CN105043693A - 含水小口容器内气体泄漏量检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含水小口容器内气体泄漏量检测装置及检测方法，以容积式气体流量计最小数字可读计量体积为计量刻度，时间作为可变量，通过计量最小数字可读计量体积的变化，来统计一段时间内气体实际泄漏了多少个最小计量体积，同时依据不同时间段内平均浓度折算出泄漏混合气中所含需要被监测的气体泄漏量，具有测量精度高、测量结果可靠等优点。本发明能够实现小口容器内气体浓度及泄漏量监测，满足类似环境下气体泄漏量的监测、检验需求，监控作业设备运行状况。

Description

含水小口容器内气体泄漏量检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及气体泄漏量测量技术领域，尤其涉及含水小口容器内气体泄漏量检测装置及检测方法。

背景技术

在电力行业，许多汽轮发电机采用水氢氢冷技术。由于大型发电机结构复杂，结合面多，而且氢气渗透性强，所以漏氢现象时有发生。水氢氢冷发电机，即定子绕组采用水内冷，转子绕组采用氢内冷，定子铁芯及其它结构件为氢冷的发电机。内冷水箱是氢冷发电机闭路循环水系统中的一个储水容器，内冷水箱排空口直径相对于容器体积非常小，称为小口容器。定子绕组的出水首先进入水箱，回水中所含的微量氢气可在水箱内释放。

国能安全(2014)161号《防止电力生产事故的二十五项重点要求》中有相关条文介绍了监测内冷水箱漏氢的措施：“10.5.2严密监测氢冷发电机油系统、主油箱内的氢气体积含量，确保避开含量在4％～75％的可能爆炸范围。内冷水箱中含氢(体积含量)超过2％应加强对发电机的监视，超过10％应立即停机消缺。内冷水系统中漏氢量达到0.3m³/d时应在计划停机时安排消缺，漏氢量大于5m³/d时应立即停机处理。”

同时，发电机内部冷却水中的溶解氧可能腐蚀发电机内部绕组空心铜管，造成泄漏，引发跳闸停机事故，若内冷水管出现孔洞，也必然造成氢气大量泄漏，因此，监测内冷水箱内的氢气泄漏量对维护发电机可靠运行具有实际意义。对内冷水箱内的氢气泄漏量的测量可延伸到对含水小口容器内气体泄漏量的浓度测量。

发明内容

本发明的目的是提供一种含水小口容器内气体泄漏量检测装置及检测方法，能够实现小口容器内大浓度气体的浓度和泄漏量的监测，满足类似环境下气体泄漏量的监测、检验需求，监控作业设备运行状况。

本发明中含水小口容器内气体泄漏量的检测装置，包括传感器模块、中央处理模块、容积式气体流量计，传感器模块用于检测含水小口容器内泄漏气体的浓度，容积式气体流量计用于检测含水小口容器内被测气体的泄漏量，传感器模块的信号输出端与容积式气体流量计的信号输出端分别与中央处理模块的第一信号输入端和第二信号输入端连接，所述中央处理模块用于利用传感器模块采集到的被测气体的瞬时浓度，分别计算容积式气体流量计T₁、T₂…T_m时间段内的气体平均浓度，进而获得T₁、T₂…T_m每个时间段内的气体泄漏量，最后将各个时间段内的气体泄漏量累加计算总的气体泄漏量，其中,下标m为容积式气体流量计从最初运行开始到记录时刻为止所计量的最小数字可读计量体积的个数，T₁、T₂…T_m为容积式气体流量计从最初运行开始到记录时刻为止计量每个最小数字可读计量体积的时间。

所述的中央处理模块首先获取容积式气体流量计计量第一个最小体积V_min时间段T₁内的多个被测气体瞬时浓度p_i1，其中，V_min为容积式气体流量计最小数字可读计量体积，p_i1中下标p_i1中下标1表示在时间段T₁内，[]为向下取整符号，T_C为中央处理模块的采样时间；其次，计算在时间段T₁内，被测气体平均浓度P_t1,其中，P_t1中下标_t1表示在时间段T₁内；再次，按照上述两个步骤的方法分别计算第2个最小体积V_min时间段T₂、第3个最小体积V_min时间段T₃、…第g个最小体积V_min时间段T_g内的被测气体平均浓度P_t2、P_t3…P_tg，其中[]为向下取整符号，V为容积式气体流量计从最初运行开始到记录时刻为止所计量的总体积；然后，计算第1、2…g个最小体积V_min时间段T₁、T₂…T_g内的气体泄漏量V₁、V₂…V_g，V_g＝V_min*P_tg,其中V为容积式气体流量计从最初运行开始到记录时刻为止所计量的总体积；最后，计算容积式气体流量计从最初运行开始到记录时刻T为止的时间段内的气体泄漏量V_S，

传感器模块与中央处理模块采用数字通信方式通信，容积式气体流量计与中央处理模块采用数字通信方式通信。

中央处理模块连接显示模块、输入模块和存储模块，显示模块、输入模块和存储模块分别与中央处理模块连接。

中央处理模块还连接有报警模块。

所述的中央处理模块还用于通过设定记录时间来计算气体日泄漏量、气体月泄漏量和气体年泄漏量，并将计算得到的数据存储在存储模块内；气体日泄漏量从凌晨零时开始计时，到次日凌晨结束，计算此区间内的气体泄漏量；气体月泄漏量从当月的第一天开始计时，到当月的最后一天结束，计算此区间内的气体泄漏量；气体年泄漏量，从当年的第一天开始计时，到当年的最后一天结束，计算此区间内的气体泄漏量。

一种利用含水小口容器内气体泄漏量的检测装置的含水小口容器内气体泄漏量的检测方法，包括以下步骤：

1)获取容积式气体流量计计量第一个最小体积V_min时间段T₁内的多个被测气体瞬时浓度p_i1，其中，V_min为容积式气体流量计最小数字可读计量体积，p_i1中下标i＝1、2…n，[]为向下取整符号，p_i1中下标1表示在时间段T₁内，T_C为中央处理模块的采样时间；

2)计算在时间段T₁内，被测气体平均浓度P_t1,其中，P_t1中下标i＝1、2…n，P_t1中下标_t1表示在时间段T₁内；由于含水小口容器内泄漏气体浓度短时间内变化极小，因此以算术平均值代表这段时间内气体平均浓度；

3)按照步骤1)和步骤2)的方法分别计算第2个最小体积V_min时间段T₂、第3个最小体积V_min时间段T₃、…第g个最小体积V_min时间段T_g内的被测气体平均浓度P_t2、P_t3…P_tg，其中g＝1、2、3…m，[]为向下取整符号，V为容积式气体流量计从最初运行开始到记录时刻为止所计量的总体积；

4)计算第1、2…g个最小体积V_min时间段T₁、T₂…T_g内的气体泄漏量V₁、V₂…V_g，V_g＝V_min*P_tg,其中g＝1、2、3…m，V为容积式气体流量计从最初运行开始到记录时刻为止所计量的总体积；

5)计算容积式气体流量计从最初运行开始到记录时刻T为止的时间段内的气体泄漏量V_S，

本发明采用容积式气体流量计测量含水小口容器内被测气体的体积，提高了本发明中含水小口容器内气体泄漏量的检测装置的测量精度。

本发明中含水小口容器内气体泄漏量的检测方法以容积式气体流量计最小数字可读计量体积V_min为计量刻度，时间作为可变量，通过计量最小数字可读计量体积V_min的变化，来统计一段时间内气体实际泄漏了多少个最小计量体积，同时依据不同时间段内平均浓度折算出泄漏混合气中所含需要被监测的气体泄漏量，具有测量精度高、测量结果可靠等优点。

附图说明

图1为本发明中含水小口容器内气体泄漏量检测装置的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明中含水小口容器内气体泄漏量的检测装置，包括传感器模块、中央处理模块、容积式气体流量计，传感器模块用于检测含水小口容器内气体的浓度，容积式气体流量计用于检测含水小口容器内气体的泄漏量，传感器模块的信号输出端与容积式气体流量计的信号输出端分别与中央处理模块的第一信号输入端和第二信号输入端连接，传感器模块与中央处理模块采用数字通信方式通信，容积式气体流量计与中央处理模块采用数字通信方式通信；所述中央处理模块用于利用传感器模块采集到的被测气体的瞬时浓度，分别计算容积式气体流量计T₁、T₂…T_m时间段内的气体平均浓度，进而获得T₁、T₂…T_m每个时间段内的气体泄漏量，最后将各个时间段内的气体泄漏量叠加计算总的气体泄漏量，其中,下标m为容积式气体流量计从最初运行开始到记录时刻为止所计量的最小数字可读计量体积的个数，T₁、T₂…T_m为容积式气体流量计从最初运行开始到记录时刻为止计量每个最小数字可读计量体积的时间。容积式气体流量计,在流量仪表中是精度最高的一类。它利用机械测量元件把流体连续不断地分割成单个已知的体积部分,根据测量室逐次重复地充满和排放该体积部分流体的次数来测量流体体积总量。

如图1所示，中央处理模块连接显示模块、输入模块和存储模块，显示模块、输入模块和存储模块分别与中央处理模块连接，显示模块负责显示被测气体的实时浓度，输入模块可以输入信息查询储存在存储模块内的数据。

中央处理模块还连接有报警模块。当小口容器内气体泄漏量超过定值时，中央处理模块传递报警信号给报警模块，报警模块发出警报。此定值根据实际情况进行设定，若是检测内冷水系统中漏氢量，则此定值设定为0.3m³/d，当漏氢量超过0.3m³/d时，报警模块发出警报。

所述的中央处理模块首先获取容积式气体流量计计量第一个最小体积V_min时间段T₁内的多个被测气体瞬时浓度p_i1，其中，V_min为容积式气体流量计最小数字可读计量体积，p_i1中下标i＝1、2…n，p_i1中下标1表示在时间段T₁内，[]为向下取整符号，T_C为中央处理模块的采样时间；其次，计算在时间段T₁内，被测气体平均浓度P_t1,其中，P_t1的下标_t1表示在时间段T₁内；再次，按照前两个步骤的方法分别计算第2个最小体积V_min时间段T₂，第3个最小体积V_min时间段T₃，…第g个最小体积V_min时间段T_g内的被测气体平均浓度P_t2、P_t3…P_tg，其中g＝1、2、3…m，[]为向下取整符号，V为容积式气体流量计从最初运行开始到记录时刻为止所计量的总体积；然后，计算第1、2…g个最小体积V_min时间段T₁、T₂…T_g内的气体泄漏量V₁、V₂…V_g，V_g＝V_min*P_tg,其中g＝1、2、3…m，V为容积式气体流量计从最初运行开始到记录时刻为止所计量的总体积；最后，计算容积式气体流量计从最初运行开始到记录时刻T为止的时间段内的气体泄漏量V_S，

所述的中央处理模块还用于通过设定记录时间来计算气体日泄漏量、气体月泄漏量和气体年泄漏量，并将计算得到的数据存储在存储模块内；气体日泄漏量从凌晨零时开始计时，到次日凌晨零时结束，计算此区间内的气体泄漏量；气体月泄漏量从当月的第一天开始计时，到当月的最后一天结束，计算此区间内的气体泄漏量；气体年泄漏量，从当年的第一天开始计时，到当年的最后一天结束，计算此区间内的气体泄漏量。

含水小口容器内气体泄漏量的检测装置，由传感器模块检验含水小口容器内被测气体实时浓度，由容积式气体流量计传送的实时流量数据，经过数字通信方式上传给中央处理模块，由中央处理模块通过一系列的算法计算出气体的泄漏量，显示水小口容器内实时的气浓度、排气量和累计排气量，并提供泄漏量数据存储查询，以及报警，数据上传等功能。该系统可有效监测容器内被测气浓度和泄漏量，为运行人员监测系统运行提供可靠地依据。

含水小口容器内气体泄漏量的检测方法，以容积式气体流量计最小数字可读计量体积V_min为计量刻度，时间作为可变量，通过计量最小数字可读计量体积V_min的变化，来统计一段时间内气体实际泄漏了多少个最小计量体积，同时依据不同时间段内平均浓度折算出泄漏混合气中所含需要被监测的气体泄漏量，包括以下步骤：

1)获取容积式气体流量计计量第一个最小体积V_min时间段T₁内的多个被测气体瞬时浓度p_i1，其中，V_min为容积式气体流量计最小数字可读计量体积，p_i1中下标i＝1、2…n，p_i1中下标1表示在时间段T₁内，[]为向下取整符号，T_C为中央处理模块的采样时间；

2)计算在时间段T₁内，被测气体平均浓度P_t1,其中，P_t1的下标_t1表示在时间段T₁内；由于含水小口容器内泄漏气体浓度短时间内变化极小，因此以算术平均值代表这段时间内气体平均浓度；

3)按照步骤1)和步骤2)的方法分别计算第2个最小体积V_min时间段T₂、第3个最小体积V_min时间段T₃、…第g个最小体积V_min时间段T_g内的被测气体平均浓度P_t2、P_t3…P_tg，其中g＝1、2、3…m，[]为向下取整符号，V为容积式气体流量计从最初运行开始到记录时刻为止所计量的总体积；

4)计算第1、2…g个最小体积V_min时间段T₁、T₂…T_g内的气体泄漏量V₁、V₂…V_g，V_g＝V_min*P_tg，其中g＝1、2、3…m，V为容积式气体流量计从最初运行开始到记录时刻为止所计量的总体积；

5)计算容积式气体流量计从最初运行开始到记录时刻T为止的时间段内的气体泄漏量V_S，

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然对于包括但不限于对本发明的实施例作出的其他修改和变换，也应视为不背离本发明的范畴，因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (7)

1.含水小口容器内气体泄漏量的检测装置，其特征在于：包括传感器模块、中央处理模块、容积式气体流量计，传感器模块用于检测含水小口容器内气体的浓度，容积式气体流量计用于检测含水小口容器内气体的泄漏量，传感器模块的信号输出端与容积式气体流量计的信号输出端分别与中央处理模块的第一信号输入端和第二信号输入端连接，所述中央处理模块用于利用传感器模块采集到的被测气体的瞬时浓度，分别计算容积式气体流量计T₁、T₂…T_m时间段内的气体平均浓度，进而获得T₁、T₂…T_m每个时间段内的气体泄漏量，最后将各个时间段内的气体泄漏量叠加计算总的气体泄漏量，其中,下标m为容积式气体流量计从最初运行开始到记录时刻为止所计量的最小数字可读计量体积的个数，T₁、T₂…T_m为容积式气体流量计从最初运行开始到记录时刻为止计量每个最小数字可读计量体积的时间。

2.根据权利要求1所述的含水小口容器内气体泄漏量的检测装置，其特征在于：所述的中央处理模块首先获取容积式气体流量计计量第一个最小体积V_min时间段T₁内的多个被测气体瞬时浓度p_i1，其中，V_min为容积式气体流量计最小数字可读计量体积，p_i1中下标i＝1、2…n，p_i1中下标1表示在时间段T₁内，[]为向下取整符号，T_C为中央处理模块的采样时间；其次，计算在时间段T₁内，被测气体平均浓度P_t1,其中，P_t1的下标_t1表示在时间段T₁内；再次，按照前两个步骤的方法分别计算第2个最小体积V_min时间段T₂，第3个最小体积V_min时间段T₃，…第g个最小体积V_min时间段T_g内的被测气体平均浓度P_t2、P_t3…P_tg，其中g＝1、2、3…m，[]为向下取整符号，V为容积式气体流量计从最初运行开始到记录时刻为止所计量的总体积；然后，计算第1、2…g个最小体积V_min时间段T₁、T₂…T_g内的气体泄漏量V₁、V₂…V_g，V_g＝V_min*P_tg,其中g＝1、2、3…m，V为容积式气体流量计从最初运行开始到记录时刻为止所计量的总体积；最后，计算容积式气体流量计从最初运行开始到记录时刻T为止的时间段内的气体泄漏量V_S，

3.根据权利要求2所述的含水小口容器内气体泄漏量的检测装置，其特征在于：传感器模块与中央处理模块采用数字通信方式通信，容积式气体流量计与中央处理模块采用数字通信方式通信。

4.根据权利要求3所述的含水小口容器内气体泄漏量的检测装置，其特征在于：中央处理模块连接显示模块、输入模块和存储模块，显示模块、输入模块和存储模块分别与中央处理模块连接。

5.根据权利要求4所述的含水小口容器内气体泄漏量的检测装置，其特征在于：中央处理模块还连接有报警模块。

6.根据权利要求5所述的含水小口容器内气体泄漏量的检测装置，其特征在于：所述的中央处理模块还用于通过设定记录时间来计算气体日泄漏量、气体月泄漏量和气体年泄漏量，并将计算得到的数据存储在存储模块内；气体日泄漏量从凌晨零时开始计时，到次日凌晨零时结束，计算此区间内的气体泄漏量；气体月泄漏量从当月的第一天开始计时，到当月的最后一天结束，计算此区间内的气体泄漏量；气体年泄漏量，从当年的第一天开始计时，到当年的最后一天结束，计算此区间内的气体泄漏量。

7.一种利用权利要求1所述的含水小口容器内气体泄漏量的检测装置的含水小口容器内气体泄漏量的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)获取容积式气体流量计计量第一个最小体积V_min时间段T₁内的多个被测气体瞬时浓度p_i1，其中，V_min为容积式气体流量计最小数字可读计量体积，p_i1中下标i＝1、2…n，[]为向下取整符号，p_i1中下标1表示在时间段T₁内，T_C为中央处理模块的采样时间；

2)计算在时间段T₁内，被测气体平均浓度P_t1,其中，p_i1的下标i＝1、2…n，P_t1的下标_t1表示在时间段T₁内；由于含水小口容器内泄漏气体浓度短时间内变化极小，因此以算术平均值代表这段时间内气体平均浓度；

3)按照步骤1)和步骤2)的方法分别计算第2个最小体积V_min时间段T₂、第3个最小体积V_min时间段T₃、…第g个最小体积V_min时间段T_g内的被测气体平均浓度P_t2、P_t3…P_tg，其中g＝1、2、3…m，[]为向下取整符号，V为容积式气体流量计从最初运行开始到记录时刻为止所计量的总体积；

4)计算第1、2…g个最小体积V_min时间段T₁、T₂…T_g内的气体泄漏量V₁、V₂…V_g，V_g＝V_min*P_tg,其中g＝1、2、3…m，V为容积式气体流量计从最初运行开始到记录时刻为止所计量的总体积；

5)计算容积式气体流量计从最初运行开始到记录时刻T为止的时间段内的气体泄漏量V_S， $V_S=\underset{g=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{V}_g.$