一种管道电流监测装置及其制造方法

技术领域

本发明涉及管道电流监测设备制造领域，尤其涉及一种管道电流监测装置及其制造方法。

背景技术

随着石油化工工业的发展及城市化进程的加快，地下管道网格规模逐渐扩大，因此，埋地管道的安全问题日益凸显。众所周知，埋地管道内输送的大部分为油气类的腐蚀性介质，长时间受输送介质、土壤、地下水的腐蚀，管壁会因腐蚀变得更薄，一旦发生问题，便严重危及人民生命和财产安全。除此之外，国内高压直流输电线路、高铁及地铁等城市交通的快速建设，其产生的交直流杂散电流也严重威胁着埋地管道的安全运营，严重时会造成管道腐蚀穿孔从而引起泄漏爆炸等危害。为了确保管道在地下能够安全、稳定的运行，国内外针对管道腐蚀的研究主要集中在防腐涂料的研制，如何对管道内电流进行有效的实时在线监测，成为预防管道电流腐蚀的关键。

对于管道电流的监测，现如今普遍采用人工手持仪器进行实地测量的方式，这需要大量人力、物力，具有耗时长、成本高且无法实时监测管道电流变化等缺点。采用传统的光纤传感器等实时监测方式，因其需要采用多种光学器件而具有较高的生产和维护成本。

因此，针对目前管道电流监测设备方面的不足，有待于做进一步的改进。

发明内容

基于上述问题，本发明提供一种管道电流监测装置及其制造方法，旨在解决现有技术中管道监测效率低、成本高、无法实现实时监测等技术问题。

一种管道电流监测装置，套装在管道上，用于监测管道电流，包括：

软磁性磁环，由至少两瓣弧形的软磁部件通过连接部件依次首尾连接形成，基于管道中的电流产生磁场；

连接部件分为第一连接部件和第二连接部件两种类型；

其中，第一连接部件为开合机构，当处于闭合状态时，由所述第一连接部件连接的相邻两个所述软磁部件的端部之间形成一气隙口；

信号检测探头，安装于气隙口中，通过一导线与外部的信号发射器连接；基于软磁性磁环产生的磁场探测管道的电流数据；

信号发射器，用于接收信号检测探头探测得到的电流数据，并通过无线通信方式与监测站的信号接收装置连接。

进一步的，软磁部件包括弧形的软磁部和弧形的绝缘部；

其中，绝缘部为绝缘保护层，通过在软磁部的表面全部涂覆绝缘保护层形成软磁部件；或者，绝缘部为绝缘保护管，通过将软磁部套设于绝缘保护管内形成软磁构件。

进一步的，软磁性磁环由第一软磁部件和第二软磁部件组成；

第一软磁部件的首端和第二软磁部件的尾端通过第一连接部件连接；

第一软磁部件的尾端和第二软磁部件的首端通过第二连接部件连接。

进一步的，软磁性磁环由第一软磁部件、第二软磁部件和第三软磁部件组成；

第一软磁部件的首端和第二软磁部件的尾端通过第一连接部件连接；

第一软磁部件的尾端和第三软磁部件的首端通过第二连接部件连接。

第三软磁部件的尾端和第二软磁部件的首端通过第二连接部件连接。

进一步的，第二连接部件的连接方式为卡扣连接、铰链连接、螺栓连接、销钉连接中的一种。

进一步的，第一连接部件的连接方式为卡扣连接、螺栓连接、销钉连接中的一种。

进一步的，软磁部选用高磁导率的软磁材料，软磁材料为非晶软磁合金带材、纳米晶软磁合金带材或者坡莫合金中的一种；信号检测探头为霍尔传感器。

进一步的，绝缘部为绝缘保护管时，绝缘部和软磁部之间填充有发泡剂。

一种管道电流监测装置的制造方法，应用于前述的一种管道电流监测装置，包括如下步骤：

步骤A1、初始磁环制备：选取软磁材料卷绕制备形成初始磁环，并对初始磁环进行热处理；

步骤A2、固化定形：对热处理后的初始磁环在浸漆设备中进行浸漆处理，将液态树脂浸入初始磁环的软磁材料空隙，然后将浸漆处理后的初始磁环进行烘烤固化处理，获得定形磁环；

步骤A3、软磁部件制备：将定形磁环切割成至少两瓣弧形的软磁部；将每一软磁部套入对应的弧形的绝缘保护管中形成软磁构件；或者，在软磁部的表面全部涂覆绝缘保护层，形成软磁部件；

步骤A4、组装：利用设置的连接部件将软磁部件依次首尾相接形成软磁性磁环；

其中，在步骤A4中，连接部件分为第一连接部件和第二连接部件两种类型；第一连接部件为开合机构，当处于闭合状态时，由所述第一连接部件连接的相邻两个所述软磁部件的端部之间形成一气隙口；

其中，在步骤A4中，第一连接部件处于打开状态时，将信号检测探头安装于将形成气隙口的部位，通过一导线将信号检测探头与外部的信号发射器连接，制得管道电流监测装置。

本发明的有益技术效果是：

(1)本发明采用具有优异软磁性能的软磁材料制造的管道电流监测装置具有灵敏度高、电流监测精准等特点，通过信号检测探头可实现管道电流数据可视化，进一步掌握管道的实时情况，便于人员针对性的对管道进行监测和维修；

(2)本发明装置还具有制造工艺简单、组件少、耗时短、低成本、安全性高的特点，在监测时无需人工实地监测，通过无线通信方式与监测站接收装置连接，并利用监测数值分析管道腐蚀情况，保障后续管道的安全运营。

附图说明

图1为本发明一种管道电流监测装置的整体结构示意图；

图2为本发明一种管道电流监测装置的软磁部件示意图；

图3为本发明一种管道电流监测装置的绝缘保护壳的示意图；

图4为本发明一种管道电流监测装置的制造方法步骤流程图。

图5为本发明一种管道电流监测装置的另一种实施例的整体结构示意图；

图6-7为本发明一种管道电流监测装置的另一种实施例的整体结构示意图；

其中，

1-软磁部；

2-绝缘部；

21-第一连接部件；

22a-第一定位孔；

22b-第二定位孔；

3-信号检测探头；

4-导线；

5-信号发射器；

6-第二连接部件；

7-气隙口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

具体实施例1

参见图1-3，本发明提供一种管道电流监测装置，套装在管道上，用于监测管道电流，包括：

软磁性磁环，由两瓣弧形的软磁部件通过连接部件依次首尾连接形成，基于管道中的电流产生磁场；

连接部件分为第一连接部件(21)和第二连接部件(6)两种类型；

其中，第一连接部件(21)为开合机构，当处于闭合状态时，由所述第一连接部件(21)连接的相邻两个所述软磁部件的端部之间形成一气隙口(7)；

信号检测探头(3)，为一霍尔传感器，安装于气隙口(7)中，通过一导线(4)与外部的信号发射器(5)连接，用于基于软磁性磁环产生的磁场探测管道的电流数据；

信号发射器(5)，用于接收信号检测探头(3)探测得到的电流数据，并通过无线通信方式与监测站的信号接收装置连接。

其中，所述气隙口(7)为所述第一连接部件(21)连接的两相邻的所述软磁部件的端部之间的空隙形成。

具体的，气隙口(7)的尺寸大小为10mm以内。

信号检测探头(3)设置在气隙口(7)处并与导线(4)一端电连接。导线(4)的另一端和信号发射器(5)也电连接。导线(4)另一端从留置孔处引出到软磁性磁环外部并与信号发射器(5)连接，信号发射器(5)采用无线通信方式与监测站的信号接收装置连接。

具体的，在形成软性磁环后，信号检测探头(3)固定好位置后与两侧的软磁部(1)的端部的距离小于2mm。在切割过程中，需根据信号检测探头(3)固定位置及距离确定气隙口(7)大小，若气隙口(7)太大，会使得信号监测探头灵敏度不高，进而影响整个监测不良，若气隙口(7)太小，信号监测探头无法准确安装，便不能实现监测电流的功能。

进一步的，软磁部件包括弧形的软磁部(1)和弧形的绝缘部(2)；其中，绝缘部(2)为绝缘保护层，通过在软磁部(1)的表面涂覆绝缘保护层形成软磁部件；或者，

绝缘部(2)为绝缘保护管，通过将软磁部(1)套设于绝缘保护管内形成软磁部件。

进一步的，绝缘部(2)为绝缘保护管时，绝缘部(2)和软磁部(1)之间的间隙填充有发泡剂。

具体的，绝缘部(2)选用绝缘保护管，其材质选自橡胶或塑料中的一种。绝缘部(2)的内径与软磁部(1)的内径差为50-80mm。这样，方便软磁部(1)套入绝缘部(2)。将软磁部(1)套入绝缘保护管中后，向绝缘部(2)和软磁部(1)之间的间隙填充有发泡剂来固定软磁部(1)。

进一步的，第二连接部件(6)的连接方式为铰链连接、卡扣连接、螺栓连接、销钉连接中的一种。具体的，参见图1-3展示了第二连接部件(6)为铰链连接的示意图。

进一步的，第一连接部件(21)的连接方式为卡扣连接、螺栓连接、销钉连接中的一种。

具体的，所述连接部件包括分设于其连接的相邻两个软磁部件的端部的连接头，通过端部的连接头将相邻两个软磁部件的端部进行连接。当所述绝缘部(2)为绝缘保护管时，连接头与对应的软磁部件的绝缘保护管为一体结构。当所述绝缘部(2)为绝缘保护层时，所述连接头与对应的软磁部件为可拆分结构，连接头以套设方式固定在对应的软磁部件的端部。

具体的，当首尾连接形成软磁性磁环时，在第一连接部件(21)的两个连接头在固定连接时的气隙宽度在0.5mm以内，在第二连接部件(6)的两个连接头在固定连接时的气隙宽度在0.5mm以内。

进一步的，软磁部(1)为高磁导率的软磁材料，软磁材料为非晶软磁合金带材、纳米晶软磁合金带材或者坡莫合金中的一种；信号检测探头(3)为霍尔传感器。

参见图4，本发明还提供一种管道电流监测装置的制造方法，应用于如前述的一种管道电流监测装置，包括如下步骤：

步骤A1、初始磁环制备：根据信号检测探头(3)性能、尺寸等要求，

选取纳米晶软磁合金带材卷绕制备初始磁环，并将初始磁环在置于400～580℃的热处理炉中退火处理50～200min；优选的，为并将初始磁环在置于550℃的热处理炉中。优选的，退火处理时间为110min。

步骤A2、固化定形：对热处理后的初始磁环进行浸漆处理，将液态树脂浸入初始磁环的软磁材料空隙，然后将浸漆处理后的初始磁环进行烘烤固化处理，获得定形磁环；

步骤A3、软磁部件制备：将定形磁环切割成至少两瓣弧形的软磁部(1)；将每一软磁部(1)套入对应的弧形的绝缘保护管中形成软磁部件；或者，在软磁部(1)的表面全部涂覆绝缘保护层，形成软磁部件；

步骤A4、组装：利用设置的连接部件将软磁部件依次首尾相接形成软磁性磁环；

在步骤A4中，连接部件分为第一连接部件(21)和第二连接部件(6)两种类型；第一连接部件(21)为开合机构，当处于闭合状态时，由所述第一连接部件(21)连接的相邻两个所述软磁部件的端部之间形成一气隙口(7)；

其中，在步骤A4中，第一连接部件(21)处于打开状态时，将信号检测探头(3)安装于将形成气隙口(7)的部位，通过一导线(4)将信号检测探头(3)与外部的信号发射器(5)连接，制得管道电流监测装置。

具体的，利用设置的第二连接部件(6)将至少两瓣软磁部件连接起来，并保留一个连接处利用设置的第一连接部件(21)安装信号检测探头(3)，并闭合连接形成软磁性磁环，信号检测探头(3)用导线(4)将信号检测探头(3)和外部的信号发射器5电连接，便制得管道电流监测装置。

具体的，在步骤A3中，切割方式采用线切割或者砂轮切割方式。

作为本发明的一具体实施例，软磁性磁环由第一软磁部件和第二软磁部件组成；

第一软磁部件的首端和第二软磁部件的尾端通过第一连接部件(21)连接；

第一软磁部件的尾端和第二软磁部件的首端通过第二连接部件(6)连接。

具体的，第一软磁部件和第二软磁部件均为半圆环结构，第一软磁部件和第二软磁部件均包含半圆环形状的软磁部(1)，此时，绝缘部(2)也为半圆环。具体的，第一连接部件(21)的连接头包括第一连接头和第二连接头，所述第一连接头设置于所述第一软磁部件的首端，所述第二连接头设置于所述第二软磁部件的尾端。所述第一连接头和所述第二连接头通过螺栓方式连接固定时，第一连接部件(21)为螺栓连接方式。所述第一连接头和所述第二连接头通过卡扣方式连接固定时，第一连接部件(21)为卡扣连接方式。所述第一连接头和所述第二连接头通过销钉方式连接固定时，第一连接部件(21)为销钉连接方式。

具体的，当第一连接部件(21)为螺栓连接方式时，所述第一连接头外周设有若干第一定位孔(22a)，所述第二连接头外周设有若干第二定位孔(22b)，所述第一定位孔(22a)和所述第二定位孔(22b)一一对应设置。第一连接部件(21)还包括螺杆和螺母，所述螺杆穿过所述第一定位孔(22a)和对应的第二定位孔(22b)，之后螺杆的端部通过螺母固定，将第一连接头和第二连接头固定连接，从而将所述第一软磁部件的首端和所述第二软磁部件的尾端连接固定，实现精准对接，精准闭合。采用此种固定连接方式，可以方便开合。

具体使用时，打开第一连接部件(21)，将软磁性磁环套设在管道上之后，将霍尔传感器安装于将形成气隙口(7)的部位，通过一导线(4)将霍尔传感器与外部的信号发射器(5)连接，然后由第一连接件(21)连接固定，使得软磁性磁环固定在管道上，进行电流监测。

具体的，第一连接头上的所述第一定位孔(22a)至少为两个，第二软磁部件上的所述第二定位孔(22b)至少为两个。优选的，第一定位孔(22a)的数量为3个，所述第二定位孔(22b)的数量为3个。

具体实施例2

参见图5，本实施例的软磁性磁环由第一软磁部件、第二软磁部件和第三软磁部件组成；

第一软磁部件的首端和第二软磁部件的尾端通过第一连接部件(21)连接；

第一软磁部件的尾端和第三软磁部件的首端通过第二连接部件(6)连接；

第三软磁部件的尾端和第二软磁部件的首端通过第二连接部件(6)连接。

具体的，所述第一连接部件(21)的连接方式为螺栓连接；所述第二连接部件(6)的连接方式为铰链连接。

本实施例与实施例1的不同之处在于：软磁部件由三瓣圆弧状的软磁部件，其他的部件结构的固定与连接与实施例1相同，如第一连接部件(21)的具体结构与具体实施例1相同。

因此，在制造管道电流监测装置的时候，仅是软磁部件制备方法有所不同，需要切割成3瓣弧状软磁部件，并套入相对应的弧形绝缘保护管，其他的软磁材料、绝缘部材料、制造方法均与实施例1相同。

具体实施例3

图6-7是本发明另一实施例的管道电流监测装置的整体结构示意图。

本实施例与实施例1不同之处在于：第一连接部件(21)和第二连接部件(6)的连接方式均选用螺栓连接。

其他部件结构的固定与连接与实施例1相同。因此在制造管道电流监测装置的时，仅需将铰链连接方式改为螺栓连接方式即可，其他的软磁材料、绝缘部材料、制造方法均与实施例1相同。

本发明用于监测管道电流情况，进而根据电流数值反馈来判断管道的具体腐蚀情况，已解决目前管道电流监测难度大、耗时长、成本高的问题。以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。