[發明專利]天然氣輸氣管道泄漏監測定位裝置

無效

• 申請號: 201210057886.4
• 申請日: 2012-03-07
• 公開（公告）號: CN102563364A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 張鈞;陳鐘榮
• 申請（專利權）人: 張鈞;陳鐘榮
• 主分類號: F17D5/06
• 分類號: F17D5/06
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 蔡晶晶;牛莉莉

技術領域

本發明涉及一種用于天然氣輸氣管道在發生泄漏或被盜氣時，能在線監測管道泄漏和判定泄漏具體位置的天然氣輸氣管道泄漏定位裝置，屬于采氣田或輸氣管道必須安裝的安全監測設備領域。

背景技術

天然氣輸氣管道在長期運行過程中，因自身材質缺陷產生裂紋、沙眼，因腐蝕發生腐爛，因外力破壞產生開裂，因盜氣發生漏氣，給經濟建設造成極大損失，給安全運行造成極大危害，給周圍環境造成重大破壞。長期以來，國內外對天然氣輸氣管道泄漏在線監測裝置投入了大量的人力物力進行研究。一些大專院校、科研院所采用了諸如統計法、分布式光纖法、瞬間模型法、音波法、負壓力波法、質量體積平均法等進行了初步探討。雖研究單位不少，方法眾多，但多數僅限于理論研究或試驗階段?，F場偶見一兩套相關的監測裝置，但無論是可行性、準確性、實效性甚微。

經申請人檢索發現，中國專利CN201120135726.8“城市天然氣泄露警告器”，其選用乙烷傳感器作為天然氣泄露檢測單元，并且乙烷傳感器沿天然氣管道間隔分布。這種泄漏警告器的探測靈敏度低，容易受干擾，并且探測距離近，因此需要沿管道間隔分布傳感器，需要在運輸管道上打孔安裝，工程量大且容易存在安全隱患，尤其針對正處于運營狀態下管道，這種安裝改造是十分危險的，因此該方案至今未能被實施。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術的缺點，提供天然氣輸氣管道泄漏監測定位裝置，能確保及時準確、有效地監測天然氣輸氣管道的泄漏并準確定位裝置，為安全輸氣提供了有力保障。

為了解決以上技術問題，本發明提供天然氣輸氣管道泄漏監測定位裝置，其特征在于：包括監控主機、監控分機、壓電陶瓷傳感器，所述監控分機、壓電陶瓷傳感器設置于天然氣管道的首站和末站，所述監控分機與監控主機通訊連接，監控分機安裝有GPS天線，并通過接受GPS信號實現監控分機之間的時間同步，所述壓電陶瓷傳感器安裝于首站和末站的天然氣管道上，壓電陶瓷傳感器的后端連接有信號放大器，信號放大器的信號輸出端與監控分機的數據采集卡連接，所述壓電陶瓷傳感器的音頻接受頻率范圍為0.1Hz～10Hz。

泄漏檢測定位裝置的傳感器選用壓電陶瓷傳感器，其可承受天然氣管道內的高壓，而且對次聲波探測的靈敏度高，適用于天然氣輸氣管道泄漏監測；本裝置壓電陶瓷傳感器的接收音頻范圍為0.1Hz～10Hz，天然氣泄露所產生聲音頻率中，該頻率范圍內的次聲波具有較強的規律性和抗干擾性，加上次聲波具有傳遞過程中衰減較低的特性，使本裝置的傳感器能夠準確探測到發生在較遠距離(最長60公里)的泄露。由于傳感器可以探測發生在較遠距離處對的泄漏，因此只需在天然氣管道的首末站安裝傳感器即可，不需要破壞沿途的天然氣管道，大大降低施工成本和運行成本，且不存在安全隱患。本裝置中，將信號放大器安裝于壓電陶瓷傳感器的后端，其信號傳輸距離短、無衰減、整體結構緊湊，便于安裝、防干擾。

當輸氣管道某點發生泄漏時，泄漏產生的信號沿管道向首站和末站傳播。由于該泄漏點距首站距離和末站的距離不相同，次聲波到達首站時間和末站的時間也不相同。在首站和末站的監控分機內設置了GPS系統，兩站的時間經GPS授時后完全一致，因而泄漏信號向兩站的傳播時間和得以確定，從而可以確定泄漏信號到達兩站的時間差，結合聲波在管道內的傳播速度即可對泄漏點精確定位。

本發明進一步限定的技術方案是：

壓電陶瓷傳感器安裝于天然氣輸氣管道上的閥門上。這樣可以不破壞原有管道，便于設備安裝與后期維護。

由于天然氣輸氣管道的泄漏產生的聲信號極其微弱，加之傳感器只能安裝在輸氣管道兩端的加壓站(首末站)內，泄漏聲信號在長距離傳播時衰減很快，泄漏信號撲捉十分困難。

為解決以上技術問題，本發明根據所需傳感器的工作環境的溫度，濕度，酸堿性、壓力，考慮系統中的中心頻率、聲壓、電路參數、尺寸、厚度、加工精度和表面粗糙度，在磷酸二氫鉀、鈦酸鋇、鋯鈦酸PZT-P5、鈮酸鹽、鈮鎂酸鹽、P-51和鋯鈦酸鉛等7中材料中選取鋯鈦酸PZT-P5(接受型)材料做成壓電陶瓷的晶片，提高了壓電常數，增強了靈敏度。

此外，本發明將壓電陶瓷膜片的直徑由12.7mm增大到18mm(國內首創)，面積增加了一倍，大大提高了次聲波傳感器的靈敏度、信噪比和低頻范圍，能采集到長距離傳輸過來的次聲波低頻信號。

并且，本發明減少壓電陶瓷膜片的厚度至0.7mm，增加了膜片的柔順性，對聲壓的感受更靈敏。