CN102322570A - 水下输气管道泄漏检测实验平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水下输气管道泄漏检测实验平台，本实验平台包括输气装置、检测系统、水箱环境和管道架构；输气装置包括PLC模块、空气压缩机、输气软管、第一气体压力传感器、第一气路单向阀、第一压力表、第二气路单向阀、高压储气瓶、气体输入软管和气体输出软管，检测系统包括检测模块、第二气体压力传感器和气体流量表，水箱环境包括隔音材料、水箱、泥沙、第一活动支杆、第二压力表、安全阀、隔板、第三压力表、第二活动支杆和造波机，管道构架包括第一减压阀、针阀、高压输气管道、固定支架和第二减压阀，通过检测模块可以检测到泄漏信息并传输到远端控制中心；本实验平台可用于水下管道泄漏检测实验时模拟水下环境，具有较高的模拟真实性。

Description

水下输气管道泄漏检测实验平台

技术领域

本发明属于管道泄漏检测领域，尤其涉及一种水下输气管道泄漏检测实验平台。

背景技术

管道输送具有安全、经济、保质、无污染等优点，随着海洋资源的不断开发，海底油气管道的各种工程逐渐增多，对于海底管道运行状态和安全维护也日益受到人们的关注，各种水下检测技术不断发展的同时，需要一种普通实验室条件下的实验平台来模拟水下环境对管道泄漏进行检测，以便对检测系统进行改进以提高其性能及定位精度。

现有水下波导实验室可对海底复杂情况进行模拟，但由于水下波导实验室建设成本大、工程复杂等实际情况，因此大部分普通实验室的实验只是简单地在盛有水的水箱中进行泄漏检测，以用来检验水下输气管道泄漏检测系统性能的优劣。由于海流、波浪等因素的影响，水下管道将受到各种应力；同时，由于水下管道铺设在一定深度的海水里，将受到相应的压力；海底泥沙的冲击等也会引入检测环境的背景噪声。因此，针对海底复杂的情况，需要一种普通实验室条件下的实验平台来模拟水下环境，以达到贴近真实海底的境况。 

发明内容

本发明的目的在于针对现有普通实验室实验平台只是简单地在盛有水的水箱中进行泄漏检测，以用来检验水下输气管道泄漏检测系统性能优劣的情况，提出了一种水下输气管道泄漏检测实验平台，该实验平台能够模拟实际的水下环境来进行实验，从而真实反应水下输气管道泄漏检测系统性能的优劣，以便对检测系统进行改进以提高其性能及定位精度。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案，水下输气管道泄漏检测实验平台包括输气装置、检测系统、水箱环境和管道架构；

其中，输气装置包括PLC模块、空气压缩机、输气软管、第一气体压力传感器、第一气路单向阀、第一压力表、第二气路单向阀、高压储气瓶、气体输入软管和气体输出软管；检测系统包括检测模块、第二气体压力传感器和气体流量表；水箱环境包括隔音材料、水箱、泥沙、第一活动支杆、第二压力表、安全阀、隔板、第三压力表、第二活动支杆和造波机；管道构架包括第一减压阀、针阀、高压输气管道、固定支架和第二减压阀；

PLC模块与空气压缩机连接，空气压缩机通过输气软管与第一气路单向阀连接，第一气路单向阀与高压储气瓶连接，高压储气瓶和PLC模块均与第一压力传感器连接，第一压力表与高压储气瓶连接，高压储气瓶通过第二气路单向阀与气体输入软管连接，检测模块与高压输气管道连接，气体输入软管通过第一减压阀与高压输气管道连接，第二压力传感器与高压输气管道连接，针阀安装在高压输气管道上，高压输气管道通过第二减压阀与气体输出软管连接，气体流量表与气体输出软管连接，气体输出软管与隔板连接，隔板通过第一活动支杆和第二活动支杆与水箱的顶部连接，造波机安装在水箱四周的一面，隔音材料铺设在水箱的其余三面，泥沙铺设在水箱的底部，第二压力表、安全阀和第三压力表均与水箱的顶部连接。

本发明的有益效果是：本实验平台阻隔了外界的环境噪声，可以监测高压输气管道内的压力波动、输出气体流量变化，模拟不同泄漏孔径大小，海浪、波流的运动，不同深度的海水所具有的压力，以及海底的泥沙对管道的冲击等水下环境因素对检测性能和定位精度的影响，以便对检测系统进行改进和提高。

附图说明

图1本发明的结构示意图；

图中：PLC模块1、空气压缩机2、输气软管3、第一压力传感器4、第一气路单向阀5、第一压力表6、第二气路单向阀7、高压储气瓶8、检测模块9、气体输入软管10、隔音材料11、水箱12、第一减压阀13、泥沙14、第一活动支杆15、第二压力表16、第二压力传感器17、安全阀18、隔板19、针阀20、高压输气管道21、固定支架22、第三压力表23、第二活动支杆24、第二减压阀25、气体输出软管26、气体流量表27、造波机28。

具体实施方式

下面根据附图详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明显。

如图1所示，本发明水下输气管道泄漏检测实验平台，包括：输气装置、检测系统、水箱环境和管道架构；其中，输气装置包括PLC模块1、空气压缩机2、输气软管3、第一压力传感器4、第一气路单向阀5、第一压力表6、第二气路单向阀7、高压储气瓶8、气体输入软管10和气体输出软管26；检测系统包括检测模块9、第二压力传感器17和气体流量表27；水箱环境包括隔音材料11、水箱12、泥沙14、第一活动支杆15、第二压力表16、安全阀18、隔板19、第三压力表23、第二活动支杆24和造波机28；管道构架包括第一减压阀13、针阀20、高压输气管道21、固定支架22和第二减压阀25。

PLC模块1与空气压缩机2连接，空气压缩机2通过输气软管3与第一气路单向阀5连接，第一气路单向阀5与高压储气瓶8连接，高压储气瓶8和PLC模块1均与第一压力传感器4连接，第一压力表6与高压储气瓶8连接，高压储气瓶8通过第二气路单向阀7与气体输入软管10连接，检测模块9与高压输气管道21连接，气体输入软管10通过第一减压阀13与高压输气管道21连接，第二压力传感器17与高压输气管道21连接，针阀20安装在高压输气管道21上，高压输气管道21通过第二减压阀25与气体输出软管26连接，气体流量表27与气体输出软管26连接，气体输出软管26与隔板19连接，隔板19通过第一活动支杆15和第二活动支杆24与水箱12的顶部连接，第二压力表16、安全阀18和第三压力表23均与水箱12的顶部连接。

水箱环境的水箱12是密封的，水箱12内盛有水，其底部铺设一层泥沙14，用于在波浪涌动时模拟海底的泥沙对管道的冲击；水箱12四周的一面安装造波机28，用来产生波浪以模拟海浪、波流的运动，其余三面都铺设有隔音材料11，以减少外界环境噪声的影响。

固定支架22由减振材料制成，将高压输气管道21固定在水箱12的底部，从而减少管道气体泄漏时引起的高压输气管道21的振动。

检测模块9中的检测器件布放在高压输气管道21的夹层中，高压输气管道21的最内层为耐压钢管，耐压钢管内表面涂有防腐涂料，耐压钢管外为由聚乙烯材料构成的绝缘层，聚乙烯绝缘层外为混凝土层，在混凝土层中置入贯穿高压输气管道21始末的坚韧套管形成一个夹层，检测模块9中的检测器件置于该夹层中，该夹层具有防腐蚀，抗电磁干扰，保护检测器件不受损害的功能。

本发明的工作原理：由空气压缩机2将气体输入输气软管3，再通过第一气路单向阀5向高压储气瓶8中充入气体，第一压力传感器4反馈高压储气瓶8内的气体压力给控制空气压缩机2的PLC模块1，由PLC模块1设定空气压缩机2充入高压储气瓶8内气体的压力，并保持高压储气瓶8内气体的压力基本为恒压，与高压储气瓶8连接的第一压力表6用来监测高压储气瓶8内气体的压力，打开高压储气瓶8上的第二气路单向阀7，高压气体通过气体输入软管10进入第一减压阀13，通过调节第一减压阀13使气体压力减到实验所需的值，并稳定输入至高压输气管道21，连接在高压输气管道21上的气体压力传感器17用来测量高压输气管道21内气体的压力波动，以便实验中监测该压力波动对检测性能和定位精度的影响，安装在高压输气管道21上的针阀20用于模拟不同口径的泄漏孔，通过调节针阀20来达到模拟不同泄漏孔径的泄漏状况，以便实验中监测不同孔径对检测性能和定位精度的影响，高压输气管道21通过固定支架22固定在水箱12的底部，气体由高压输气管道21进入第二减压阀25，第二减压阀25使气体压力减到实验所需水深相当的压力值，并稳定输入至气体输出软管26，与气体输出软管26连接的气体流量表27用来测量输出气体流量的变化，以便实验中监测输出气体的流量变化对检测性能和定位精度的影响，气体通过气体输出软管26输入至隔板19，水箱12是密封的，隔板19与水箱12上端面之间的压力随着气体的输入逐渐增加，第一活动支杆15和第二活动支杆24逐渐往下运动增加水箱12内部的压力，通过安全阀18设置一定的压力值来模拟不同深度的海水所具有的压力，当气体在压力大于安全阀18设定的值时便排出到水箱12外的空气中，第二压力表16和第三压力表23用来监测整个水箱12内的压力变化，待气压稳定后进行管道泄漏的检测，与高压输气管道21连接的检测模块9若检测到针阀20上有气体泄漏，通过信号解调以及信号处理后进行泄漏点定位，同时把泄漏信息传输到远端控制中心。

Claims (3)

1.一种水下输气管道泄漏检测实验平台，其特征在于，它包括：输气装置、检测系统、水箱环境和管道架构等；

其中，输气装置包括PLC模块（1）、空气压缩机（2）、输气软管（3）、第一压力传感器（4）、第一气路单向阀（5）、第一压力表（6）、第二气路单向阀（7）、高压储气瓶（8）、气体输入软管（10）和气体输出软管（26）等；检测系统包括检测模块（9）、第二压力传感器（17）和气体流量表（27）等；水箱环境包括隔音材料（11）、水箱（12）、泥沙（14）、第一活动支杆（15）、第二压力表（16）、安全阀（18）、隔板（19）、第三压力表（23）、第二活动支杆（24）和造波机（28）等；管道构架包括第一减压阀（13）、针阀（20）、高压输气管道（21）、固定支架（22）和第二减压阀（25）等；

PLC模块（1）与空气压缩机（2）连接，空气压缩机（2）通过输气软管（3）与第一气路单向阀（5）连接，第一气路单向阀（5）与高压储气瓶（8）连接，高压储气瓶（8）和PLC模块（1）均与第一压力传感器（4）连接，第一压力表（6）与高压储气瓶（8）连接，高压储气瓶（8）通过第二气路单向阀（7）与气体输入软管（10）连接，检测模块（9）与高压输气管道（21）连接，气体输入软管（10）通过第一减压阀（13）与高压输气管道（21）连接，第二压力传感器（17）与高压输气管道（21）连接，针阀（20）安装在高压输气管道（21）上，高压输气管道（21）通过第二减压阀（25）与气体输出软管（26）连接，气体流量表（27）与气体输出软管（26）连接，气体输出软管（26）与隔板（19）连接，隔板（19）通过第一活动支杆（15）和第二活动支杆（24）与水箱（12）的顶部连接，第二压力表（16）、安全阀（18）和第三压力表（23）均与水箱（12）的顶部连接。

2.根据权利要求1所述的水下输气管道泄漏检测实验平台，其特征在于：所述的水箱环境的水箱（12）是密封的，水箱（12）内盛有水，其底部铺设一层泥沙（14），用于在波浪涌动时模拟海底的泥沙对管道的冲击；水箱（12）四周的一面安装造波机（28），用来产生波浪以模拟海浪、波流的运动，其余三面都铺设有隔音材料（11），以减少外界环境噪声的影响。

3.根据权利要求1所述的水下输气管道泄漏检测实验平台，其特征在于：所述的固定支架（22）由减振材料制成，将高压输气管道（21）固定在水箱（12）的底部，从而减少管道气体泄漏时引起的高压输气管道（21）的振动。