一种基于可移动气囊的管道内壁温度测量装置及方法

本发明涉及测量管道内壁温度的测温装置和方法，尤其涉及一种基于可移动气囊的管道内壁温度测量装置及方法。

背景技术：

1、在热工流体试验中，尤其是以蒸汽发生器套管组件的传热试验中，需要测量套管内壁面的温度。

2、中国专利cn105784160a提出了一种测量管道内壁温度的测温装置和方法，尤其涉及测量小管径管道内壁温度。通过单根热电偶测量小管径管道的内壁温度。该测温装置能够在管道内壁限定的狭小空间中自由移动以测量内壁任意位置的温度。测量装置的测温端基于弹力施加部的弹力而抵压管道内壁，可以转动所述套管以测量管道内壁在不同圆周位置的温度，平行于管道的中心轴线移动所述套管以测量管道内壁另外位置的温度。另外，在管道为电加热的情况下(例如管道为电加热棒的情况下)，该测温装置还可以保证绝缘。但是该装置无法同时测量内壁面多个位置的温度。中国专利cn220170379u提出了一种可以对管道内壁温度实时并且多角度测量的装置。通过内壁限位组件、测量组件以及转动杆之间相互配合，内壁限位组件使得装置限位于待测量的管道内壁，通过转动杆带动测量组件进行转动，实现对管道内壁多角度温度的测量。同样，该装置无法同时测量管道内壁多个位置的温度，并且无法应用于测量小管径管道内壁温度。

3、现有专利中测温装置无法同时测量轴向多点或周向多点的温度；测量变径管道时需要更换整个装置，工艺较为复杂；且测温时管内均存在测温热电偶以外的机构，占用管内空间，导致管内无法设置其他测量装置。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于可移动气囊的管道内壁温度测量装置及方法，通过充气支撑杆、气囊、玻璃纤维布和热电偶组合的管道内壁温度测量装置，实现径向、轴向、周向三维度位置可调、测点数量可调的可变径管道内壁面多点同步测温；同时，通过基于前述装置的管道内壁面温度测量方法，实现管道内无额外机构测温。

2、为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种基于可移动气囊的管道内壁温度测量装置，包括：

4、充气支撑杆1，位于管道内部，其上分布有若干充气孔5，用来支撑气囊4和给气囊4充气；

5、气囊4，为一个或多个，其中心固定在充气支撑杆1上，通过充气将玻璃纤维布压在管道内壁面，使布置在玻璃纤维布与管道之间的热电偶测点紧密贴在管道内壁温度测量位置；

6、玻璃纤维布6，为一个或多个，覆盖在对应的气囊4外，直径与待测截面管径相等，底部开口且顶部中央开孔，用于将玻璃纤维布6悬挂支撑在气囊4上，玻璃纤维布6内含有可固化树脂；当气囊4充气膨胀时，玻璃纤维布6在气囊4的作用下膨胀并紧贴管道内壁面，保持气囊内的压力不变，直至一段时间后树脂自然固化，玻璃纤维布定型，热电偶测点被压在管道的内壁上；

7、热电偶，为一个或多个，包括热电偶测点2与热电偶丝3，一个或多个热电偶测点2固定在玻璃纤维布6外设定位置，与玻璃纤维布6和气囊4一同进入管道，热电偶丝3从管道内引出。

8、所述可固化树脂选用耐高温环氧树脂，采用刮涂法使其渗透分布在所述玻璃纤维布6中。

9、当待测温管道为通电管道时，所述充气支撑杆1采用刚性绝缘材质，气囊4采用绝缘材质。

10、待测温管道为等径管道或变径管道，当待测温管道为变径管道时，所述玻璃纤维布6的形状更改为与变径管道匹配的形状，如圆台状。

11、玻璃纤维布6顶部中央开有直径大于气囊4处于未充气状态时的直径且小于管道7内径的孔。

12、一种基于可移动气囊的管道内壁温度测量方法，采用所述的测温装置；具体如下：

13、预先向气囊4内充入一定量的气体，确保气囊4直径大于玻璃纤维布6的顶部孔直径且小于管道内径，防止玻璃纤维布6从气囊4上脱落以及保证气囊4、玻璃纤维布6和热电偶能够随充气支撑杆1共同伸入待测管道7内部；将所述测温装置伸入管道7内，使热电偶位于指定测温位置后，通过分布在充气支撑杆1上的充气孔5向气囊4中充气，并达到匹配压力，使覆盖在气囊4外的玻璃纤维布6紧密贴在指定测温位置的管壁内侧，保持气囊内的压力不变，在室温条件下等待1～3天，直至玻璃纤维布中的可固化树脂固化，玻璃纤维布6与热电偶测点2固定在管道内壁上；可固化树脂固化结束后，通过充气支撑杆1对气囊4进行放气，使气囊4直径收缩至小于玻璃纤维布6顶部小孔直径，将气囊4与充气支撑杆1从管道7中抽出并回收，完成管道内壁温度测点布置后进行管道内壁温度测量。

14、确保在测温装置安装前，所述玻璃纤维布6中的可固化树脂处于未固化阶段。

15、和现有技术相比较，本发明具备如下优点：

16、1)本发明可实现轴向多个测温截面测温，通过在所述充气支撑杆按需沿轴向布置多个气囊和玻璃纤维布，可实现周向多测温截面布置；

17、2)本发明可实现周向多点测温，通过在所述气囊及玻璃纤维布外周向所需位置布置多个热电偶实现；

18、3)本发明可实现多种管径内壁温度测量以及变径管道轴向多个测温截面测温，通过更改所述气囊大小及充气量，可针对不同内径管道内壁面进行测温；同时，在优点(1)基础上，可以通过更改不同轴向测点位置处的气囊大小及充气量，实现变径管道内壁面温度测量；

19、4)本发明可实现任意变径管道内、任意数量及位置测温点布置，在前述优点(1)(2)和(3)的基础上，可以按需对变径管道的管径(即温度测点径向位置)、轴向、周向三个维度的测点数量和位置排列组合，以实现变径及非变径管道内任意数量及位置的测温点布置。

20、5)本发明可实现无外部机构的管道内壁面测温，由于测温点布置后由固化的玻璃纤维布紧密贴合在管道壁面上，气囊及充气支撑杆撤出管道，仅保留壁面热电偶和玻璃纤维布，管道内可以选择布置所需的其他装置。

技术特征：

1.一种基于可移动气囊的管道内壁温度测量装置，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述的基于可移动气囊的管道内壁温度测量装置，其特征在于：所述可固化树脂选用耐高温环氧树脂，采用刮涂法使其渗透分布在所述玻璃纤维布(6)中。

3.根据权利要求1所述的基于可移动气囊的管道内壁温度测量装置，其特征在于：当待测温管道为通电管道时，所述充气支撑杆(1)采用刚性绝缘材质，气囊(4)采用绝缘材质。

4.根据权利要求1所述的基于可移动气囊的管道内壁温度测量装置，其特征在于：待测温管道为等径管道或变径管道，当待测温管道为变径管道时，所述玻璃纤维布(6)的形状更改为与变径管道匹配的形状。

5.根据权利要求1所述的基于可移动气囊的管道内壁温度测量装置，其特征在于：玻璃纤维布(6)顶部中央开有直径大于气囊处于未充气状态时的直径且小于管道内径的孔。

6.一种基于可移动气囊的管道内壁温度测量方法，其特征在于：采用权利要求1-5中任一项所述的测温装置；具体如下：

7.根据权利要求6所述一种基于可移动气囊的管道内壁温度测量方法，其特征在于：确保在测温装置安装前，所述玻璃纤维布(6)中的可固化树脂处于未固化阶段。

技术总结本发明公开了一种基于可移动气囊的管道内壁温度测量装置及方法，该装置包括：充气支撑杆，位于管道内部，其上分布有若干充气孔，用来支撑气囊和给气囊充气；气囊，其中心固定在充气支撑杆上，通过充气将玻璃纤维布压在管道壁面，使布置在玻璃纤维布与管道之间的热电偶测点紧密贴在管道内壁温度测量位置；玻璃纤维布，底部开口且顶部中央开孔，覆盖在气囊外，玻璃纤维布内渗透分布有可固化的树脂；热电偶，包括热电偶测点与热电偶丝，热电偶测点粘在玻璃纤维布外的设定位置，与玻璃纤维布和气囊一同进入管道，热电偶丝从管道内引出。测温方法为：预先向气囊内充入一定量的气体，确保气囊直径大于玻璃纤维布顶部孔径且小于管道内径，将测温装置放入管道内，使热电偶测点位于指定测温位置后，通过充气支撑杆向气囊中充气，并达到匹配压力，使覆盖在气囊外的玻璃纤维布紧密贴在指定测温位置的管壁内侧，将粘贴在玻璃纤维布上的热电偶压紧在管道壁面，保持气囊内的压力不变，等待玻璃纤维布中的树脂自然固化直至固化结束，玻璃纤维布在树脂作用下定型，热电偶维持压紧在管道壁面的状态。树脂固化结束后，对气囊进行放气回收，完成管道内壁温度测点布置后进行管道内壁温度测量。技术研发人员：赵全斌,张政祥,刘雨晗,种道彤,鲜麟,丁雪友,王进仕,严俊杰受保护的技术使用者：西安交通大学技术研发日：技术公布日：2024/11/4