CN103244833B - 燃气管道泄漏检测和定位的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种燃气管道泄漏检测和定位系统，该系统包括在燃气管道上方并行铺设的一根检测主管，检测主管与可燃气体报警器、质量流量计和缓冲罐相连，还设有PLC控制中心、副管、分支管等。本发明通过PLC控制中心记录两次报警时间差值为ΔT、质量流量计记录的混合气体流量数值经PLC控制中心换算后，记为混合气体在检测管中流动的平均速度V，通过控制中心编制的数学模型得到泄漏点距离数值。本发明敏感性好、定位精度高、误报警率低并且可长期不间断工作的泄漏检测与定位。目前该检测方法在国内尚属空白，加快此项技术推广应用意义重大。
Description
技术领域
本发明涉及燃气管道泄漏检测技术领域，具体涉及一种用于燃气管道泄漏检测的方法及系统。
背景技术
2012年6月，住建部印发《全国城镇燃气“十二五”规划》，文件中规定在“十二五”期间,我国新建燃气管道约25万公里,到“十二五”期末,燃气管道总长度达到60万公里。随着新建燃气管线的增多，管道总长不断增长，管网覆盖面积逐渐扩大。因管道老化、腐蚀、第三方施工破坏等原因导致燃气管道泄漏事故时常发生，据中国燃气协会统计，2011年燃气管道泄漏事故共计269起，事故导致143人死亡，776人受伤。可见，燃气管道泄漏事故造成后果十分严重。为减少因管道泄漏带来的危害，燃气管道检测技术的应用十分必要。针对燃气管道的泄漏检测，国内外常用的检测方法主要分为直接检测法和间接检测法2类，前者包括人工巡检法、机载红外线法、检漏电缆系统法等，后者有负压波法、压力点分析法、压力波法、声波法、质量平衡法、基于神经网络法等。根据燃气管道运营特点，目前检测技术主要采用人工巡检的直接检测法和利用负压波、压力点分析、质量平衡的间接检测法，对上述检测方法从敏感性、定位精度、响应时间、适应能力、使用费用等方面进行分析比较得知，人工巡检法虽然定位精度高，误报警率低，但不能实现连续监测，对管道进行一次完整的巡检花费时间长、人工费用昂贵，它只适用管道距离短、泄漏事故频发敏感地区的管道检测，广泛应用受到限制。负压波法、压力点分析法和质量平衡法具有敏感性差、定位精度低、误报警率高的特点，但它们能实现实时、在线、连续监测。如专利200810209530.1“使用瞬变在线诊断耦合激励频响进行天然管道泄漏定位的方法”和专利ZL200920127043.0“燃气管网泄漏定位与报警系统”，这两种检测方法存在对检测仪器精度要求高、数据处理难道大、受环境影响大等不足。
发明内容
本发明目的是在现有燃气管道泄漏检测技术基础上，提出一种采用新思路检测燃气管道泄漏情况并判定泄漏点位置的方法。为达到此目的，本发明克服直接检测法不能连续检测及检测花费时间长的缺点，又结合间接检测法能够实时、在线、连续检测的优点，最后发明这种能提供敏感性好、定位精度高、误报警率低并且可长期不间断工作的泄漏检测与定位的检测系统。目前该检测方法在国内尚属空白，加快此项技术推广应用意义重大。
本发明采用的技术方案是：一种燃气管道泄漏检测和定位系统，包括在燃气管道上方并行铺设的一根检测主管，检测主管进气口端有第一电动控制阀门；其中：检测主管由内部支撑架和外层有机膜组成，有机膜材料只能够渗透燃气气体，但水蒸气、空气不能够渗透；
在检测主管和缓冲罐之间气体流经管段部分，依次安装有第三电动控制阀门、可燃气体报警器、质量流量计、第五电动控制阀门；可燃气体报警器与进气口端第一电动控制阀门之间的主管段部分安装一根副管；副管作为气体逆向流动的通道，副管出气口端部安装有第四电动控制阀门；检测主管与可燃气体报警器之间管段部分安装有分支管，分支管进气口端部安装有第二电动控制阀门，分支管是副管的进气入口；缓冲罐出气口端部与真空泵相连接，在缓冲罐和真空泵之间管段部分安装有第六电动控制阀门；缓冲罐内部安装有温度传感器和压力变送器，缓冲罐顶部安装有手动阀门；在检测主管和缓冲罐之间的管路右侧安装有PLC控制中心，PLC控制中心与各电动控制阀门、可燃气体报警器、质量流量计、温度传感器、压力变送器相连接；PLC控制中心用于控制电动控制阀门的开与关，实时采集可燃气体报警器、质量流量计、温度传感器和压力变送器的数据，检测并发出泄漏报警信号，执行泄漏点定位程序，上传泄漏报警信号和泄漏管段位置数据。
本发明中在检测主管的进气口端部安装有第一电动控制阀门，当阀门处于开启状态时，大气中的空气能够流入检测主管内部，当阀门处于关闭状态时，大气中的空气不能流入检测主管内部。
缓冲罐内部的温度传感器能实时显示缓冲罐内部的温度数值，压力变送器能反映缓冲罐内部的压力变化情况，缓冲罐顶部的手动阀门能对缓冲罐内部的压力起到手动调节作用。
所述检测副管是一段塑料管，它作为气体逆向流动的通道。副管出气口端部与整套检测管路连通，在副管出气口端部上安装有第四电动控制阀门，当阀门处于开启状态时，大气中的空气能够流经检测主管到达检测副管；当阀门处于关闭状态时，大气中的空气不能流入检测副管内部。
检测主管与可燃气体报警器之间管段部分安装有分支管，分支管进气口端部安装有第二电动控制阀门，分支管是副管的进气入口。
缓冲罐出气口端部与真空泵相连接，在缓冲罐和真空泵之间管段部分安装有第六电动控制阀门，真空泵的启动和第六电动控制阀门的打开同步，真空泵的停止与第六电动控制阀门的关闭同步。在真空泵不断抽气的作用下，缓冲罐的内部压力值存在负压力状态。若燃气管道某处泄漏，泄漏的燃气会扩散到检测主管周围，在检测主管内外压力差的作用下，泄漏的燃气将渗透到检测主管内部，在管路内部气流的协助下，燃气和空气的混合气体会流经可燃气体报警器。
一种利用上述系统对燃气管道进行泄漏检测和定位的方法，包括以下步骤：
（1）PLC控制中心启动，真空泵、第五电动控制阀门、第六电动控制阀门、可燃气体报警器、质量流量计、温度传感器、压力变送器及检测主管第一和第三电动控制阀门都处于开启工作状态，副管和分支管段处的第二和第四电动控制阀门处于关闭状态，检测主管内部是负压力状态，检测主管内部与缓冲罐的内部存在一定的压力差值，从大气中流入的空气流经检测主管、可燃气体报警器、质量流量计、第五电动控制阀门由缓冲罐进气口流入缓冲罐内部；
（2）当混合气体流经可燃气体报警器时，PLC控制中心将第一次检测到泄漏燃气并会自动发出泄漏报警信号，PLC控制中心开始执行泄漏点定位程序，计时器启动开始计时，把第一次检测到报警信号作为计时起点，在PLC控制中心的控制下检测主管进气口第一电动控制阀门和可燃气体报警器与主管之间的第三电动控制阀门将自动关闭，分支管和副管处第二和第四电动控制阀门自动打开，分支管进气口作为新流入空气的入口，混合气体在检测主管内部逆方向流动，流经副管、可燃气体报警器、质量流量计、第五电动控制阀门由缓冲罐进气口流入缓冲罐的内部，PLC控制中心将第二次检测到混合气体；第二次检测到报警信号作为计时终点，此时，真空泵、计时器、各电动控制阀门全部停止工作；PLC控制中心内的计时器记录两次报警时间差值为ΔT、质量流量计记录的混合气体流量数值经PLC控制中心换算后，记为混合气体在检测管中流动的平均速度V，通过控制中心编制的数学模型公式S总=V*ΔT，S总-S副=S，得到泄漏点距离数值S，其中S副为副管的固定长度。此刻，可燃气体报警器、质量流量计、温度传感器、压力变送器全部关闭。
把PLC控制中心计算泄漏点距离数据利用GPRS网络发送到监测中心。监控中心得到泄漏管段位置后，能够快速准确的开展泄漏管道抢修作业。
本发明的优点体现在：
（1）与现有燃气管道泄漏检测技术相比定位精度更高、反应时间更短、整个系统稳定性更好。
（2）在新建燃气管道上安装此检测系统，可以长期重复用于此段管线的泄漏检测，并且定位精确高、无报警率低、维护成本低。
（3）采用控制检测管内混合气体逆向流动的方法，实现泄漏点定位的思路新颖，在国内到目前尚属空白。
（4）本检测系统接口扩展空间大，结合GPRS技术，可以用在平原、丘陵、沙漠、危险场所等区域的燃气管道泄漏检测。
附图说明
图1是本发明检测系统示意图；
图2是本发明系统工艺流程图；
图3是本发明泄漏点检测和定位系统程序控制流程图。
具体实施方式
检测系统各元器件名称如图1所示：1-真空泵，2-第六电动控制阀门、3-温度传感器，4-手动阀门，5-PLC控制中心，6-缓冲罐，7-压力变送器，8-第五电动控制阀门、9-质量流量计，10-可燃气体报警器，11-第三电动控制阀门、12-第二电动控制阀门、13-检测主管，14-第一电动控制阀门、15-第四电动控制阀门，16-检测副管，17-分支管。
在图2中混合气体流经各检测器件顺序为：大气中的空气流经第一电动控制阀门(AV01)14，途径检测主管13、第三电动控制阀门(AV03)11，流到可燃气体报警器10。若此时PLC控制中心5无泄漏报警信号发出，则空气流经质量流量计9、第五电动控制阀门(AV05)8，在真空泵1抽气作用下途径第六电动控制阀门(AV06)2流入缓冲罐6内部；反之，若PLC控制中心5发出泄漏报警信号，在PLC控制中心5作用下，大气中的空气由分支管17流经第二电动控制阀门(AV02)12和检测主管中的原混合气体一起在检测主管13内部逆方向流动，途径检测主管13、检测副管16、第四电动控制阀门(AV04)15、可燃气体报警器10、质量流量计9、第五电动控制阀门(AV05)8，在真空泵1抽气作用下途径第六电动控制阀门(AV06)2流入缓冲罐6内部，燃气和空气的混合气体在管段内部流动过程中会再次流经可燃气体报警器10，PLC控制中心5会发出第二次报警信号。
在图3程序控制流程图中距离S固的范围值在PLC控制中心可以设定，质量流量计输出数据换算为气体流动的平均速度，当输入不同的S固时要输出不同的泄漏点距离S，PLC控制中心利用GPRS网络把泄漏点距离S发送到监测中心。
Claims (2)
1.一种燃气管道泄漏检测和定位系统，包括在燃气管道上方并行铺设的一根检测主管、缓冲罐，检测主管进气口端有第一电动控制阀门；其特征在于：
检测主管由内部支撑架和外层有机膜组成，有机膜材料只能够渗透燃气气体，但水蒸气、空气不能够渗透；
在检测主管和缓冲罐之间气体流经管段部分，依次安装有第三电动控制阀门、可燃气体报警器、质量流量计、第五电动控制阀门；可燃气体报警器与进气口端第一电动控制阀门之间安装一根与检测主管并联的副管；副管作为气体逆向流动的通道，副管出气口端部安装有第四电动控制阀门；检测主管与可燃气体报警器之间管段部分安装有分支管，分支管位于第三电动控制阀门与检测主管之间，分支管进气口端部安装有第二电动控制阀门，分支管是副管的进气入口；缓冲罐出气口端部与真空泵相连接，在缓冲罐和真空泵之间管段部分安装有第六电动控制阀门；缓冲罐内部安装有温度传感器和压力变送器；缓冲罐顶部安装有手动阀门；在检测主管和缓冲罐之间的管路右侧安装有PLC控制中心，PLC控制中心与各电动控制阀门、可燃气体报警器、质量流量计、温度传感器、压力变送器相连接；PLC控制中心用于控制各电动控制阀门的开与关，实时采集可燃气体报警器、质量流量计、温度传感器和压力变送器的数据，检测并发出泄漏报警信号，执行泄漏点定位程序，上传泄漏报警信号和泄漏管段位置数据。
2.一种利用权利要求1所述系统对燃气管道进行泄漏检测和定位的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)PLC控制中心启动，真空泵、第五电动控制阀门、第六电动控制阀门、可燃气体报警器、质量流量计、温度传感器、压力变送器及检测主管、第一和第三电动控制阀门都处于开启工作状态，副管和分支管段处的第二和第四电动控制阀门处于关闭状态，检测主管内部是负压力状态，检测主管内部与缓冲罐的内部存在一定的压力差值，从大气中流入的空气流经检测主管、第三电动控制阀门、可燃气体报警器、质量流量计、第五电动控制阀门由缓冲罐进气口流入缓冲罐内部；
(2)当混合气体流经可燃气体报警器时，PLC控制中心将第一次检测到泄漏燃气并会自动发出泄漏报警信号，PLC控制中心开始执行泄漏点定位程序，计时器启动开始计时，把第一次检测到报警信号作为计时起点，在PLC控制中心的控制下检测主管进气口第一电动控制阀门和可燃气体报警器与检测主管之间的第三电动控制阀门将自动关闭，分支管和副管处第二和第四电动控制阀门自动打开，分支管进气口作为新流入空气的入口，混合气体在检测主管内部逆方向流动，流经副管、可燃气体报警器、质量流量计、第五电动控制阀门由缓冲罐进气口流入缓冲罐的内部，PLC控制中心将第二次检测到混合气体；第二次检测到报警信号作为计时终点，此时，真空泵、计时器、各电动控制阀门全部停止工作；PLC控制中心内的计时器记录两次报警时间差值为ΔT、质量流量计记录的混合气体流量数值经PLC控制中心换算后，记为混合气体在检测管中流动的平均速度V，通过控制中心编制的数学模型公式S总＝V*ΔT，S总-S副＝S，得到泄漏点距离数值S，其中S副为副管的固定长度。
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