CN102840034A - 流体泄漏检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种流体泄漏检测系统，所述流体泄漏检测系统包括：流体导管；具有入口和出口的流体冷却式装置；入口流量计；出口流量计；以及控制器。所述入口流量计与所述流体导管流体连通。所述入口流量计监控所述流体冷却式装置的所述入口，以获取入口温度和入口流速。所述入口流量计具有入口流量计漂移-工艺流体温度曲线。所述出口流量计与所述流体导管流体连通。所述出口流量计监控所述流体冷却式装置的所述出口，以获取出口温度和出口流速。所述出口流量计具有出口流量计漂移-工艺流体温度曲线。所述控制器与所述入口流量计和所述出口流量计通信。

Description

流体泄漏检测系统

技术领域

本发明涉及一种流体泄漏检测系统，确切地说，涉及一种具有控制器的流体泄漏检测系统，所述控制器具有控制逻辑，用于监控所述流体泄漏检测系统并确定是否存在泄漏条件。

背景技术

传统条件下，使用燃气涡轮机火焰检测器来确保在燃气涡轮机点火过程中存在火焰。某些火焰检测器采用冷却盘管，其将水用作冷却介质来将火焰检测器传感器的温度维持在阈值温度以下。但是，冷却水回路中可能存在泄漏。冷却水泄漏可能导致需要更换燃气涡轮机的外壳或位于外壳内的部件。更换燃气涡轮机的外壳或位于外壳内的部件可能十分耗时且成本高昂。

也可使用冷却水来对燃气涡轮机中的液体燃料净化系统进行冷却。具体而言，可使用冷却水来对三通液体燃料阀进行冷却。也可使用冷却水来对所述液体燃料净化系统的止回阀进行冷却。具体而言，可使用冷却水来将内部止回阀或三通阀的温度维持在液体燃料的焦化阈值以下。但是，液体燃料净化系统的冷却水回路中也可能出现泄漏，从而导致水冷却的阀门无法正确操作。泄漏也可能导致外壳或其他燃气涡轮机部件出现问题。

发明内容

根据本发明的一方面，提供一种流体泄漏检测系统，所述流体泄漏检测系统包括：流体导管；具有入口和出口的流体冷却式装置；入口流量计；出口流量计；以及控制器。所述入口流量计与所述流体导管流体连通。所述入口流量计监控所述流体冷却式装置的所述入口，以获取入口温度和入口流速。所述入口流量计具有入口流量计漂移-工艺流体温度曲线。所述出口流量计与所述流体导管流体连通。所述出口流量计监控所述流体冷却式装置的所述出口，以获取出口温度和出口流速。所述出口流量计具有出口流量计漂移-工艺流体温度曲线。所述控制器与所述入口流量计和所述出口流量计通信。所述控制器包括存储器，其中存储有入口流量计漂移-工艺流体温度曲线和出口流量计漂移-工艺流体温度曲线。所述入口流量计漂移-工艺流体温度曲线大体与所述出口流量计漂移-工艺流体温度曲线相同。以及零流量条件，在该零流量条件下，所述流体导管中的流体大体停止流动，所述入口流速和所述出口流速保存在所述控制器的所述存储器中。

所述控制器包括用于监控的控制逻辑，用于监控所述入口流量计以获取所述入口温度和所述入口流速，以及监控所述出口流量计以获取所述出口温度和所述出口流速。所述控制器还包括用于补偿的控制逻辑，用于基于工艺流体的温度和相应流速的误差率，补偿测量漂移。具体而言，所述控制器包括用于确定温度差的控制逻辑，其确定所述入口温度和所述出口温度之间的差值。所述控制器的所述存储器中存储有数据集，用以基于所述入口温度与所述出口温度之间的差值，指示流速的误差率。所述控制进一步包括用于确定流速差的控制逻辑，其确定所述入口流速与所述出口流速之间的差值。所述控制器包括用于计算的控制逻辑，其计算所述入口流速与所述出口流速之间的实际流速差。所述实际流速差基于所述流速的误差率、所述入口流速与所述出口流速之间的所述差值，以及所述零流量条件。所述控制器也包括用于指示的控制逻辑，用于在所述实际流速差高于阈值的情况下，在所述流体泄漏检测系统中指示泄漏条件。

该流体泄漏检测系统进一步包括与所述流体导管流体连通的入口阀，以及与所述流体导管流体连通的出口阀，其中所述入口阀和所述出口阀是手动阀。

该流体泄漏检测系统进一步包括截流阀，其流体连通到所述流体导管且选择性地阻断流体流过所述流体导管。

其中所述控制器与所述截流阀通信，且其中所述控制器包括用于选择性地向所述截流阀发送信号，以大体阻断流体流向所述流体冷却式装置的所述入口的控制逻辑。

其中所述阈值进一步包括第一级阈值和第二级阈值，其中所述第二级阈值大于所述第一级阈值。

其中如果所述控制器检测到所述第一级阈值，则所述控制器包括用于向报警器发送信号的控制逻辑，其中所述信号指示所述报警器发出第一级音调和第一级可视指示中的一者。

其中如果所述控制器检测到所述第二级阈值，则所述控制器包括用于向报警器发送信号的控制逻辑，其中所述信号指示所述报警器发出第二级音调和第二级可视指示中的一者。

其中如果所述控制器检测到所述第二级阈值，则所述控制器包括用于向所述截流阀发送信号，以大体阻断流体流向所述流体冷却式装置的所述入口的控制逻辑。

其中如果所述控制器检测到所述第二级阈值，则所述控制器包括用于向涡轮机发送信号，以指示将引起错误断电条件的控制逻辑。

该流体泄漏检测系统进一步包括止回阀，其与所述流体导管流体连通且位于所述出口流量计的下游。

其中所述流体冷却式装置是以下项中的一项：燃气涡轮机火焰检测器、三通液体燃料阀，以及液体燃料净化系统的止回阀。

其中所述入口流量计和所述出口流量计均为科里奥利流量计，用以测量流过所述流体导管的所述流体流的质量流速。

其中所述入口流量计和所述出口流量计包括大体相同的精确度和公差。

其中所述入口流量计和所述出口流量计源于相同的制造商。

根据本发明的另一方面，提供了一种具有流体泄漏检测系统的涡轮机，包括：流体导管；具有入口和出口的流体冷却式装置；与所述流体导管流体连通的入口流量计，所述入口流量计监控所述流体冷却式装置的所述入口，以获取入口温度和入口流速，所述入口流量计具有入口流量计漂移-工艺流体温度曲线；与所述流体导管流体连通的出口流量计，所述出口流量计监控所述流体冷却式装置的所述出口，以获取出口温度和出口流速，所述出口流量计具有出口流量计漂移-工艺流体温度曲线；截流阀，其流体连通到且选择性地阻断流过所述流体导管的流体流；与所述截流阀、所述入口流量计和所述出口流量计通信的控制器，所述控制器包括存储器，其中存储有所述入口流量计漂移-工艺流体温度曲线和所述出口流量计漂移-工艺流体温度曲线，所述入口流量计漂移-工艺流体温度曲线大体与所述出口流量计漂移-工艺流体温度曲线相同；以及零流量条件，在该零流量条件下，所述流体导管中的所述流体流大体停止，且所述入口流速和所述出口流速的值保存在所述控制器的所述存储器中。

其中所述控制器包括：监控所述入口流量计以获取所述入口温度和所述入口流速，并监控所述出口流量计以获取所述出口温度和所述出口流速的控制逻辑；确定所述入口温度与所述出口温度之间的差值的控制逻辑，所述控制器的所述存储器包括存储在其中的数据集，用以基于所述入口温度与所述出口温度之间的所述差值，指示流速的误差率；确定所述入口流速和所述出口流速之间的差值的控制逻辑；计算所述入口流速与所述出口流速之间的实际流速差的控制逻辑，所述实际流速差基于所述流速的误差率、所述入口流速与所述出口流速之间的所述差值，以及所述零流量条件；在所述实际流速差高于阈值的情况下，在所述流体泄漏检测系统中指示泄漏条件的控制逻辑；在所述实际流速差高于所述阈值时，向所述截流阀发送信号，以大体阻断流体流向所述流体冷却式装置的所述入口的控制逻辑。其中所述阈值进一步包括第一级阈值和第二级阈值，其中所述第二级阈值大于所述第一级阈值。

其中如果所述控制器检测到所述第一级阈值，则所述控制器包括用于向报警器发送信号的控制逻辑，其中所述信号指示所述报警器发出第一级音调和第一级可视指示中的一者。

其中如果所述控制器检测到所述第二级阈值，则所述控制器包括用于向报警器发送信号的控制逻辑，其中所述信号指示所述报警器发出第二级音调和第二级可视指示中的一者。

其中如果所述控制器检测到所述第二级阈值，则所述控制器包括用于向所述截流阀发送信号，以大体阻断流体流向所述流体冷却式装置的所述入口的控制逻辑。

其中如果所述控制器检测到所述第二级阈值，则所述控制器包括用于向涡轮机发送信号，以指示将引起错误断电条件的控制逻辑。

通过以下说明并结合附图可以更加清楚地了解这些和其他优点以及特征。

附图说明

本专利申请文件中的权利要求书详细指出并明确主张了本发明。通过以下说明并结合附图可以清楚地了解本发明的上述和其他特征以及优点，在附图中：

图1是流体泄漏检测系统的示例性示意图。

具体实施方式部分参考附图以举例方式介绍本发明的各项实施例、优点以及特征。

部件标号列表：

标号	部件	标号	部件
				10	流体泄漏检测系统	20	导管
22	截流阀	24	入口流量计
				26	入口阀	28	供给歧管
30	流体冷却式装置	32	返回歧管

34	出口阀	36	出口流量计
				40	止回阀	50	控制器
60	入口	62	出口
				80	报警器

具体实施方式

本专利申请文件所用术语“模块”和“子模块”指专用集成电路（ASIC）、电子电路、处理器（共享、专用或群组）和执行一个或多个软件或固件程序的存储器，组合逻辑电路，和/或提供所述功能的其他合适的部件。

图1描绘用标号10表示的示例性流体泄漏检测系统。流体泄漏检测系统10包括流体导管20、截流阀22、入口流量计24、入口阀26、供给歧管28、流体冷却式装置30、返回歧管32、出口阀34、出口流量计36和止回阀40。在一个示例性实施例中，流体泄漏检测系统10是燃气涡轮机（未图示）中所用的冷却回路的一部分，且所述流体冷却式装置30是燃气涡轮机火焰检测器，其用于检测在燃气涡轮机点火过程中是否存在火焰。或者，在另一个示例性实施例中，流体冷却式装置30可用于液体燃料净化系统中，其中流体冷却式装置30是三通液体燃料阀或止回阀。但应了解，流体泄漏检测系统10可用于各种应用中。在一个实施例中，诸如水等冷却介质可流过流体导管20，且用于从流体冷却式装置30带走热量。

入口阀26是手动阀，其与流体导管20流体连通且通常在流体泄漏检测系统10的操作过程中打开。截流阀22位于入口阀26的下游，且流体连通到且选择性地阻断流过流体导管20的流体量。具体而言，截流阀22基于某些操作条件，大体阻断流向流体泄漏检测系统10的流体流。截流阀22的下游是入口流量计24。在一个实施例中，入口流量计24是科里奥利（Coriolis）流量计，用以测量流过流体导管20的流体的质量流速（mass flow rate）。但应了解，也可使用其他类型的流量计。入口流量计24监控与流体冷却式装置30流体连通的入口60，以获取入口温度和入口流速。供给歧管28位于入口流量计24的下游，其中入口流量计24测量供给歧管28中的流速和温度。

流体冷却式装置30的出口62与返回歧管32流体连通。返回歧管32位于出口流量计36的上游。在一个实施例中，出口流量计36是科里奥利流量计，其测量流过流体导管20的流体的质量流速。但也可使用其他类型的流量计。出口流量计36监控流体冷却式装置30的出口62，以获取出口温度和出口流速。出口流量计36位于止回阀40的上游。止回阀40用于防止污染物进入流体泄漏检测系统10中，还用于减少或大体防止回流到流体导管20中。止回阀40位于出口阀34的上游。出口阀34通常是手动阀，通常在流体泄漏检测系统10的工作过程中打开。入口阀26和出口阀26可以是隔离阀，通常在维修或系统故障期间使用。

入口流量计24和出口流量计36均配置成监控相应位置上流体导管20的流体温度和流体流速。入口流量计24和出口流量计36均包括大体相同的特性，例如漂移-（versus）工艺流体曲线、精确度和公差。漂移-工艺流体曲线表示因环境温度变化而导致的流量计的流速测量精度变化。此外，在一个实施例中，入口流量计24和出口流量计36大体相同且由相同的制造商生产。

设有控制器50，其与截流阀22、入口流量计24和出口流量计36通信。具体而言，控制器50包括用于监控入口流量计24和出口流量计36的控制逻辑，以及用于选择性地开动截流阀22的控制逻辑。在一个示例性实施例中，控制器50是涡轮机控制器，用于控制涡轮机（未图示）的各种功能，例如排放物控制，以及控制燃气涡轮机的其他功能。控制器50还包括存储器，其中入口流量计24和出口流量计36两者的漂移-工艺温度曲线、精确度和公差存储在该控制器50的存储器中。

控制器50的存储器还包括零流量条件，在该零流量条件下，流体导管20中的流体大体停止流动，且将入口60中的入口流速与出口62中的出口流速进行比较，并存储在控制器50的存储器中。具体而言，在控制器50的零位调整过程中，在流体导管20中填充有流体的地方，在指定时间段内，流过流体导管20的流体大体停止流动。这样，流过流体导管20的流体为零流量，从而可能导致入口流量计24和出口流量计36输出相应的零流量读数。但在某些情况下，入口流量计24和出口流量计36可能在大体为零流量时产生非零流速。在这种情况下，源自入口流量计24和出口流量计36的非零流速可用作零流量条件。

控制器50的存储器也包括数据集，该数据集表示基于入口60和出口60的温度的流体导管20中的流速的误差率。入口60与出口62之间的温度差通常用入口流量计24与出口流量计36之间的感测漂移差表示。随着入口60与出口62之间的温度差增加，流体导管20中的流速的误差率也增加。流速的误差率可基于流体导管20中的最大流速。

控制器50包括监控入口流量计24以获取入口60中的入口温度和流速，以及监控出口流量计36以获取出口62中的出口温度和流速的控制逻辑。控制器50包括确定源自入口流量计24的入口温度与源自出口流量计36的出口温度之间的差值的控制逻辑。控制器50也包括确定源自入口流量计24的入口流速与源自出口流量计36的出口流速之间的差值的控制逻辑。

控制器50进一步包括用于计算入口流量计24与出口流量计36之间的实际流速差的控制逻辑。具体而言，实际流速差表示在流体泄漏检测系统10的操作过程中，在入口流量计24与出口流量计36处的流体导管20中的流体流量之间的实际差值。控制器50基于流速的误差率、零流量条件，以及源自入口流量计24的入口流速与源自出口流量计36的出口流速之间的差值，计算实际流速差。实际流速差可用出口流量Flow_out减去入口流量Flow_in进行计算。具体而言，由于入口流量计24与出口流量计36具有相同的误差和公差，因此

m_errori＝m_erroro

其中m_errori是入口流量计24中的质量流速的误差，且m_erroro是出口流量计36中的质量流速的误差。此外，当流体导管20中的流体大体停止流动时，

m_readi=m_actuali+m_errori≈0且

m_reado=m_actualo+m_erroro≈0

其中m_readi是由入口流量计24读取的质量流速，m_actuali是入口流量计24中的实际质量流速，且m_errori是由控制器50读取的入口流量计24中的质量流速的误差。此外，m_reado是由出口流量计36读取的质量流速，m_actualo是出口流量计36中的实际质量流速，且m_erroro是由控制器50读取的入口流量计36中的质量流速的误差。在有流体流过流体导管20且流体泄漏检测系统10大体不漏的情况下：

m_readi-m_reado=m_actuali-m_actualo+(m_errori-m_erroro)=m_actuali-m_actualo≈0，且

$\frac{m_{\mathrm{readi}}}{m_{\mathrm{reado}}}=\frac{m_{\mathrm{actuali}}+m_{\mathrm{errori}}}{m_{\mathrm{actualo}}+m_{\mathrm{erroro}}}\≈1$

控制器50也包括如果实际流速差高于阈值，在流体泄漏检测系统10中指示泄漏条件的控制逻辑。例如，在一个实施例中，如果由入口流量计24读取的质量流速m_readi与由出口流量计36读取的质量流速m_reado之间的差值高于阈值，则控制器50确定流体泄漏检测系统10中已出现泄漏条件。具体而言，在一个实施例中，流体泄漏检测系统10包括与控制器50通信的指示器或报警器80，其中报警器80发出可视指示或声音来警告操作人员出现泄漏条件。在一个实例中，控制器50也可与计算屏幕通信，所述计算屏幕未图示，其中控制器50向屏幕发送信号，以通过显示可视指示来通知操作人员出现泄漏条件。

存在几种类型的泄漏条件。在一个实施例中，控制器50可包括用于计算第一级泄漏条件的控制逻辑，该第一级泄漏条件在实际流速差高于第一级阈值时出现。在这种情况下，控制器50包括用于向报警器80发送信号的控制逻辑。随后报警器将发出第一级音调或可视指示。第二级泄漏条件可在实际流速差高于第二级阈值时出现。第二级阈值大于第一级阈值。在第二级泄漏过程中，控制器50包括用于向报警器80发送信号，以发出第二级音调或指示的控制逻辑。第二级音调或指示通常比第一级音调或指示更响亮或更明亮，以警告操作人员需要更加重视此时的泄漏条件。

除报警器80之外，如果发生第二级泄漏条件，可使用两种不同的方法。在第一种方法中，控制器50与涡轮机（未图示）通信，以通过向涡轮机发送信号来指示已形成或引起错误断电条件，从而显著降低涡轮机跳闸的风险并减少流体泄漏量。或者，在另一个实施例中，控制器50进一步包括用于向截流阀22发送信号，以大体阻断流向流体冷却式装置30的入口60的流体流的控制逻辑。因此，在检测到泄漏的情况下，流体不再流过流体导管20，从而减少系统中的流体泄漏。

尽管本专利申请文件仅结合有限数量的实施例来详细介绍本发明，但应了解，本发明并不限于所披露的这些实施例。相反，本发明可经修改以涵盖所有之前并未介绍、但与本发明的精神和范围相符合的变化、更改、替换或等效布置。此外，尽管介绍了本发明的各种实施例，但应了解，本发明的各方面可以仅包括前述实施例中的一些实施例。因此，本发明不应被视为受前述说明书的限制，其仅受所附权利要求书范围的限制。

Claims (10)

1.一种流体泄漏检测系统(10)，包括：

流体导管(20)；

具有入口(60)和出口(62)的流体冷却式装置(30)；

与所述流体导管(20)流体连通的入口流量计(24)，所述入口流量计(24)监控所述流体冷却式装置(30)的所述入口(60)，以获取入口(60)温度和入口流速，所述入口流量计(24)具有入口流量计(24)漂移-工艺流体温度曲线；

与所述流体导管(20)流体连通的出口流量计(36)，所述出口流量计(36)监控所述流体冷却式装置(30)的所述出口(62)，以获取出口(62)温度和出口流速，所述出口流量计(36)具有出口流量计(36)漂移-工艺流体温度曲线；

与所述入口流量计(24)和所述出口流量计(36)通信的控制器(50)，所述控制器(50)包括存储器，所述存储器具有存储于其内的所述入口流量计(24)漂移-工艺流体温度曲线和所述出口流量计(36)漂移-工艺流体温度曲线，所述入口流量计(24)漂移-工艺流体温度曲线大体与所述出口流量计(36)漂移-工艺流体温度曲线相同；以及零流量条件，在所述零流量条件下所述流体导管(20)中的流体流大体停止，且所述入口流速和所述出口流速的值保存在所述控制器(50)的所述存储器中，所述控制器(50)包括：

监控所述入口流量计(24)以获取所述入口温度和所述入口流以及监控所述出口流量计(36)以获取所述出口(62)温度和所述出口流速的控制逻辑；

确定所述入口(60)温度与所述出口(62)温度之间的差值的控制逻辑，所述控制器(50)的所述存储器包括存储在其内的数据集，所述数据集表示基于所述入口(60)温度与所述出口(62)温度之间的所述差值的误差率；

确定所述入口流速和所述出口流速之间的差值的控制逻辑；

计算所述入口流速与所述出口流速之间的实际流速差的控制逻辑，所述实际流速差基于所述流速的误差率、所述入口流速与所述出口流速之间的所述差值，以及所述零流量条件；以及

在所述实际流速差高于阈值的情况下，在所述流体泄漏检测系统(10)中指示泄漏条件的控制逻辑。

2.根据权利要求1所述的流体泄漏检测系统(10)，进一步包括与所述流体导管(20)流体连通的入口阀(26)，以及与所述流体导管(20)流体连通的出口阀(34)，其中所述入口阀(26)和所述出口阀(34)是手动阀。

3.根据权利要求1所述的流体泄漏检测系统(10)，进一步包括截流阀(22)，其流体连通到所述流体导管且选择性地阻断流体流过所述流体导管(20)。

4.根据权利要求3所述的流体泄漏检测系统(10)，其中所述控制器(50)与所述截流阀(22)通信，且其中所述控制器(50)包括用于选择性地向所述截流阀(22)发送信号，以大体阻断流体流向所述流体冷却式装置(30)的所述入口(60)的控制逻辑。

5.根据权利要求4所述的流体泄漏检测系统(10)，其中所述阈值进一步包括第一级阈值和第二级阈值，其中所述第二级阈值大于所述第一级阈值。

6.根据权利要求5所述的流体泄漏检测系统(10)，其中如果所述控制器(50)检测到所述第一级阈值，则所述控制器(50)包括用于向报警器(80)发送信号的控制逻辑，其中所述信号指示所述报警器(80)发出第一级音调和第一级可视指示的其中一个。

7.根据权利要求5所述的流体泄漏检测系统(10)，其中如果所述控制器(50)检测到所述第二级阈值，则所述控制器(50)包括用于向报警器(80)发送信号的控制逻辑，其中所述信号指示所述报警器(80)发出第二级音调和第二级可视指示的其中一个。

8.根据权利要求7所述的流体泄漏检测系统(10)，其中如果所述控制器(50)检测到所述第二级阈值，则所述控制器(50)包括用于向所述截流阀(22)发送信号，以大体阻断流体流向所述流体冷却式装置(30)的所述入口(60)的控制逻辑。

9.根据权利要求7所述的流体泄漏检测系统(10)，其中如果所述控制器(50)检测到所述第二级阈值，则所述控制器(50)包括用于向涡轮机发送信号，以指示将引起错误断电条件的控制逻辑。

10.根据权利要求1所述的流体泄漏检测系统(10)，进一步包括止回阀(40)，其与所述流体导管(20)流体连通且位于所述出口流量计(36)的下游。

Images