CN104359634A - 一种机械密封泄漏检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械密封泄漏检测系统及方法，应用于长输管道输油泵上，所述方法包括：采集泄漏液体量，当检测到所述泄漏液体量符合液滴计数条件时，根据光学检测法采集所述泄漏液体量的第一流量信号；根据所述第一流量信号确定所述泄漏液体量的第一流量；当检测到泄漏液体量不符合液滴计数条件时，根据差压检测法采集所述泄漏液体量的第二流量信号；根据所述第二流量信号确定所述泄漏液体量的第二流量。如此，可实现机械密封泄漏在线定量检测，实时、精确检测机械密封泄漏量。

Description

一种机械密封泄漏检测系统及方法

技术领域

本发明属于石油设备故障状态诊断技术领域，尤其涉及一种机械密封泄漏检测系统及方法。

背景技术

长输管道输油泵是输油管道的关键设备，而机械密封失效是导致输油泵停输检修的主要原因。因此，提高输油泵用机械密封泄漏检测水平，对于机械密封进行状态检修，提高输油泵完好率，提高管道输送管理水平，减少经济损失，具有重要的现实意义。

而目前的输管道输油泵机械密封泄漏检测方法主要包括两种：第一种方法为目测法；第二种方法为液位开关检测法。第一种方法通过计量单位时间内密封泄漏液滴数，通常用滴/分钟表示，当所述泄漏液滴数超过一定量时表示机械密封性能下降甚至失效。而第二种方法通过在收集机械密封泄漏液体的筒体内安装浮球液位开关，随着泄漏液体量的增加，所述筒体内的液位逐渐升高，当所述筒体内液体达到一定高度时，产生液位报警信号，表示机械密封性能下降。

但上述两种方法只能定性判断机械密封泄漏情况，难以实现机械密封泄漏在线定量检测，更无法实时、精确检测机械密封泄漏量。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供了一种机械密封泄漏检测系统及方法。

本发明实施例提供一种机械密封泄漏检测系统，应用于长输管道输油泵上，所述系统包括：液滴检测单元、差压检测单元、数据处理单元；其中，

所述液滴检测单元，用于当检测到泄漏液体量符合液滴计数条件时，根据光学检测法采集所述泄漏液体量的第一流量信号；

所述差压检测单元，用于当检测到所述泄漏液体量不符合所述液滴计数条件时，根据差压检测法采集所述泄漏液体量的第二流量信号；

所述数据处理单元，用于获取所述液滴检测单元采集的所述第一流量信号，根据所述第一流量信号确定所述泄漏液体量的第一流量；或获取所述差压检测单元采集的所述第二流量信号，根据所述第二流量信号确定所述泄漏液体量的第二流量。

上述方案中，所述系统还包括：电磁阀；当根据光学检测法采集所述泄漏液体量的第一流量信号后，所述数据处理单元还用于：控制所述电磁阀为关闭状态，

上述方案中，所述液滴检测单元包括：第一光电二极管、第二光电二极管；其中，所述液滴计数条件包括：所述第一光电二极管输出第一高电平信号，且所述第二光电二极管输出第二低电平信号。

上述方案中，所述数据处理单元具体用于：根据获取的所述液滴检测单元采集的所述第一流量信号，利用公式Q₁＝nq确定所述泄漏液体量的第一流量；其中，

所述第一流量信号包括：液滴个数n、单个液滴的体积q；所述Q₁为第一流量。

上述方案中，所述数据处理单元具体还用于：根据获取的所述差压检测单元采集的所述第二流量信号，利用公式Q₂＝(P₂-P₁)S/ρg(t₂-t₁)确定所述泄漏液体量的第二流量；其中，

所述第二流量信号包括：第一时刻t₁、第二时刻t₂、所述泄漏液体量的横截面积S、第一时刻t₁所述差压检测单元的压力差P₁、第二时刻t₂所述差压检测单元的压力差P₂、液体密度ρ、重力加速度g；所述Q₂为第二流量信号。

本发明还提供了一种机械密封泄漏检测方法，所述方法包括：

采集泄漏液体量，当检测到泄漏液体量符合液滴计数条件时，根据光学检测法采集所述泄漏液体量的第一流量信号；根据所述第一流量信号确定所述泄漏液体量的第一流量；

当检测到所述泄漏液体量不符合液滴计数条件时，根据差压检测法采集所述泄漏液体量的第二流量信号；根据所述第二流量信号确定所述泄漏液体量的第二流量。

上述方案中，当根据所述第一流量信号确定所述泄漏液体量的第一流量后，所述方法还包括：控制电磁阀为关闭状态。

上述方案中，所述液滴计数条件包括：所述液滴计数条件包括：第一光电二极管输出第一高电平信号，且第二光电二极管输出第二低电平信号。

上述方案中，所述根据所述第一流量信号确定所述泄漏液体量的第一流量包括：利用公式Q₁＝nq获取所述泄漏液体量的第一流量；其中，

所述第一流量信号包括：液滴个数n、单个液滴的体积q；所述Q₁为第一流量。

上述方案中，所述根据所述第二流量信号确定所述泄漏液体量的第二流量包括：

利用公式Q₂＝(P₂-P₁)S/ρg(t₂-t₁)确定所述泄漏液体量的第二流量；其中，

所述第二流量信号包括：第一时刻t₁、第二时刻t₂、所述泄漏液体量的横截面积S、第一时刻t₁所述差压检测单元的压力差P₁、第二时刻t₂所述差压检测单元的压力差P₂、液体密度ρ、重力加速度g；所述Q₂为第二流量信号。

本发明实施例提供的机械密封泄漏检测系统及方法，所述方法包括：采集泄漏液体量，当检测到所述泄漏液体量符合液滴计数条件时，根据光学检测法采集所述泄漏液体量的第一流量信号；根据所述第一流量信号确定所述泄漏液体量的第一流量，当检测到泄漏液体量不符合液滴计数条件时，根据差压检测法采集所述泄漏液体量的第二流量信号；根据所述第二流量信号确定所述泄漏液体量的第二流量。如此，可实现定时定量检测机械密封泄漏量，检测速度快，结果精度高。

附图说明

图1为本发明实施例提供的机械密封泄漏检测系统整体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的机械密封泄漏检测系统的电路原理意图；

图3为本发明实施例提供的机械密封泄漏检测方法的流程示意图。

具体实施方式

为了能够实时、精确地检测输油管道的机械密封漏量，在本发明的各种实施例中提供一种机械密封泄漏检测系统及方法，采集泄漏液体量，当检测到所述泄漏液体量符合液滴计数条件时，根据光学检测法采集所述泄漏液体量的第一流量信号；根据所述第一流量信号确定所述泄漏液体量的第一流量；当检测到泄漏液体量不符合液滴计数条件时，根据差压检测法采集所述泄漏液体量的第二流量信号；根据所述第二流量信号确定所述泄漏液体量的第二流量。

下面通过附图及具体实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明。

实施例一

本实施例提供一种机械密封泄漏检测系统，应用于长输管道输油泵上，如图1所示，所述系统包括：液滴检测单元11、数据处理单元12；其中，

所述液滴检测单元11，用于当检测到泄漏液体量符合液滴计数条件时，根据光学检测法采集所述泄漏液体量的第一流量信号；

所述数据处理单元12，用于获取所述液滴检测单元11采集的所述第一流量信号，根据所述第一流量信号确定所述泄漏液体量的第一流量。

这里，所述系统还包括：电磁阀13，当根据所述第一流量信号确定所述泄漏液体量的第二流量后，所述数据处理单元12用于：控制所述电磁阀13为关闭状态，以避免在输油过程中管道泄漏更多石油，减小经济损失。

这里，所述系统还包括：差压检测单元14，所述差压检测单元14用于：当检测到所述泄漏液体量不符合所述液滴计数条件时，根据差压检测法采集所述泄漏液体量的第二流量信号；

当所述差压检测单元14采集所述泄漏液体量的第二流量信号时，所述数据处理单元12，还用于：获取所述差压检测单元14采集的所述第二流量信号，在预定的时间间隔内根据所述第二流量信号确定所述泄漏液体量的第二流量。

这里，所述系统还包括：液滴收集漏斗15、液体收集单元16、第一弯管17、第二弯管18、直管19、第三弯管20；所述液滴收集漏斗15、所述液体收集单元16、所述第一弯管17、所述第二弯管18、所述直管19、所述第三弯管20采用不锈钢材料，并按顺序采用焊接方式连接。

具体地，所述液滴检测单元11包括：第一光电二极管111、第二光电二极管112；其中，所述液滴计数条件包括：所述第一光电二极管111输出为第一高电平信号，且所述第二光电二极管112输出为第二低电平信号。

这里，所述液滴检测单元11还包括：第一红外发光二极管113、第二红外发光二极管114、第一放大器115、第二放大器116。

如图2所示，所述液滴检测单元11还包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8。其中，所述第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8用于调节电路电压、电路电流。

在所述液滴检测单元11工作过程中，当没有液滴泄漏时，所述第一红外发光二极管113发射第一红外线信号，所述第一光电二极管111接收所述第一红外线信号，所述第一放大器115将所述第一红外线信号放大、整流、输出第一低电平信号；同理，所述第二红外发光二极管114发射第二红外线信号，所述第一光电二极管112接收所述第二红外线信号，所述第二放大器116将所述第二红外线信号放大、整流、输出第二低电平信号。

当机械密封泄漏液体量较少时，即泄漏液体量以液滴形式存在时，所述液滴收集漏斗15用于收集所述液滴，并将所述液滴传送至所述液滴检测单元11；当所述液滴遮挡住所述第一红外发光二极管113发射的第一红外线信号，则所述第一光电二极管111接收不到所述第一红外线信号，所述第一放大器115输出第一高电平信号；同理，当有液滴泄漏时，所述液滴遮挡住所述第二红外发光二极管114发射的第二红外线信号，则所述第二光电二极管112接收不到所述第二红外线信号，所述第二放大器116输出第二高电平信号。

其中，只有当所述第一光电二极管111输出为第一高电平信号，且所述第二光电二极管112输出为第二高低平信号时，所述液滴检测单元11才会采集所述泄漏液体量的第一流量信号，以减少由于光路污染和液滴转变为液流成股流下时产生的系统误报。

这里，所述数据处理单元12包括：数据采集单元121、数据计算单元122、控制单元123。具体地，当所述液滴检测单元11采集所述泄漏液体量的第一流量信号后，将所述第一流量信号发送至所述数据采集单元121；当数据采集单元121获取到所述第一流量信号后，所述数据计算单元122具体用于：根据所述第一流量信号，利用公式Q₁＝nq确定所述泄漏液体量的第一流量；其中，

所述第一流量信号包括：液滴个数n、单个液滴的体积q；所述Q₁为第一流量。

这里，所述系统还包括电磁继电器21，所述电磁继电器21用于控制所述电磁阀的状态；其中，所述电磁继电器21包括：第一开关状态“2”、第二开关状态“3”；当所述电磁继电器21切换到第一开关状态“2”时，代表控制所述电磁阀13为关闭状态；当所述电磁继电器21切换到第二开关状态“3”时，代表控制所述电磁阀13为打开状态。

进一步地，当所述数据计算单元122计算出所述泄漏液体量的第一流量后，向所述控制单元123发送切换信号，所述控制单元123根据所述切换信号将所述电磁继电器21的开关状态切换至“2”，进而使电磁阀14切换为关闭状态。

这里，当机械密封泄漏液体量较大时，所述液滴检测单元11检测到所述泄漏液体量不符合液滴计数条件时，即泄漏液体量以液流形式存在时，则通过所述液体收集单元16收集所述液流，并将所述液流通过所述第一弯管17、所述第二弯管18、所述直管19传送至所述差压检测单元14。所述差压检测单元14通过检测预设的时间间隔内所述第一弯管17、所述第二弯管18、所述直管19中的液面高度变化，采集所述泄漏液体量的第二流量信号。

所述数据处理单元12具体还用于：根据获取的所述差压检测单元14采集的所述第二流量信号，在预定的时间间隔内利用公式Q₂＝(P₂-P₁)S/ρg(t₂-t₁)确定所述泄漏液体量的第二流量。

具体地，所述差压检测单元14采集所述泄漏液体量的第二流量信号后，将所述第二流量信号发送至所述数据采集单元121；当数据采集单元121获取到所述第二流量信号后，所述数据计算单元122具体用于：根据所述第二流量信号，利用公式Q₁＝nq确定所述泄漏液体量的第二流量；其中，

所述第二流量信号包括：第一时刻t₁、第二时刻t₂、所述泄漏液体量的横截面积S、第一时刻t₁所述差压检测单元的压力差P₁、第二时刻t₂所述差压检测单元的压力差P₂、液体密度ρ、重力加速度g；所述Q₂为第二流量信号。

实际应用中，所述差压检测单元14可由差压变送器实现；所述数据采集单元121可由数据采集卡实现；所述数据计算单元122可由工控机实现；所述控制单元123可由单片机实现；所述数据采集单元121可通过RS232接口与所述数据计算单元连接；所述数据采集单元121可通过数据线与所述差压检测单元14、所述控制单元123连接。

本实施例提供的机械密封泄漏检测系统，可以根据泄漏液体量的大小选择检测方式，实现了机械密封泄漏在线定量检测，实时、精确地检测出机械密封的泄漏液体量。

实施例二

相对于实施例一，本实施例还提供了一种机械密封泄漏检测方法，如图3所示，所述方法主要包括以下步骤：

步骤110，采集泄漏液体量；

本步骤中，当机械密封泄漏液体量较少时，即泄漏液体量以液滴形式存在时，液滴检测单元通过所述液滴收集漏斗采集所述液滴；当机械密封泄漏液体量较大时，即泄漏液体量以液流形式存在时，差压检测单元通过所述液体收集单元采集所述液流。

步骤111，判断所述泄漏液体量是否符合液滴计数条件，如果是，执行步骤112；如果否，执行步骤113；

本步骤中，通过所述液滴检测单元判断所述泄漏液体量是否符合液滴计数条件。所述液滴检测单元包括：第一光电二极管、第二光电二极管；其中，所述液滴计数条件包括：所述第一光电二极管输出为第一高电平信号，且所述第二光电二极管输出为第二低电平信号。

步骤112，根据光学检测法采集所述泄漏液体量的第一流量信号，根据所述第一流量信号确定所述泄漏液体量的第一流量；

本步骤中，所述液滴检测单元根据光学检测法采集所述泄漏液体量的第一流量信号，并将所述第一流量信号发送至所述数据处理单元。

具体地，所述液滴检测单元还包括：第一红外发光二极管、第二红外发光二极管、第一放大器、第二放大器。

如图2所示，所述液滴检测单元还包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8；其中，所述第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8用于调节电路电压、电路电流。

在所述液滴检测单元工作过程中，当没有液滴泄漏时，所述第一红外发光二极管发射第一红外线信号，所述第一光电二极管接收所述第一红外线信号，所述第一放大器将所述第一红外线信号放大、整流、输出第一低电平信号；同理，所述第二红外发光二极管发射第二红外线信号，所述第一光电二极管接收所述第二红外线信号，所述第二放大器将所述第二红外线信号放大、整流、输出第二低电平信号。

当机械密封泄漏液体量较少时，即泄漏液体量以液滴形式存在时，通过所述液滴收集漏斗用于收集所述液滴，并将所述液滴传送至所述液滴检测单元；所述液滴遮挡住所述第一红外发光二极管发射的第一红外线信号，则所述第一光电二极管接收不到所述第一红外线信号，所述第一放大器输出第一高电平信号；同理，当有液滴泄漏时，所述液滴遮挡住所述第二红外发光二极管发射的第二红外线信号，则所述第二光电二极管接收不到所述第二红外线信号，所述第二放大器输出第二高电平信号。

其中，只有当所述第一光电二极管输出为第一高电平信号，且所述第二光电二极管输出为第二高低平信号时，所述液滴检测单元才会采集所述泄漏液体量的第一流量信号，以减少由于光路污染和液滴转变为液流成股流下时产生的系统误报。

这里，当所述液滴检测单元采集所述泄漏液体量的第一流量信号后，将所述第一流量信号发送至所述数据处理单元；当数据处理单元获取到所述第一流量信号后，具体用于：根据所述第一流量信号，利用公式Q₁＝nq确定所述泄漏液体量的第一流量；其中，

所述第一流量信号包括：液滴个数n、单个液滴的体积q；所述Q₁为第一流量。

进一步地，当所述数据处理单元计算出所述泄漏液体量的第一流量后，还用于：控制所述电磁阀切换为关闭状态。

步骤113，根据差压检测法采集所述泄漏液体量的第二流量信号；根据所述第二流量信号确定所述泄漏液体量的第二流量。

本步骤中，当机械密封泄漏液体量较大时，所述液滴检测单元检测到所述泄漏液体量不符合液滴计数条件时，即泄漏液体量以液流形式存在时，通过所述液体收集单元收集所述液流，并将所述液流通过所述第一弯管、所述第二弯管、所述直管传送至所述差压检测单元。所述差压检测单元通过检测预设的时间间隔内所述第一弯管、所述第二弯管、所述直管的液面高度变化，采集所述泄漏液体量的第二流量信号；

当采集到所述第二流量信号后，根据所述第二流量信号，在预定的时间间隔内利用公式Q₂＝(P₂-P₁)S/ρg(t₂-t₁)确定所述泄漏液体量的第二流量；其中，

所述第二流量信号包括：第一时刻t₁、第二时刻t₂、所述泄漏液体量的横截面积S、第一时刻t₁所述差压检测单元的压力差P₁、第二时刻t₂所述差压检测单元的压力差P₂、液体密度ρ、重力加速度g；所述Q₂为第二流量信号。

本实施例提供的机械密封泄漏检测方法，可以实时地进行机械密封泄漏检测；检测范围可以覆盖常见的机械密封泄漏液体量，所述检测范围为0至几百毫升每小时；且本发明实施例充分考虑到检测环境的防爆要求，提高了作业安全性。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机械密封泄漏检测系统，应用于长输管道输油泵上，其特征在于，所述系统包括：液滴检测单元、差压检测单元、数据处理单元；其中，

所述液滴检测单元，用于当检测到泄漏液体量符合液滴计数条件时，根据光学检测法采集所述泄漏液体量的第一流量信号；

所述差压检测单元，用于当检测到所述泄漏液体量不符合所述液滴计数条件时，根据差压检测法采集所述泄漏液体量的第二流量信号；

所述数据处理单元，用于获取所述液滴检测单元采集的所述第一流量信号，根据所述第一流量信号确定所述泄漏液体量的第一流量；或获取所述差压检测单元采集的所述第二流量信号，根据所述第二流量信号确定所述泄漏液体量的第二流量。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：电磁阀；当根据光学检测法采集所述泄漏液体量的第一流量信号后，所述数据处理单元还用于：控制所述电磁阀为关闭状态。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述液滴检测单元包括：第一光电二极管、第二光电二极管；其中，所述液滴计数条件包括：所述第一光电二极管输出第一高电平信号，且所述第二光电二极管输出第二低电平信号。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据处理单元具体用于：根据获取的所述液滴检测单元采集的所述第一流量信号，利用公式Q₁＝nq确定所述泄漏液体量的第一流量；其中，

所述第一流量信号包括：液滴个数n、单个液滴的体积q；所述Q₁为第一流量。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据处理单元具体还用于：根据获取的所述差压检测单元采集的所述第二流量信号，利用公式Q₂＝(P₂-P₁)S/ρg(t₂-t₁)确定所述泄漏液体量的第二流量；其中，

所述第二流量信号包括：第一时刻t₁、第二时刻t₂、所述泄漏液体量的横截面积S、第一时刻t₁所述差压检测单元的压力差P₁、第二时刻t₂所述差压检测单元的压力差P₂、液体密度ρ、重力加速度g；所述Q₂为第二流量信号。

6.一种机械密封泄漏检测方法，应用于长输管道输油泵上，其特征在于，所述方法包括：

采集泄漏液体量，当检测到所述泄漏液体量符合液滴计数条件时，根据光学检测法采集所述泄漏液体量的第一流量信号；根据所述第一流量信号确定所述泄漏液体量的第一流量；

当检测到所述泄漏液体量不符合液滴计数条件时，根据差压检测法采集所述泄漏液体量的第二流量信号；根据所述第二流量信号确定所述泄漏液体量的第二流量。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，当根据所述第一流量信号确定所述泄漏液体量的第一流量后，所述方法还包括：控制电磁阀为关闭状态。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述液滴计数条件包括：所述液滴计数条件包括：第一光电二极管输出第一高电平信号，且第二光电二极管输出第二低电平信号。

9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一流量信号确定所述泄漏液体量的第一流量包括：利用公式Q₁＝nq获取所述泄漏液体量的第一流量；其中，

所述第一流量信号包括：液滴个数n、单个液滴的体积q；所述Q₁为第一流量。

10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二流量信号确定所述泄漏液体量的第二流量包括：

利用公式Q₂＝(P₂-P₁)S/ρg(t₂-t₁)确定所述泄漏液体量的第二流量；其中，

所述第二流量信号包括：第一时刻t₁、第二时刻t₂、所述泄漏液体量的横截面积S、第一时刻t₁所述差压检测单元的压力差P₁、第二时刻t₂所述差压检测单元的压力差P₂、液体密度ρ、重力加速度g；所述Q₂为第二流量信号。