CN103644461A - 一种非介入式电容型气体管道泄漏次声波检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种非介入式电容型气体管道泄漏次声波检测装置，该装置包括：磁性基座，底座，保护壳，受力隔膜，导管，膜片，双电容，前置放大器，电压电路和信号输出端。本装置通过磁性基座吸附固定安装于气体管道管壁外侧，通过感测气体管道泄漏时沿管内气体介质传播的次声波信号或沿管壁传导的次声波信号进行泄漏检测，具体过程为：磁性基座吸附在管壁上，保护壳旋紧使受力隔膜紧贴管壁，感测沿气体介质传播的次声波信号或沿管壁传导的次声波信号，通过与其连接的导管使膜片产生振动位移，进而使双电容产生电荷，通过前置放大器放大信号，电压电路转变成电压，最后通过信号输出端输出信号。
Description
技术领域
本发明属于输气管道故障诊断与流动安全保障技术领域，尤其涉及一种非介入式电容型气体管道泄漏次声波检测装置。
背景技术
随着天然气管道的大规模铺设，由于腐蚀、裂纹、疲劳破坏以及第三方破坏造成的管道泄漏时有发生，不仅造成能源浪费，对环境造成污染，还会危及人们的生命健康。特别是当气体管道中的气体为易燃、易爆或有毒气体时，能够及时、准确地发现泄漏，并精确定位泄漏发生位置是气体管道泄漏检测的关键问题。
气体管道泄漏检测方法目前有质量/体积平衡法、应用统计法、负压波法、瞬态模型法、分布式光纤法和声波法等。声波法具有诸多优点：灵敏度高、定位精度高、误报率低、检测时间短、适应性强等，因此具有较好的应用前景。但是这些方法包括现行的声波法采用的传感器多采用打孔安装，使感测元件与被测流体介质接触的方式，这不仅影响流体流态，导致过程参量测量不准，还会引入由于焊接质量等原因引起的安全隐患。虽然有一些便携式非介入检测仪器在气体管道泄漏检测方面具有很好的灵敏度，但由于它们的检测距离有限，仪器使用易受风向、环境噪音等影响，因而得不到广泛的应用。
气体管道发生泄漏时，由于管内外压差和可压缩性使气体迅速冲出，管内压力骤降，产生一个冲击波信号，同时由于气体与管壁的摩擦产生声波信号，二者都既可以沿管内气体介质传播，又可以沿管壁传播，且由于信号中的高频部分衰减较快，不能远传，因此通过感测气体管道泄漏时沿管内气体介质传播的次声波信号或沿管壁传导的次声波信号进行泄漏检测是一种非介入式、可检测较长距离、又有较高检测灵敏度的气体管道泄漏检测方法，具有重大意义。
根据调研结果，现阶段国内外涉及气体管道泄漏声波检测的专利主要有：
美国专利US5117676公开了一种采用麦克风为感测元件的天然气管道泄漏检测系统；
美国专利US6389881公开了一种基于模式匹配滤波技术的实时管道泄漏声学检测方法和设备；
中国专利200720153848.3公开了一种介入式双传感器结构声波气体泄漏检测技术；
中国专利200610072879.6公开了一种基于分布式光纤声学传感技术检测管道泄漏的方法；
中国专利200710177617.0公开了一种基于压力信号和声波信号的泄漏检测定位技术；
现有的专利较少涉及非介入式检测，尚没有发现基于非介入式次声波传感器检测管道内部介质传播的泄漏声波信号或沿管壁传导的次声波信号的气体管道泄漏检测方面的专利。
发明内容
本发明的目的在于提供一种非介入式电容型气体管道泄漏次声波检测装置，旨在实现一种非介入式、可检测较长距离、又有较高检测灵敏度的气体管道泄漏检测方法。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种非介入式电容型气体管道泄漏次声波检测装置，由磁性基座，底座，保护壳，受力隔膜，导管，膜片，双电容，前置放大器，电压电路和信号输出端组成。磁性基座带有磁性可以吸附固定在输气管道壁面外侧；底座可以固定支撑装置；保护壳内部中空，对受力隔膜、导管、膜片和双电容进行保护，与底座采用螺纹进给配合方式，保护壳可以旋紧，双电容极板固定连接于保护壳内壁上；受力隔膜连接于保护壳上，具有良好的敏感性和振动位移特性，安装时需要通过旋紧保护壳使其紧贴输气管道管壁外侧；导管具有良好的传导特性，受力隔膜的振动位移能够通过导管传递给膜片；膜片感测导管传递来的受力隔膜振动位移从而产生振动位移，与双电容作用产生电流，且膜片初始位置位于双电容中心位置处；双电容产生的电流经过前置放大器放大，电压电路转换，变成电压信号通过信号输出端输出。
该装置安装时随保护壳的旋紧，受力隔膜逐渐靠近管道外壁，直至螺纹全部旋进使得保护壳贴紧底座，从而使受力隔膜贴紧管道外壁，在保护壳的旋进过程中，信号输出端的示数始终为零。
该装置通过磁性基座吸附固定安装于气体管道管壁外侧，通过感测气体管道泄漏时沿管内气体介质传播的次声波信号或沿管壁传导的次声波信号进行泄漏检测，二者可以选择其一进行检测，也可以同时检测，具体工作过程为：磁性基座吸附在管壁上，保护壳旋紧使受力隔膜紧贴管壁，感测沿气体介质传播的次声波信号或沿管壁传导的次声波信号，通过与其连接的导管使膜片产生振动位移，进而使双电容产生电荷，通过前置放大器放大信号，电压电路转变成电压，最后通过信号输出端输出信号。
本发明提供的气体管道泄漏次声波检测装置，通过感测气体管道泄漏时沿管内气体介质传播的次声波信号或沿管壁传导的次声波信号进行泄漏检测，避免了在管道上打孔安装，从而不影响现行管道的运行和流动状况，填补了现阶段非介入式次声波传感器的空白。本发明结构简单，安装方便，灵敏度高，便于维修，提高了声波法泄漏检测技术的适用性。
附图说明
图1是本发明一种非介入式电容型气体管道泄漏次声波检测装置的结构原理图，图中，1.磁性基座，2.底座，3.保护壳，4.受力隔膜，5.导管，6.膜片，7.双电容，8.前置放大器，9.电压电路，10.信号输出端，11.螺纹，12.管壁外侧。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面参照附图对本发明进行进一步详细说明。
如图1所示，一种非介入式电容型气体管道泄漏次声波检测装置，包括磁性基座（1），底座（2），保护壳（3），受力隔膜（4），导管（5），膜片（6），双电容（7），前置放大器（8），电压电路（9）和信号输出端（10）。磁性基座（1）带有磁性可以吸附在输气管道壁面外侧（12），底座（2）可以固定支撑装置；保护壳（3）内部中空，对受力隔膜（4）、导管（5）、膜片（6）和双电容（7）进行保护，与底座采用螺纹（11）进给配合方式，保护壳（3）可以旋紧，双电容极板（7）固定连接于保护壳（3）内壁上；受力隔膜（4）连接于保护壳（3）上，具有良好的敏感性和振动位移特性，安装时需要通过旋紧保护壳（3）使其紧贴输气管道管壁外侧（12）；导管（5）具有良好的传导特性，受力隔膜（4）的振动位移能够通过导管（5）传递给膜片（6）；膜片（6）感测导管（5）传递来的受力隔膜（4）振动位移从而产生振动位移，与双电容（7）作用产生电流，且膜片（6）初始位置位于双电容（7）中心位置处；双电容（7）产生的电流经过前置放大器（8）放大，电压电路（9）转换，变成电压信号通过信号输出端（10）输出。该装置安装时随保护壳（3）的旋紧，受力隔膜（4）逐渐靠近管道外壁（12），直至螺纹（11）全部旋进使得保护壳（3）贴紧底座（2），从而使受力隔膜（4）贴紧管道外壁（12），在保护壳（3）的旋进过程中，信号输出端（10）的示数始终为零。
该装置通过磁性基座（1）吸附固定安装于气体管道管壁外侧（12），通过感测气体管道泄漏时沿管内气体介质传播的次声波信号或沿管壁传导的次声波信号进行泄漏检测，具体工作过程为：磁性基座（1）吸附在管壁上（12），保护壳（3）旋紧使受力隔膜（4）紧贴管壁（12），感测沿气体介质传播的次声波信号或沿管壁传导的次声波信号，通过与其连接的导管（5）使膜片（6）产生振动位移，进而使双电容（7）产生电荷，通过前置放大器（8）放大信号，电压电路（9）转变成电压，最后通过信号输出端（10）输出信号。
Claims (9)
1.一种非介入式电容型气体管道泄漏次声波检测装置，由磁性基座，底座，保护壳，受力隔膜，导管，膜片，双电容，前置放大器，电压电路和信号输出端组成，该装置用于输气管道泄漏检测，其特征在于：气体管道泄漏时可以感测沿管内气体介质传播的次声波信号，也可以感测沿管壁传导的次声波信号，也可以同时检测。
2.如权利要求1所述的非介入式电容型气体管道泄漏次声波检测装置，其特征在于，磁性基座带有磁性可以吸附在输气管道壁面外侧，底座可以固定支撑装置。
3.如权利要求1所述的非介入式电容型气体管道泄漏次声波检测装置，其特征在于，保护壳内部中空，对受力隔膜、导管、膜片和双电容进行保护，与底座采用螺纹进给配合方式，保护壳可以旋紧，双电容极板固定连接于保护壳内壁上。
4.如权利要求1所述的非介入式电容型气体管道泄漏次声波检测装置，其特征在于，受力隔膜连接于保护壳上，具有良好的敏感性和振动位移特性，沿管内气体介质传播的次声波信号或沿管壁传播的次声波信号使受力隔膜产生振动位移，安装时需要通过旋紧保护壳使其紧贴输气管道管壁外侧。
5.如权利要求1所述的非介入式电容型气体管道泄漏次声波检测装置，其特征在于，导管具有良好的传导特性，受力隔膜的振动位移能够通过导管传递给膜片。
6.如权利要求1所述的非介入式电容型气体管道泄漏次声波检测装置，其特征在于，膜片感测导管传递来的受力隔膜振动位移从而产生振动位移，与双电容作用产生电流，且膜片初始位置位于双电容中心位置处。
7.如权利要求1所述的非介入式电容型气体管道泄漏次声波检测装置，其特征在于，双电容产生的电流经过前置放大器放大，电压电路转换，变成电压信号通过信号输出端输出。
8.如权利要求3所述的非介入式电容型气体管道泄漏次声波检测装置，其特征在于，该装置安装时随保护壳的旋紧，受力隔膜逐渐靠近管道外壁，直至螺纹全部旋进使得保护壳贴紧底座，从而使受力隔膜贴紧管道外壁。
9.如权利要求8所述的非介入式电容型气体管道泄漏次声波检测装置，其特征在于，在保护壳的旋进过程中，信号输出端的示数始终为零。
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