CN104295909A - 一种新型湿气输送管道积液检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种准确监测出湿气输送管道，尤其是管道低洼处的积液高度的新型湿气输送管道积液检测装置，主要由湿气输送管道1、压力检测系统、信号发射系统和积液排泄系统组成，所述的压力检测系统包括压力传感器4、阀门5和压力信号采集和处理装置6；所述信号发射系统，主要包括力信号采集和处理装置6、信号发射装置7、GPS卫星8和信号接收装置9；所述积液排泄系统，主要包括光伏太阳能板10、蓄电池组11和切水阀12。因此本发明的优点是：提高积液检测的精度，并可初步计算出管道积液的高度，投资费用和运行费用低。

Description

一种新型湿气输送管道积液检测装置

技术领域

本发明属于湿气管道输送领域，涉及一种湿气输送管道积液检测装置，其主要用于湿气输送管道积液的检测与排泄，尤其在于保障存在输送高差的高原地区湿气输送管道的正常运营。

背景技术

在世界能源日益紧张的今天，具有洁净、安全、热值高等特点的天然气得到各国青睐。目前，管道输送是天然气运输的主要方式，但是在湿气管道输送的过程中，由于管壁和周围环境的换热，凝析液将可能会析出，同时，随着气田开采的进行，气田将会出水，从而导致管线中产生积液。管道积液的产生会引起如下问题：①液体聚积在管线的低点处，降低了气体的有效输送截面积，导致管输效率降低；②管线过流面积减小，输送阻力增加，导致单位长度管线压降增大，增加了动力消耗；③在一定温度条件下会形成水合物，造成冰堵事故；④由于积液的存在，起伏管道的末端还会形成段塞流，当液塞体积超过下游处理设备的容量时，给正常生产带来了困难，严重时会导致停产。段塞流的产生还会引起管线中较大的压力和流量波动，对管线造成冲击和振动，引起管线破坏。⑤积液的产生还会导致管线腐蚀加剧，降低管道的使用寿命。尤其是高含硫和二氧化碳的气体，积液的存在会加速管线的电化学腐蚀，易造成管线穿孔，给管道的正常运行带来极大的危险(刘勇.管道积液振动监测技术实验研究[D].中国石油大学(华东)，2010)。因此，采取合适有效的管道积液检测方法对于天然气的安全高效输送具有重要的意义。

目前，管道积液检测方法主要包括荧光法、射线衰减法、微波吸收法、接触探针法、层析成像方法等。对于荧光法，需要管壁透明，以便光线透射，因此均无法应用于现场；对于射线衰减和微波吸收类方法，不仅存在射线辐射的风险，而且，射线或微波也很难穿透输气管道的管壁，无法满足已建输气管道内积液量的监测要求；对于已建输气管道，清管是一项经常性操作，而接触探针类积液监测方法属于介入式测量方法，会阻碍清管球的通过，同时布置探针需要在管壁上开孔，在输送高含硫和二氧化碳气体的管道上开孔，存在泄漏风险；层析成像方法能够获得输气管道截面上气液分布的详细信息，但其感测元件也需要布置在输气管道内壁，需要对输气管道进行改动，同样存在清管困难和输气管道泄漏的风险。另外，还存在红外线测量和超声波测量两种非接触式测量方法，总体说来，准确性有待提高。

本发明利用压差的变化对管道积液直接测量，大幅提高检测精度；利用GPS卫星定位系统，对管道积液的情况及时传输，工作人员第一时间了解管道积液的高度和具体位置；切水阀对管道内的积液及时排泄，可有效排除隐患，以太阳能为动力，有效降低能源消耗。

发明内容

本发明的目的是针对目前湿气输送管道运行过程中遇到管道积液问题，尤其是存在输送高差的高原地区的输送管道，利用压力传感器压力检测直接测量管道积液的一种新型装置。要解决的技术问题是准确监测出湿气输送管道，尤其是管道低洼处的积液高度，并根据GPS卫星定位系统，确定管道积液处的具体位置和积液高度，采用切水阀及时将管道积液排泄，从而保障湿气输送管道的正常安全运行。

为了达到上述目的，本发明采用以下方案实现：

一种新型湿气输送管道积液检测装置，主要由湿气输送管道、压力检测系统、信号发射系统和积液排泄系统组成，本发明是尤其针对高原地区的起伏较多的管道，所述的压力检测系统包括压力传感器、阀门和压力信号采集和处理装置；所述信号发射系统，主要包括力信号采集和处理装置、信号发射装置、GPS卫星和信号接收装置；所述积液排泄系统，主要包括光伏太阳能板、蓄电池组和切水阀，所述的压力传感器和切水阀设于湿气输送管道的管道低洼处，压力传感器上设有一阀门，所述的压力信号采集和处理装置分别连接压力传感器和信号发射装置，所述的GPS卫星通过无线电接通信号发射装置和信号接收装置，所述的切水阀连接蓄电池组，所述的蓄电池组连接光伏太阳能板。

作为优选实施例，所述湿气输送管道上的低洼处还设有温度传感器。

作为优选实施例，所述的压力传感器有两个，分别处于管道低洼处的同一截面。

本发明的工作原理是：

当湿气输送管道开始运行时，管道积液基本没有，压力传感器数值为零，随着湿气管道的运行，在管道低洼处，积液逐渐出现，压力传感器之间的压差发生变化。压力信号采集和处理装置对压力传感器监测的信号进行采集和处理，根据静压力计算公式，得出积液高度。同时，压力信号采集和处理装置将压力传感器采集的信号处理之后，将信号传输给信号发射装置，利用GPS卫星定位，并将管段的积液高度等信息发送到信号接收装置，工作人员及时了解管道积液的相关情况。另外，当低洼管道存在一定量的积液时，切水阀自动打开，排除管道积液。切水阀动力由蓄电池组的电能提供，光伏太阳能板为蓄电池组补充电能。利用光伏太阳能板，有效降低能源消耗。

本发明主要解决了以下几大难题：1.采用压力传感器直接检测，提高积液检测的精度，并可得出管道积液的高度；2.采用GPS卫星定位系统，确定管道积液发生的位置，工作人员及时了解管道积液情况；3.采用以电能为动力的积液排泄系统，利用光伏太阳能板补充电能，有效降低能源消耗；4.投资费用和运行费用低。

本发明的显著优点在以下几个方面：

(1)采用压力传感器直接检测，提高积液检测的精度，并可初步计算出管道积液的高度；

(2)采用GPS卫星定位系统，得出管道积液发生的位置，工作人员及时了解管道积液情况；

(3)采用以电能为动力的积液排泄系统，利用光伏太阳能板补充电能，有效降低能源消耗；

(4)投资费用和运行费用低。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

其中1-湿气输送管道；2-管道积液；3-温度传感器；4-压力传感器；5-阀门；6-压力信号采集和处理装置；7-信号发射装置；8-GPS卫星；9-信号接收装置；10-光伏太阳能板；11-蓄电池组；12-切水阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细的说明。

如图1所示，本发明提供了一种准确监测出湿气输送管道，尤其是管道低洼处的积液高度的新型湿气输送管道积液检测装置，主要由湿气输送管道1、压力检测系统、信号发射系统和积液排泄系统组成，本发明是尤其针对高原地区的起伏较多的管道，所述的压力检测系统包括压力传感器4、阀门5和压力信号采集和处理装置6；所述信号发射系统，主要包括力信号采集和处理装置6、信号发射装置7、GPS卫星8和信号接收装置9；所述积液排泄系统，主要包括光伏太阳能板10、蓄电池组11和切水阀12，所述的压力传感器4和切水阀12设于湿气输送管道的管道低洼处，压力传感器上设有一阀门5，所述的压力信号采集和处理装置6分别连接压力传感器4和信号发射装置7，所述的GPS卫星8通过无线电接通信号发射装置7和信号接收装置9，所述的切水阀12连接蓄电池组11，所述的蓄电池组11连接光伏太阳能板10。

作为优选实施例，所述湿气输送管道1上的低洼处还设有温度传感器3。

作为优选实施例，所述的压力传感器4有两个，分别处于管道低洼处的同一截面。

如图1所示本发明可检测的管道内径范围是200～1500mm，当湿气输送管道1正常输送时，同一截面的压力传感器4之间的压差为零，压力传感器的精度范围是±0.0001MPa；随着湿气管道的运行，在管道低洼处，积液2逐渐出现，压力传感器4之间的压差发生变化，压力信号采集和处理装置6对压力传感器监测的信号进行采集和处理，根据静压力计算公式，得出积液高度。尤其在高原地区，出现连续起伏的情况下，可同时检测2-10低洼处的管道积液情况。

实施例：

某湿气输送管道内径1000mm，连续检测黄土高原地区的3个低洼处管道积液情况，随着湿气管道的运行，压力传感器4之间的压差发生了变化，压力信号采集和处理装置6对压力传感器监测的信号进行采集和处理，根据静压力计算公式，得出积液高度。压力信号采集和处理装置6将压力传感器采集的信号处理后，将信号传输给信号发射装置7；利用GPS卫星8定位，并将待测管段的积液高度和具体位置等信息发送到信号接收装置9，工作人员及时了解管道积液的相关情况。当低洼管道存在一定量的积液时，切水阀12自动打开，排除管道积液。切水阀12动力由蓄电池组11的电能提供，光伏太阳能板10为蓄电池组11补充电能。利用光伏太阳能板10，有效降低能源消耗。

Claims (3)

1.  一种新型湿气输送管道积液检测装置，包括湿气输送管道（1）、压力检测系统、信号发射系统和积液排泄系统，其特征在于：所述压力检测系统，主要包括压力传感器（4）、阀门（5）和压力信号采集和处理装置（6），所述信号发射系统，主要包括力信号采集和处理装置（6）、信号发射装置（7）、GPS卫星（8）和信号接收装置（9），所述积液排泄系统，主要包括光伏太阳能板（10）、蓄电池组（11）和切水阀（12），所述的压力传感器（4）和切水阀（12）设于湿气输送管道（1）的管道低洼处，压力传感器（4）上设有一阀门（5），所述的压力信号采集和处理装置（6）分别连接压力传感器（4）和信号发射装置（7），所述的GPS卫星（8）通过无线电接通信号发射装置（7）和信号接收装置（9），所述的切水阀（12）连接蓄电池组（11），所述的蓄电池组（11）连接光伏太阳能板（10）。

2. 根据权利要求1所述的新型湿气输送管道积液检测装置，其特征在于：所述湿气输送管道（1）上的低洼处还设有温度传感器（3）。

3. 根据权利要求1所述的新型湿气输送管道积液检测装置，其特征在于：所述的压力传感器（4）有两个，分别处于管道低洼处的同一截面。