[發(fā)明專(zhuān)利]一種燃?xì)夤艿缆c(diǎn)檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811276735.1
• 申請(qǐng)日: 2018-10-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109357167B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賀玉珍;曲曉威;宋延衛(wèi);李英韜;楊玉東;趙新峰;周瓊;喬樹(shù)遠(yuǎn)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 長(zhǎng)春市萬(wàn)易科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): F17D5/02
• 分類(lèi)號(hào): F17D5/02
• 代理公司: 長(zhǎng)春眾邦菁華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 22214
• 代理人: 于曉慶

一種燃?xì)夤艿缆c(diǎn)檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法，涉及燃?xì)夤艿罊z測(cè)領(lǐng)域，本發(fā)明的燃?xì)夤艿缆c(diǎn)檢測(cè)裝置包括傳感器模塊，采集燃?xì)夤艿赖牧髁俊毫Α⒋温暡〝?shù)據(jù)；與傳感器模塊相連的數(shù)據(jù)傳輸模塊；與數(shù)據(jù)傳輸模塊相連的固定IP線路；與固定IP線路相連的服務(wù)器，流量、壓力、次聲波數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸模塊和固定IP線路上傳至服務(wù)器中；安裝在服務(wù)器中的燃?xì)夤艿佬孤﹫?bào)警管理系統(tǒng)，接收流量、壓力、次聲波數(shù)據(jù)并對(duì)其進(jìn)行計(jì)算和分析，對(duì)燃?xì)膺\(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行展示和報(bào)警。與服務(wù)器相連的管理計(jì)算機(jī)，用于對(duì)燃?xì)夤艿佬孤﹫?bào)警管理系統(tǒng)進(jìn)行管理。本發(fā)明提出了不同路段的燃?xì)馓卣鲌D譜，減少環(huán)境等影響因素，減少燃?xì)鈭?bào)警的誤報(bào)率，檢測(cè)精度和報(bào)警效率高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃?xì)夤艿罊z測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種燃?xì)夤艿缆c(diǎn)檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

天然氣作為礦物燃料中最清潔的能源，具有熱量高、能源效率高等優(yōu)點(diǎn)，被視為目前最具前途的新興高效能源。管道傳輸因具有成本費(fèi)用低、安全密閉、運(yùn)輸量大、質(zhì)量可保證、容易控制管理等優(yōu)勢(shì)，已成為天然氣運(yùn)輸?shù)氖走x方式。但是天然氣具有易燃、易爆的特點(diǎn)，一旦發(fā)生管道泄漏事故，就有可能造成爆炸、火災(zāi)、中毒、環(huán)境污染等一系列災(zāi)害，如果發(fā)生在居民聚集區(qū)，將會(huì)造成更為嚴(yán)重的危害。天然氣管道發(fā)生泄漏的原因主要包括外力損傷、材料設(shè)備腐蝕老化、違規(guī)操作和自然災(zāi)害等。

天然氣在生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸和儲(chǔ)存等過(guò)程中泄漏是難以避免的，數(shù)萬(wàn)公里長(zhǎng)的管線上有成千上萬(wàn)個(gè)泄漏源，管線維護(hù)是一項(xiàng)艱苦的過(guò)程。目前天然氣管道泄漏的檢測(cè)方法有很多種，聲波檢測(cè)法、負(fù)壓波檢測(cè)法、壓力梯度法等是目前應(yīng)用較多的幾種方法。

聲波檢測(cè)法技術(shù)原理：

當(dāng)管道產(chǎn)生漏點(diǎn)時(shí)，氣體由裂紋或腐化小孔噴發(fā)形成聲波源，進(jìn)而經(jīng)過(guò)與管道的反作用力，聲波源向管道外釋放能量構(gòu)成發(fā)射波。且主要集中在低頻段，用特定的傳感器(聲波傳感器、麥克風(fēng)等)可以進(jìn)行捕獲。由于只有管線壓力產(chǎn)生波動(dòng)的瞬間才會(huì)有聲波的傳遞，因此只需通過(guò)偵測(cè)聲波曲線的波動(dòng)，即可察覺(jué)是否有潛在的泄漏威脅。一旦天然氣管道發(fā)生泄漏，管道內(nèi)的高壓天然氣氣體就會(huì)突然釋放，從而在漏孔處產(chǎn)生高壓沖擊波，進(jìn)而產(chǎn)生聲波，也就是說(shuō)泄漏的聲波由氣體泄漏激勵(lì)產(chǎn)生，為連續(xù)的聲波信號(hào)。

沖擊模型的公式如下所示：

其中，t為時(shí)間值，單位為秒；t₀是時(shí)間常數(shù)，它對(duì)應(yīng)聲波衰減幅度為初始幅值的e^-1的時(shí)刻；t₁為管道發(fā)生泄漏的時(shí)刻，單位秒；p₀為t₁時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的聲壓幅值，單位帕；p為t時(shí)刻值所對(duì)應(yīng)的聲壓幅值，單位帕。

對(duì)公式(1)應(yīng)用傅里葉變換，得到的頻譜函數(shù)如下所示：

其中，p₀為t₁時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的聲壓幅值，單位帕；P(w)為經(jīng)傅里葉變換后的單正弦波，單位帕；t₀是時(shí)間常數(shù)，它對(duì)應(yīng)聲波衰減幅度為初始幅值的e^-1的時(shí)刻。

泄漏形成后，會(huì)持續(xù)有氣體經(jīng)泄漏口釋放，形成管道的微振動(dòng)，因而會(huì)產(chǎn)生持續(xù)的穩(wěn)定聲源，它是一種連續(xù)的聲波信號(hào)。這也是聲波法優(yōu)越于其他方法的原因之一。泄漏處的聲波的頻帶范圍很寬，其中絕大多數(shù)處在175KHz～750KHz。在聲波的傳播過(guò)程中，信號(hào)中的高頻成分會(huì)在管道介質(zhì)中逐漸衰減，而低頻成分能夠遠(yuǎn)距離傳播，基于這個(gè)特點(diǎn)，聲波測(cè)量法能應(yīng)用于天然氣管道泄漏檢測(cè)。

燃?xì)庑孤c(diǎn)定位公式為：

其中，v為次聲波傳播速度，單位米/秒；u為燃?xì)庠诠芫€中的速度，單位米/秒；△t為兩個(gè)次聲波傳感器的時(shí)間差，單位秒；L為兩個(gè)傳感器間距離，單位米；x為泄漏點(diǎn)位置，單位米。

管道中壓力分布情況公式為：