度處理器用于在接收到外界環(huán)境溫度后，將外界環(huán)境溫度發(fā)送給腐蝕處理器。濕度傳感器設(shè)置于土壤表面，用于測(cè)量外界環(huán)境濕度，將其發(fā)送到腐蝕處理器。腐蝕處理器設(shè)置于管道監(jiān)控中心，與溫度處理器、輸入屏通信連接，用于在接收到外界環(huán)境濕度、防腐涂層厚度、管道周?chē)耐寥离娮杪?、管道外壁和防腐涂層的電位差后，通過(guò)外界環(huán)境溫度、外界環(huán)境濕度、防腐涂層厚度、管道周?chē)耐寥离娮杪?、管道外壁和防腐涂層的電位差、預(yù)設(shè)電位差閾值、溫度調(diào)節(jié)系數(shù)、外界環(huán)境濕度調(diào)節(jié)系數(shù)、管道周?chē)耐寥离娮杪收{(diào)節(jié)系數(shù)、電位調(diào)節(jié)系數(shù)計(jì)算得到腐蝕程度指數(shù)。用于在腐蝕程度指數(shù)超過(guò)預(yù)設(shè)腐蝕程度指數(shù)時(shí)，啟動(dòng)報(bào)警器。報(bào)警器設(shè)置于管道監(jiān)控中心，與腐蝕處理器電性連接，用于發(fā)出聲光報(bào)警。

20、進(jìn)一步的，腐蝕程度指數(shù)的計(jì)算公式為：

21、

22、其中，r為腐蝕程度指數(shù)，h為外界環(huán)境濕度，單位為rh，m為防腐涂層厚度，單位為mm，表示防腐涂層對(duì)腐蝕的防護(hù)效果，g為管道周?chē)耐寥离娮杪?，單位為ω·m，u為管道外壁和防腐涂層的電位差，單位為v，u0為預(yù)設(shè)電位差閾值，單位為v，α,β,γ,δ分別為溫度調(diào)節(jié)系數(shù)、外界環(huán)境濕度調(diào)節(jié)系數(shù)、管道周?chē)耐寥离娮杪收{(diào)節(jié)系數(shù)、電位調(diào)節(jié)系數(shù)，α取值為0.5,β取值為0.8,γ取值為0.6,δ取值為1.8。

23、例如，外界環(huán)境溫度為40℃，外界環(huán)境濕度為30％rh，即0.3rh，防腐涂層厚度為0.8mm，管道周?chē)耐寥离娮杪蕿?00ω·m，管道外壁和防腐涂層的電位差為0.4v，預(yù)設(shè)電位差閾值為0.3v，α為0.5,β為0.8,γ為0.6,δ為1.8，計(jì)算得到腐蝕程度指數(shù)約為0.57。

24、進(jìn)一步的，腐蝕處理器用于在腐蝕程度指數(shù)超過(guò)預(yù)設(shè)腐蝕程度指數(shù)時(shí)，生成管道防腐涂層受腐蝕程度嚴(yán)重信息，發(fā)送到手機(jī)app。手機(jī)app與腐蝕處理器通信連接，用于在接收到管道防腐涂層受腐蝕程度嚴(yán)重信息后，顯示管道防腐涂層受腐蝕程度嚴(yán)重信息，調(diào)度維修人員重新粉刷防腐涂料或者更換防腐涂層。

25、手機(jī)app即時(shí)接收管道防腐涂層受腐蝕程度嚴(yán)重信息，并顯示管道防腐涂層受腐蝕的嚴(yán)重信息，使得維修人員能夠迅速了解到管道防腐涂層受損問(wèn)題嚴(yán)重，如重新粉刷防腐涂料或更換防腐涂層，使得維修人員能夠更快速、更準(zhǔn)確地定位問(wèn)題，減少不必要的檢查和維修次數(shù)。

26、本發(fā)明的有益效果：

27、1.本發(fā)明通過(guò)保溫層的設(shè)置，能有效減少熱量散失，維持管道內(nèi)的溫度穩(wěn)定，在輸送高溫或低溫流體時(shí)，能顯著提高能源利用效率，減少能源消耗。防腐涂層涂覆在管道外周壁，形成隔斷層，有效抵御外部環(huán)境中的水分、氧氣、化學(xué)物質(zhì)等對(duì)管道的侵蝕，延長(zhǎng)管道的使用壽命，減少因腐蝕導(dǎo)致的泄漏和維修成本。通過(guò)保溫失效監(jiān)測(cè)模塊的設(shè)置，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)保溫層的保溫性能，當(dāng)檢測(cè)到保溫效果失效，及時(shí)調(diào)度維修人員對(duì)保溫層失效的管道進(jìn)行維修，避免熱量損失加劇，確保管道輸送功能的正常。除垢模塊減少了人工清理管道內(nèi)部的難度，有效去除管道內(nèi)壁的結(jié)垢，保持管道的順暢，提高流體傳輸效率，減少管道堵塞。腐蝕報(bào)警模塊通過(guò)監(jiān)測(cè)防腐涂層的受腐蝕情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)涂層受損情況，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒管理人員采取預(yù)防措施或進(jìn)行修復(fù)，防止腐蝕進(jìn)一步發(fā)展。