CN105221934A - 一种密封件泄漏实时监测设备、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种密封件泄漏实时监测设备、系统及方法，监测设备包括介质泄漏量检测组件、A/D转换模块、微处理器以及无线通信单元；介质泄漏量检测组件，用于对管件的介质泄漏量进行检测并将检测到的模拟信号传输至A/D转换模块；A/D转换模块，用于将模拟信号转换为数字信号；微处理器，用于对数字信号进行处理得到流量值并通过无线通信单元将流量值发出。本发明保证了时效性、安全性，且本发明的检测设备通过标定，可适用于多种介质。相比现有技术，提高了准确性、时效性、安全性。

Description

一种密封件泄漏实时监测设备、系统及方法

技术领域

本发明涉及密封件泄漏监测领域，尤其涉及一种介质(气体或液体)泄漏实时监测设备、系统及方法。

背景技术

美国于1983年要求炼油厂实施设备与管阀件泄漏检测与维修(LDAR，leakdetectionandrepair)计划，欧盟于1999年建议成员国炼油厂实施LDAR，控制炼油装置设备及管阀件泄漏排放。欧美石化企业LDAR测量数据显示无组织排放约占原油加工量的0.04％～0.08％。

LDAR常用氢火焰离子化(FID)或光离子化(PID)传感器探测已经逸散泄漏到空气中的VOCs总量(THC、TVOC和NMTHC)；如果需要区分总的VOCs污染物中含有何种组分以追踪泄漏源，则需要应用成本更高的气相色谱(GC)-FID/PID/质谱(MSD)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)或差分吸收光谱(DOAS)等检测技术，采样时间长、响应速度慢、设备标定维护成本高。

自1999年美国API开始试验用红外激光成像法检测设备管件VOCs、HAPs和易燃易爆气体的泄漏(Smart-LDAR)。基于红外吸收的气体探测专用热像仪的Smart-LDAR泄漏检出极限在1.67～1.67*103mg/min范围内，与背景热源、风速、物料和测试距离等因素密切有关。

现有的LDAR和Smart-LDAR泄漏检测方法是一种人工、离线检测方法(参见图1)，无法检测“三高(高低温交变、高危、超高)”部位的泄漏，检测精度受背景热源、风速、物料和测试距离等因素影响很大。而且现行的LDAR和Smart-LDAR方法是定期(一般为每月或每季)检测泄漏到空气中的VOCs、HAPs和易燃易爆气体含量(μmol/mol或ppmv)，无法检测超高部位环境空气中的VOCs、HAPs和易燃易爆气体含量。LDAR很难检测剧毒等高危部位的污染气体含量，Smart-LDAR无法检测阀门管件中＜100ppmv或1.98sccm的微泄漏(以甲烷计泄漏率为1.67mg/min)。无论是常规LDAR还是Smart-LDAR，是一种通过检测泄漏源邻域环境空气中的污染气体含量、间接地估算泄漏源泄漏率的离线检测方法，其准确度和精度受气体种类、检测时的气象条件(风速)和检测位置距泄漏源距离等外界因素的影响或干扰；加之每月或每季才检测一次，各次检测时的气象条件大不相同，用于估算年度VOCs排放量时误差较大。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提供一种密封件泄漏实时监测设备、系统及方法，以提高介质泄漏量的检测精度，提高时效性、安全性，并可实现一种设备对多种介质泄漏量的检测。

为实现上述目的，本发明一方面提供一种密封件泄漏实时监测设备，包括介质泄漏量检测组件、A/D转换模块、微处理器以及无线通信单元；

所述介质泄漏量检测组件，用于对管件的介质泄漏量进行检测并将检测到的模拟信号传输至所述A/D转换模块；

所述A/D转换模块，用于将所述模拟信号转换为数字信号；

所述微处理器，用于对所述数字信号进行处理并通过所述无线通信单元将所述处理后的数字信号发出。

优选的，所述介质泄漏量检测组件包括主密封件、设于所述主密封件外侧的辅助密封件、引漏管、进气孔、出气孔以及用于检测介质泄漏量的检测传感器；其中，

所述引漏管的一端设于所述主密封件和所述辅助密封件之间，且另一端与所述进气孔连通；

所述进气孔和所述出气孔均设于所述检测传感器；

所述出气孔连通所述检测传感器和外界。

优选的，所述检测传感器为MEMS热式质量流量传感器。

优选的，所述进气孔通过螺纹快接方式与所述引漏管相联接。

优选的，所述监测设备还包括PCBA板，所述检测传感器、所述A/D转换模块、所述微处理器以及所述无线通信单元集成在所述PCBA板上。

优选的，所述无线通信单元包括无线射频模块和天线。

本发明另一方面还提供了一种密封件泄漏实时监测系统，包括：

数据集中器、远端服务器以及至少一个如上所述的密封件泄漏实时监测设备；

所述数据集中器用于获取所述微处理器处理后的数字信号并通过GPRS通信方式发送至所述远端服务器。

优选的，

所述数据集中器，还用于向远端服务器发送心跳包并接收所述远端服务器返回的心跳包应答帧，解析所述心跳包应答帧以提取当前模式值，并判断所述当前模式值与前次模式值相比是否发生变化；

若发生变化，则所述数据集中器，还用于将当前模式值通过广播包发送至所述密封件泄漏实时监测设备；

所述密封件泄漏实时监测设备，用于根据所述当前模式值切换运行模式；

所述数据集中器与所述密封件泄漏实时监测设备组成无线通信网络。

优选的，

所述监测系统还包括移动设备，用于与所述远端服务器进行通信，发送指令至所述远端服务器，并接收从所述远端服务器返回的数据。

本发明再一方面还提供了一种密封件泄漏实时监测方法，应用在如上所述的监测系统中，所述监测方法包括：

所述介质泄漏量检测组件对管件的介质泄漏量进行检测并将检测到的模拟信号传输至所述A/D转换模块；

所述A/D转换模块将所述模拟信号转换为数字信号；

所述微处理器对所述数字信号进行处理并通过所述无线通信单元将所述处理后的数字信号发送至数字集中器；

所述数字集中器通过GPRS通信方式将所述处理后的数字信号发送至所述远端服务器。

本发明实施例的方案通过检测介质泄漏量的模拟信号并通过A/D转换模块转换为数字信号并经过微处理器处理后发送至远端服务器，保证了时效性、安全性，且本发明的检测设备适用于多种介质。相比现有技术，提高了准确性、时效性、安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术对比图；

图2是本发明实施例提供的设备结构图；

图3是本发明实施例提供系统图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本发明实施例一提供一种密封件泄漏实时监测设备，该监测设备能够实时监测管件的介质如气体等的泄漏情况并可以通过无线方式在线实时将监测结果发送到远端服务器中。如图2所示，该监测设备包括：介质泄漏量检测组件、A/D转换模块7、微处理器8以及无线通信单元。

上述介质泄漏量检测组件，用于对管件的介质泄漏量进行检测并将检测到的模拟信号传输至A/D转换模块7。

A/D转换模块7，用于将模拟信号转换为数字信号如转换为电压值。微处理器8，用于对数字信号进行处理得到流量值并通过无线通信单元将流量值发出，比如发送至远端服务器供工作人员查询、监测。微处理器8具体可以对数字信号进行滤波，滤除干扰并将电压值转换为具体流量值。

具体实施例中，如图2所示，介质泄漏量检测组件包括主密封件2、设于主密封件2外侧的辅助密封件1、引漏管3、进气孔4、出气孔5以及用于检测介质泄漏量的检测传感器6。其中，

引漏管3的一端设于主密封件2和辅助密封件1之间，且另一端与进气孔4连通。

所述进气孔4和所述出气孔5均设于检测传感器6上；

出气孔5连通检测传感器6和外界。

主密封2和辅助密封1安装在设备管件的可拆卸联结点如平面法兰之间，如果主密封2有微量的VOCs、HAPs和易燃易爆介质等介质泄漏，将由特殊设计的辅助密封2收集从主密封1中逸散出的微量VOCs、HAPs和易燃易爆介质并将其限制在主、辅密封面之间的狭小空间内并继而由引漏管3引至检测传感器6中。

上述检测传感器6具体可以是MEMS热式质量流量传感器，进气孔4可通过螺纹快接方式与引漏管3相联接，MEMS热式质量流量传感器的出气孔5直接通大气环境。如果主密封2有任何无组织介质泄漏，由于进气孔4内的气体压力大于出气孔5处的压力，泄漏的介质将流经MEMS热式质量流量传感器6，流经MEMS流量传感器中恒温或恒热量场的微量泄漏的VOCs、HAPs和易燃易爆气体将带走热量，从而导致传感器进气孔和出气孔(直接通大气环境)的温度(场)发生变化，此温度(场)变化与泄漏量线性相关并可通过A/D模块转换成数字电压信号。A/D转换模块将传感器监测到的无组织介质泄漏转换成数字信并经微处理器处理后通过无线通信单元上传至远端服务器如云端服务器。

本发明具体实施例中，无线通信单元可包括无线射频模块9和天线12。

如图2所示，本发明监测设备还包括PCBA板10，其中，检测传感器6、A/D模块7、微处理器8和无线通信单元均集成在PCBA板10上。

本发明优选实施例中，监测设备还包括电源11，以进行供电。

需要说明的是，辅助密封件1的结构尺寸和预紧力需要特殊设计计算，防止介质从辅助密封面漏出；引漏管3的结构和尺寸需要特殊设计，防止干涉主、辅密封面的密封效果，防止介质聚集或憋压在主、辅密封面之间的空间引起安全风险。

本发明中MEMS热式质量流量传感器与引漏管快速无泄漏联接，MEMS热式质量流量传感器测量微量介质泄漏的精度不大于0.1sccm、量程比不小于100:1且响应速度不大于5秒。

本发明还提供了一种密封件泄漏实时监测系统，如图3所示，该监测系统包括：

数据集中器22、远端服务器23以及至少一个上述的密封件泄漏实时监测设备21。

其中数据集中器22用于获取实时监测设备21的微处理器处理后的数字信号并通过GPRS通信方式发送至远端服务器23如云服务器。

数据集中器22，还用于向远端服务器23发送心跳包并接收远端服务器23返回的心跳包应答帧，解析所述心跳包应答帧以提取当前模式值，并判断所述当前模式值与前次模式值相比是否发生变化；若发生变化，则所述数据集中器，还用于将当前模式值通过广播包发送至所述密封件泄漏实时监测设备21，以便密封件泄漏实时监测设备21，用于根据所述当前模式值切换运行模式；

所述数据集中器22与所述密封件泄漏实时监测设备21组成无线通信网络。

监测系统还包括移动设备24如移动终端、PC机等，用于与远端服务器23进行通信，发送指令至远端服务器23，并接收从远端服务器23返回的数据，如相关指令等。

可见，本发明监测到的数据经由无线通信单元和无线传感网传输至了远端服务器的可靠性和安全性。

本发明实施例还公开了一种密封件泄漏实时监测方法，应用在上述的监测系统中，该监测方法包括：

介质泄漏量检测组件对管件的介质泄漏量进行检测并将检测到的模拟信号传输至A/D转换模块；

A/D转换模块将模拟信号转换为数字信号；

微处理器对数字信号进行处理并通过无线通信单元将处理后的数字信号发送至数字集中器；

数字集中器通过GPRS通信方式将处理后的数字信号发送至远端服务器。

本发明设备、系统与方法互相对应，相关部分可互相参考。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种密封件泄漏实时监测设备，其特征在于，所述监测设备包括介质泄漏量检测组件、A/D转换模块、微处理器以及无线通信单元；

所述介质泄漏量检测组件，用于对管件的介质泄漏量进行检测并将检测到的模拟信号传输至所述A/D转换模块；

所述A/D转换模块，用于将所述模拟信号转换为数字信号；

所述微处理器，用于对所述数字信号进行处理得到流量值并通过所述无线通信单元将所述流量值发出。

2.如权利要求1所述的密封件泄漏实时监测设备，其特征在于，所述介质泄漏量检测组件包括主密封件、设于所述主密封件外侧的辅助密封件、引漏管、进气孔、出气孔以及用于检测介质泄漏量的检测传感器；其中，

所述引漏管的一端设于所述主密封件和所述辅助密封件之间，且另一端与所述进气孔连通；

所述进气孔和所述出气孔均设于所述检测传感器；

所述出气孔连通所述检测传感器和外界。

3.如权利要求2所述的密封件泄漏实时监测设备，其特征在于，所述检测传感器为MEMS热式质量流量传感器。

4.如权利要求3所述的密封件泄漏实时监测设备，其特征在于，所述进气孔通过螺纹快接方式与所述引漏管相联接。

5.如权利要求4所述的密封件泄漏实时监测设备，其特征在于，所述监测设备还包括PCBA板，所述检测传感器、所述A/D转换模块、所述微处理器以及所述无线通信单元集成在所述PCBA板上。

6.如权利要求5所述的密封件泄漏实时监测设备，其特征在于，所述无线通信单元包括无线射频模块和天线。

7.一种密封件泄漏实时监测系统，其特征在于，所述监测系统包括：

数据集中器、远端服务器以及至少一个如权利要求1-6的任一项所述的密封件泄漏实时监测设备；

所述数据集中器用于获取所述微处理器处理后的数字信号并通过GPRS通信方式发送至所述远端服务器。

8.如权利要求7所述的密封件泄漏实时监测系统，其特征在于，

所述数据集中器，还用于向远端服务器发送心跳包并接收所述远端服务器返回的心跳包应答帧，解析所述心跳包应答帧以提取当前模式值，并判断所述当前模式值与前次模式值相比是否发生变化；

若发生变化，则所述数据集中器，还用于将当前模式值通过广播包发送至所述密封件泄漏实时监测设备；

所述密封件泄漏实时监测设备，用于根据所述当前模式值切换运行模式；

所述数据集中器与所述密封件泄漏实时监测设备组成无线通信网络。

9.如权利要求7所述的密封件泄漏实时监测系统，其特征在于，

所述监测系统还包括移动设备，用于与所述远端服务器进行通信，发送指令至所述远端服务器，并接收从所述远端服务器返回的数据。

10.一种密封件泄漏实时监测方法，应用在如权利要求7所述的监测系统中，其特征在于，所述监测方法包括：

所述介质泄漏量检测组件对管件的介质泄漏量进行检测并将检测到的模拟信号传输至所述A/D转换模块；

所述A/D转换模块将所述模拟信号转换为数字信号；

所述微处理器对所述数字信号进行处理并通过所述无线通信单元将所述处理后的数字信号发送至数字集中器；

所述数字集中器通过GPRS通信方式将所述处理后的数字信号发送至所述远端服务器。