一种长距离输水管道智慧化监测馈控装置

本发明属于维护输水管道设备，特别涉及一种长距离输水管道智慧化监测馈控装置。

背景技术：

1、近年来，随着水利事业迅速发展，大流量、高扬程梯级输水泵站的修建日益增多，能够满足跨流域供水的需求，降低水资源匮乏地区用水压力。长距离输水管道是跨流域调水工程中不可或缺的重要组成部分，随着水利水电工程中高水头、大流量泄水建筑物的增多，以及工程规模趋于大型化，结构趋向复杂化，管道在运行过程中更容易受到水力激振和外界环境的干扰，这些干扰会以不同程度的振动形式出现，由水流引起的管道振动问题变得更加突出。

2、管道振动会导致管道损坏，甚至导致水利工程完全失效，对经济效益甚至人身安全都构成严重威胁。输水管道振动带来的危害严重影响了正常的生产和生活，甚至酿成事故；管道的长期振动状态使其安全运行存在隐患，管道结构损伤逐渐积累，耐久性不断下降，进而引发安全事故。

3、目前传统的减振治理相对单一，主要依靠增加管道支撑或改变配管来实现，但其减振效果有限，难以实现对振动情况的精确条件控制。

技术实现思路

1、针对目前对于管道振动传统监测手段相对单一，管道振动情况难以实时掌握等问题，本发明提供一种能够实时监测管道振动情况并根据相应振动强弱实现分级减振，并对于异常振动情况及时示警的长距离输水管道智慧化监测馈控装置。

2、本发明解决其技术问题所采用的方案是：一种长距离输水管道智慧化监测馈控装置，在管道上依次套装前振动监测装置、主被动分级减振装置和后振动监测示警装置，其中，前振动监测装置和后振动监测示警装置均包括圆环状外壳，圆环状外壳中心设置有管道穿孔，圆环状外壳的内部环壁上均匀设有偶数个振动传感器。

3、所述后振动监测示警装置的圆环状外壳外侧还固定有示警装置，所述示警装置内置蜂鸣器和gps定位器，通过物联网数据传输模块将前振动监测装置和后振动监测示警装置获取的实时情况上传至云端。

4、主被动分级减振装置包括环状壳体，环状壳体中由内向外依次设置有消波吸能材料预制层、弧形电磁阻尼导体、弧形磁场发生器和防护绝缘内环，其中弧形磁场发生器包括多块通入同向电流的电磁铁，电磁铁绕环状壳体的中心均匀布置为圆环形，弧形电磁阻尼导体由多块弧形电磁阻尼导体片组合而成，相邻弧形电磁阻尼导体片间填充阻热缓冲材料，沿环状壳体半径方向，紧贴环状壳体中空环心内壁处安装环状的消波吸能材料预制层，消波吸能材料预制层直接与环状壳体环心处内壁和电磁阻尼导体片接触，环状壳体上还设置有预留接电口用于外接电缆。

5、进一步，圆环状外壳和环状壳体均采用两块半圆柱体形的无顶盖绝缘外壳拼合组成，半圆柱体形无顶盖绝缘外壳之间通过销钉固定，圆环状外壳设置有同尺寸的监测装置顶盖，环状壳体设置有同尺寸的减振装置顶盖，顶盖与圆环状外壳或环状壳体之间通过销钉固定。

6、所述半圆柱体形无顶盖绝缘外壳的外侧壁均匀设置有纵向的销孔，顶盖上设置有与销孔对应的销钉穿孔，从而销钉穿过销钉穿孔将顶盖固定在半圆柱体形无顶盖绝缘外壳上，半圆柱体形无顶盖绝缘外壳的半圆截面向两侧延伸有耳板，耳板上设置有销孔，两块半圆柱体形无顶盖绝缘外壳拼接时，耳板贴合且销孔相对，在相对的销孔中穿套销钉将两块半圆柱体形无顶盖绝缘外壳固定成圆环状外壳或环状壳体。

7、进一步，弧形磁场发生器包括四块弧形电磁铁组合而成，四块弧形电磁铁由外部电源统一供电，弧形电磁铁上的线圈缠绕方向保持一致，四块弧形电磁铁间隔由减振材料完全填满，弧形电磁铁之间彼此绝缘。

8、进一步，弧形电磁阻尼导体由四块弧形电磁阻尼导体片组合成环形，弧形电磁阻尼导体片由多片扇型金属薄片导体呈片式散热器状堆叠排布组成。

9、进一步，前振动监测装置和后振动监测示警装置的圆环状外壳呈中空圆柱状，圆环状外壳的外侧面内壁上沿周长方向均匀设置有偶数个电感式振动传感器，在圆环状外壳的内侧面上对应开有传感器孔，以便振动传感器直接与管道接触进行监测。

10、具体的，前振动监测装置和后振动监测示警装置均设置有四个电感式振动传感器。

11、进一步，前振动监测装置和后振动监测示警装置设置有物联网硬件模块。

12、本发明的有益效果：

13、（1）长距离输水管道智慧化监测馈控装置其振动监测装置均匀内设偶数个振动监测传感器确保了数据监测的可靠性。同时其将监测到的振动数据实时传输至云端。便于通过数据库技术对振动数据进行进一步处理。

14、（2）长距离输水管道智慧化监测馈控装置包含多重减振措施，其中采用消波吸能减振材料预制层作为被动减振的一部分，具有寿命长、维护简单、价格低廉，易于量产、其应对突发激流振动和微小振动效果好;新型消波吸能减振材料同时与长距离输水管道智慧化监测馈控装置中主动减振装置可叠加作业，提高减振成效。

15、（3）长距离输水管道智慧化监测馈控装置包含多重减振措施，其中日常处于被动减振时，装置给弧形磁场发生器通入弱电流，利用弱电流下的电磁阻尼配合消波吸能材料预制层协同配合减小管道振动。反应灵敏、在应对振动频率范围极宽、对突发振动和初始微小振动有极强的抑制作用。

16、（4）长距离输水管道智慧化监测馈控装置包含多重减振措施，其中主动减振的装置的原理为弧形电磁阻尼导体在不同强弱电流产生的磁场中的阻尼大小可控，且电磁阻尼减振效果良好，具有减振响应快，阻尼大小精准可控的优势。

17、（5）长距离输水管道智慧化监测馈控装置包含多重减振措施，其具有主动减振和被动减振两种分级减振模式，针对不同振级情况最大限度的解决异常振动的同时节能增效。并且对于一些减振效果一般的部位，我们将重点关注并安装多组减振装置从而达到有针对性的防护的目的。

18、（6）长距离输水管道智慧化监测馈控装置其中智慧示警装置，通过将进行减振工作后的管道振动数据上传至云端，并通过大数据技术将减振前后管道振动数据进行比对，准确评估减振效果。同时能够及时监测管道的振动情况，并通过大数据技术进行分析。如果出现异常振动，系统可以自动发出警报并通过gps标记，方便相关人员进行检修和维护。

19、（7）长距离输水管道智慧化监测馈控装置其中智慧示警装置，通过云端数据上传，管道运行的振动实时状态可以进行远程监控和管理。相关人员可以随时查看管道的振动数据和运行情况，方便及时调整减振措施，保证管道的安全稳定运行。

20、（8）长距离输水管道智慧化监测馈控装置其整体均采用可拆分设计使更易其拆卸检修和维护更换，便于定制和适应不同的需求，提高装置可靠行和普适性。

技术特征：

1.一种长距离输水管道智慧化监测馈控装置，其特征在于，在管道（1）上依次套装前振动监测装置（4）、主被动分级减振装置（2）和后振动监测示警装置（3），其中，前振动监测装置（4）和后振动监测示警装置（3）均包括圆环状外壳（32），圆环状外壳（32）中心设置有管道（1）穿孔，圆环状外壳（32）的内部环壁上均匀设有偶数个振动传感器；

2.根据权利要求1所述长距离输水管道智慧化监测馈控装置，其特征在于，圆环状外壳（32）和环状壳体（22）均采用两块半圆柱体形的无顶盖绝缘外壳拼合组成，半圆柱体形无顶盖绝缘外壳之间通过销钉固定，圆环状外壳（32）设置有同尺寸的监测装置顶盖（31），环状壳体（22）设置有同尺寸的减振装置顶盖（21），顶盖与圆环状外壳（32）或环状壳体（22）之间通过销钉固定。

3.根据权利要求2所述长距离输水管道智慧化监测馈控装置，其特征在于，半圆柱体形无顶盖绝缘外壳的外侧壁均匀设置有纵向的销孔（29），顶盖上设置有与销孔（29）对应的销钉穿孔，从而销钉穿过销钉穿孔将顶盖固定在半圆柱体形无顶盖绝缘外壳上，半圆柱体形无顶盖绝缘外壳的半圆截面向两侧延伸有耳板（28），耳板（28）上设置有销孔（29），两块半圆柱体形无顶盖绝缘外壳拼接时，耳板（28）贴合且销孔（29）相对，在相对的销孔（29）中穿套销钉将两块半圆柱体形无顶盖绝缘外壳固定成圆环状外壳（32）或环状壳体（22）。

4.根据权利要求1所述长距离输水管道智慧化监测馈控装置，其特征在于，弧形磁场发生器（24）包括四块弧形电磁铁组合而成，四块弧形电磁铁由外部电源统一供电，弧形电磁铁上的线圈缠绕方向保持一致，四块弧形电磁铁间隔由减振材料完全填满，弧形电磁铁之间彼此绝缘。

5.根据权利要求1所述长距离输水管道智慧化监测馈控装置，其特征在于，弧形电磁阻尼导体（25）由四块弧形电磁阻尼导体（25）片组合成环形，弧形电磁阻尼导体（25）片由多片扇型金属薄片导体呈片式散热器状堆叠排布组成。

6.根据权利要求1所述长距离输水管道智慧化监测馈控装置，其特征在于，前振动监测装置（4）和后振动监测示警装置（3）的圆环状外壳（32）呈中空圆柱状，圆环状外壳（32）的外侧面内壁上沿周长方向均匀设置有偶数个电感式振动传感器，在圆环状外壳（32）的内侧面上对应开有传感器孔，以便振动传感器直接与管道接触进行监测。

7.根据权利要求6所述长距离输水管道智慧化监测馈控装置，其特征在于，前振动监测装置（4）和后振动监测示警装置（3）均设置有四个电感式振动传感器。

8.根据权利要求1所述长距离输水管道智慧化监测馈控装置，其特征在于，前振动监测装置（4）和后振动监测示警装置（3）设置有物联网硬件模块。

技术总结本发明提供一种长距离输水管道智慧化监测馈控装置，在管道上依次套装前振动监测装置、主被动分级减振装置和后振动监测示警装置，前振动监测装置和后振动监测示警装置均包括圆环状外壳，圆环状外壳中心设置有管道穿孔，圆环状外壳的内部环壁上均匀设有偶数个振动传感器，主被动分级减振装置包括环状壳体，环状壳体中由内向外依次设置有消波吸能材料预制层、弧形电磁阻尼导体、弧形磁场发生器和防护绝缘内环。本发明提供的长距离输水管道智慧化监测馈控装置包含多重减振措施，其中日常处于被动减振时，装置给弧形磁场发生器通入弱电流，利用弱电流下的电磁阻尼配合消波吸能材料预制层协同配合减小管道振动。技术研发人员：曹克磊,李显总,张汀文,夏雨姗,宋奇骏,丁海伦,李梦婷受保护的技术使用者：华北水利水电大学技术研发日：技术公布日：2024/7/15