CN105319024B - 空分冷箱泄漏点在线定位方法 - Google Patents

Abstract

空分冷箱泄漏点在线定位方法，属于空分冷箱查漏技术领域。根据空分冷箱内部结构布置，以结霜区为中点，在空分冷箱内划设一个8～16㎡的泄漏区域；将空分冷箱内泄漏区域上方管线上的各处易泄漏点作为可疑泄漏点，由下向上依次对各可疑泄漏点进行排查。结霜是由于低温液体泄漏形成，液体受自重影响向下泄漏，划设一个8～16㎡的泄漏区域确保能够使实际泄漏点包含在预先设定的可疑泄漏点中，然后由下向上依次对各可疑泄漏点进行排查，在确定最上方的泄漏点后，就不需要对上方的其他可疑泄漏点查找，在空分冷箱运行的过程中准确定位泄漏点，确定泄漏介质，减少查找泄漏点的时间，确保空分冷箱安全稳定运行。

Description

空分冷箱泄漏点在线定位方法

技术领域

空分冷箱泄漏点在线定位方法，属于空分冷箱查漏技术领域。

背景技术

空分装置冷箱主要提供高压液氧以及安全用氮气，其在生产链条上的地位极其重要，空分装置冷箱内部管线结构布置非常复杂，安装质量不过关是冷箱内管线泄漏的主要原因，目前空分装置冷箱泄漏后，在泄漏点的下方的空分冷箱外壁会结霜，但无法精准确定具体的泄漏位置，发明人用红外线成像仪对冷箱结霜部位的外表面进行测试，测试结果只能判断冷箱壁表面的温度分布，无法判断冷箱内部的泄漏位置；另外，发明人也曾尝试采用氦质谱检漏的方法，但鉴于该技术需要隔离出相对独立的管线或系统，而装置在运行状态下各路系统是连通的，即使针对怀疑泄漏的仪表和分析导压管等较细管线查找漏点，具体泄漏位置也不能确定，氦质谱检漏技术也是不可行的。因此，现有技术手段只能通过观察工艺参数的变化和冷箱外部的结霜情况推算可能的部位以及泄漏速度的大小。一旦出现漏点，现有技术无法准确判断泄漏部位的具体位置以及泄漏介质(液氧、液氮还是液氩)，装置存在重大的安全隐患。如果停车查漏处理，至少需要40天时间，势必给公司安全生产和经济效益造成重大损失；如果在无法确定漏点及泄漏介质的前提下坚持运行，一旦漏点跑冷加剧会冻坏冷箱基础，严重时遇热源可能引起冷箱砂爆，造成灾难性后果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种在空分冷箱运行状态下，准确查找泄漏管线的具体部位和泄漏介质，减少查找泄漏点的时间，确保空分冷箱安全稳定运行的空分冷箱泄漏点在线定位方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该空分冷箱泄漏点在线定位方法，其特征在于：根据空分冷箱内部结构布置，以结霜区为边界中点，在空分冷箱内划设一个8～16㎡的泄漏区域；将空分冷箱内泄漏区域上方管线上的各处易泄漏点作为可疑泄漏点，由下向上依次对各可疑泄漏点进行排查。结霜是由于低温液体泄漏形成，液体受自重影响向下泄漏，所以选择在结霜处的上方，为防止液体受到空分冷箱内的物体阻挡后流向发生改变，划设一个8～16㎡的泄漏区域确保能够使实际泄漏点包含在预先设定的可疑泄漏点中，然后由下向上依次对各可疑泄漏点进行排查，利用了液体受自重影响向下泄漏的特点，在确定最上方的泄漏点后，就不需要对上方的其他可疑泄漏点查找，节省时间，降低工作量。

具体的，所述对可疑泄漏点进行排查的具体步骤为：

步骤1，在一个可疑泄漏点的下方30～100mm处的空分冷箱壁上开设主检测孔并通过密封装置密封；

步骤2，通过主检测孔和密封装置检测该可疑泄漏点下方的初始温度，检测可疑泄漏点下方周围区域是否形成阶梯式低温扩散的低温带；

如果存在低温带，且低温带的最低温度小于等于该可疑泄漏点所在管线内的流动介质的温度，执行步骤3；否则排除该可疑泄漏点；

所述的低温带为温度小于-70℃的区域；阶梯式低温扩散是指间隔一定距离测量可疑泄漏点下方的温度，所测量的温度随距离变化出现阶梯式的温度变化；

步骤3，判断可疑泄漏点下方的温度范围：如果该可疑泄漏点下方的温度与该可疑泄漏点所在管线内的流动介质在空分冷箱内的温度相符，执行步骤5；否则执行步骤6；

空分冷箱内的流动介质温度经过节流和闪蒸会发生一定波动，所述的温度相符是指可疑泄漏点下方的温度大于等于该介质在空分冷箱内的最低温度，小于等于该介质在空分冷箱内的最高温度；

空分冷箱内的液态介质包括液氧、液氩和液氮，当可疑泄漏点所在管线内的流动介质是液氧时，液氧在空分冷箱中的温度为-183℃，但经过节流和闪蒸后能够达到-190℃，如果该可疑泄漏点下方的温度小于等于-183℃，但大于等于-190℃，表明该疑泄漏点可能发生泄漏，需要通过执行步骤5来进一步确定上方的管线还有无泄漏；如果该可疑泄漏点下方的温度小于-190℃，说明有其他的液氮管线发生了泄漏，这种情况下该可疑泄漏点上方肯定就存在低温带，所以可以直接对上方流动介质为液氮的可疑泄漏点进行检查，同时要通过执行步骤6来进一步确定该可疑泄漏点是否发生泄漏；

液氩在空分冷箱内的温度是-185.7℃，经过节流和闪蒸后也能够达到-190℃，当可疑泄漏点所在管线内的流动介质是液氩时，如果该可疑泄漏点下方的温度小于等于-185.7℃，但大于等于-190℃，表明该疑泄漏点可能发生泄漏，需要通过执行步骤5来进一步确定上方的管线还有无泄漏，当可疑泄漏点下方的温度小于-190℃，同液氧一样；

当可疑泄漏点所在管线内的流动介质是液氮时，执行步骤5；液氮在空分冷箱内的温度最低，为-193℃，所以液氮可疑泄漏点需要在上方开副检测孔测温后，来确定是否需要充气后测温；步骤4，在可疑泄漏点的上方30～100mm处的空分冷箱壁上开设副检测孔并通过密封装置密封，穿过副检测孔和密封装置检测该可疑泄漏点上方的周围区域是否形成阶梯式低温扩散的低温带；

如果不存在低温带，或者存在低温带，但低温带的最低温度大于空分冷箱内液态介质的最高温度，表明上方没有其他管线发生泄漏，则确定该可疑泄漏点处发生泄漏，结束查找；否则执行步骤5；

步骤5，测量分析可疑泄漏点周围的氧含量，或者向该可疑泄漏点所在管线充气后测温，确定该可疑泄漏点是否发生泄漏。

检测原理：空分冷箱内不同的介质温度不同，通过判断低温带的最低温度是否与可疑泄漏点所在管线内的流动介质温度相符，如果温度相符，则怀疑该可疑泄漏点发生泄漏，通过在该可疑泄漏点上方继续开副检测孔测温，如果没有出现低温带，说明上方的管线没有发生泄漏，就可以确定该可疑泄漏点发生泄漏，如果出现低温带，进一步通过氧含量以及充气后测温的方法进行确认，同时还需要对上方的可疑泄漏点继续检查，防止上方的其他可疑泄漏点也发生泄漏，通过本方法能够快速准确的查找到空分冷箱内的泄漏点，避免停车检修时间长、影响下游生产和效益等问题，确保空分冷箱安全、稳定运行。

优选的，步骤1中所述开设主检测孔具体包括以下步骤：

步骤101，在空分冷箱壁板上加工一个直径为2～5mm的盲孔，盲孔的深度小于空分冷箱壁板厚度的2～4mm；

步骤102，分多次对盲孔进行扩孔，将盲孔扩大至直径为10～15mm；

步骤103，用直径3～5mm的钻头钻通盲孔底部；

步骤104，分多次进行扩孔，最后扩大至直径为15～20mm的主检测孔。由于存在泄漏，致使冷箱内漏点周围珠光砂内积聚了低温液体，开孔时由于受环境温度扰动急剧气化，冷箱内压力急剧升高，冷箱中的珠光砂在低温液体急剧气化膨胀的作用下，随气流通过压力释放口喷出冷箱，从而容易形成“砂爆”，这些低温液体的来源主要有两方面：一是空分冷箱内管路或容器发生的泄漏；二是富氧气体在冷箱内低温管路或容器外壁上被液化；为防止产生砂爆，本发明采用分两次开孔，并逐步扩孔的方法有效减少空分冷箱内外串通的时间和空气流量，避免空分冷箱内的低温液体急剧气化膨胀，防止形成“砂爆”，提高安全性。

优选的，步骤2中所述检测可疑泄漏点下方周围区域是否形成阶梯式低温扩散的低温带的方法是：将热电阻通过密封装置和主检测孔水平插入空分冷箱内，间隔100mm～500mm逐次推进插入深度，并在每次深度位置上保持10～20min后，记录该深度位置对应的初始温度；

步骤4中所述述检测可疑泄漏点上方周围区域是否形成阶梯式低温扩散的低温带的方法是：将热电阻通过密封装置和副检测孔水平插入空分冷箱内，间隔100mm～500mm逐次推进插入深度，并在每次深度位置上保持10～20min后，记录该深度位置对应的温度。

优选的，步骤5中所述向该可疑泄漏点所在管线充气后测温的方法是：向可疑泄漏点所在管线内充入与管线内流动介质相同的介质气体，然后再次穿过主检测孔和密封装置检测可疑泄漏点下方的温度，与步骤2中检测的初始温度对比，如果充气后所记录的各深度位置对应的温度大于其初始温度，则确定该可疑泄漏点发生泄漏，否则排除该可疑泄漏点。通过将相同介质的气体充入可疑泄漏点所在管线内，将液态介质压回去，使管线内充满气体介质，如果发生泄漏，气体介质会进入泄漏点周围，能够使周围的温度显著升高，而如果可疑泄漏点没有发生泄漏，周围的温度就不会发生变化，通过观察充气前后温度变化就可以判断出该可疑泄漏点是否发生泄漏。

优选的，步骤5中所述测量分析可疑泄漏点周围的氧含量的方法是：制作取样管，取样管前端封堵且外壁上环向布置多个取样孔，取样管通过密封装置和主检测孔水平插入空分冷箱内，间隔100mm～500mm逐次推进插入深度，分别取出气体样品进行分析，记录气体中的氧含量，如果氧含量在经过低温带最低温度点后逐渐增加，且温度在-90～-120℃时氧含量在75％以上，可以确定该可疑泄漏点发生氧泄漏，否则排除该可疑泄漏点。由于液体下流和低温环境的影响，珠光砂浸湿压实结块，氧气下沉过程中由于冷箱壁边缘效应和温度梯度的作用，使低温带周围的氧含量相对较高，通过检测氧含量可以判断泄漏介质是否为氧，从而可以准确判断可疑泄漏点是否发生泄漏，提高准确性和可靠性。

优选的，在对各可疑泄漏点进行排查后，将测温装置固定在已经确定的泄漏点下方的主检测孔内，测量穿过低温带的直线上的多个点的温度，通过观察低温带的扩散速度判断泄漏点的泄漏速度。泄漏速度的不同直接反应在低温带直径的变化上，泄漏速度越大，低温带的直径增大的越快，通过实时观察低温带的扩散速度，就能够判断泄漏速度，如果泄漏速度慢，可以采取保守方法，即定期检查，防止泄漏点突然泄漏加快，保证空分冷箱的安全运行，如果泄漏速度快，如果可以采用其他管线代替，可以直接将泄漏点所在管线关闭，如果无法代替，就需要进行堵漏处理。

优选的，所述通过观察低温带的扩散速度判断泄漏点的泄漏速度的具体方法是：间隔0.5～3天，测量参考点到泄漏点竖直下方的点的距离R，参考点的温度为-100～-130℃中的一个固定值，当R的增长速度大于100mm/天，需要对该泄漏点进行堵漏处理。

优选的，在所述步骤1中，如果有相邻两个以上的可疑泄漏点竖向距离小于100mm，则只在最下端的可疑泄漏点下方开设主检测孔，如果有相邻两个以上的可疑泄漏点的水平距离小于100mm，则只在多个可疑泄漏点下方的中间开设主检测孔；

当相邻两个以上的可疑泄漏点所在管线内的流动介质不同时，制作取样管，取样管前端封堵且外壁上环向布置多个取样孔，取样管通过密封装置和主检测孔水平插入空分冷箱内，间隔100mm～500mm逐次推进插入深度，分别取出气体样品进行分析，记录气体中的氧含量；如果所述低温带内氧含量分布均匀，则将该相邻两个以上的可疑泄漏点中的气氧或液氧可疑泄漏点排除，低温带内氧含量小于低温带周围的氧含量，则将该相邻两个以上的可疑泄漏点中的液氮可疑泄漏点排除。采用本方案能够直接将一组相邻的管线排出，提高检测效率，快速定位泄漏点，同时降低工人工作量，减少在空分冷箱壁板上开设主检测孔的数量，保证空分冷箱的密封性。

优选的，所述所述密封装置包括冷箱加固板和球阀，冷箱加固板中部开设有螺纹孔，冷箱加固板密封固定在空分冷箱的壁板上，穿过螺纹孔开设所述主检测孔，球阀螺纹连接在螺纹孔处，热电阻穿过球阀插入空分冷箱内测量温度；所述的热电阻外侧滑动套有一个卡套接头，卡套接头螺纹连接在球阀的外端。箱加固板精磨，并对空分冷箱壁板除锈，用金属胶将冷箱加固板固定在空分冷箱的壁板上，通过球阀关闭主检测孔，防止发生空分冷箱内的珠光砂泄漏，避免发生砂爆，提高安全性。通过卡套接头防止热电阻在移动的过程中珠光砂从球阀与热电阻之间向外泄漏，保证空分冷箱的密封性，因为发生泄漏后，夹层气中氧含量会非常高，采用卡套接头密封，提高施工的安全性。

优选的，在测量氧含量之前将空分冷箱距离该可疑泄漏点10m之内的密封氮气阀关闭。有效减小氮气对氧含量检测的干扰，提高准确性。

与现有技术相比，该空分冷箱泄漏点在线定位方法的上述技术方案所具有的有益效果是：

1、通过测量温度查找泄漏点，在空分冷箱运行状态下准确定位泄漏点和泄漏介质，减少查找泄漏点的时间，确保空分冷箱安全稳定运行，保证企业的正常生产和效益，克服以往停车检修花费时间长、严重影响正常生产和效益的问题。

2、通过将相同介质的气体充入可疑泄漏点所在管线内，将液态介质压回去，使管线内充满气体介质，如果发生泄漏，气体介质会进入泄漏点周围，能够使周围的温度显著升高，而如果可疑泄漏点没有发生泄漏，周围的温度就不会发生变化，通过观察充气前后温度变化就可以判断出该可疑泄漏点是否发生泄漏，进一步准确判断可疑泄漏点是否发生泄漏。

3、通过检测氧含量可以判断泄漏介质是否为氧，从而可以准确判断可疑泄漏点是否发生泄漏，提高检测的准确性和可靠性。

4、通过球阀关闭主检测孔，结构简单，操作方便，防止空分冷箱内的珠光砂发生泄漏，避免发生砂爆等安全事故，提高安全性。

5、分两次开孔，并逐步扩孔的方法有效减少空分冷箱内外串通的时间，避免空分冷箱内的低温液体急剧气化膨胀，提高安全性。

6、泄漏速度的不同直接反应在低温带直径的变化上，泄漏速度越大，低温带的直径增大的越快，通过实时观察低温带的直径，判断泄漏速度，从而进一步能够确定需要采取的措施，防止泄漏点跑冷加剧冻坏冷箱基础，严重时遇热源可能引起冷箱砂爆，造成灾难性后果。

附图说明

图1为主检测孔分布示意图。

图2为冷箱加固板与热电阻的结构示意图。

图3为主检测孔T1～T3处的横截面示意图。

图4为取样管的结构示意图。

其中：1、冷箱加固板2、球阀3、加强管4、卡套接头5、取样管6、取样孔。

具体实施方式

图1～4是该空分冷箱泄漏点在线定位方法的最佳实施例，下面结合附图1～4对本发明做进一步说明。

空分冷箱内的液态介质主要是液氧、液氩和液氮，根据空分冷箱内部结构布置图，以结霜区的中心为边界中点向两侧分别移动2m，垂直向空分冷箱内移动4m划设一个16㎡的泄漏区域，将空分冷箱内该泄漏区域上方的管线连接处等易泄漏点作为可疑泄漏点，结霜是由于低温液体泄漏形成，液体受自重影响向下泄漏，所以选择在结霜处的上方。管线经过试验检测后安装到空分冷箱内，一般不会发生泄漏，而空分冷箱内的热胀冷缩应力非常大，通常是管线的接头发生泄漏，易泄漏点包括管接头、焊缝、弯头以及各种仪表的取样点。以空分冷箱安装基础的上表面为零点标高，结合管线布置图的坐标尺寸，将可疑泄漏点的水平和垂直坐标对应标注在冷箱外壁上，由下向上依次对各可疑泄漏点进行排查。

对可疑泄漏点进行排查的具体步骤为：

步骤1，在一个可疑泄漏点的下方50mm处的空分冷箱壁上开设主检测孔；

参照图1～2，制作多个边长120mm，厚度为40mm的方形冷箱加固板1，材料为Q235-A.F，在冷箱加固板1的中心加工33mm的螺纹孔，将空分冷箱的壁板表面除锈处理，用金属胶将冷箱加固板1固定在可疑泄漏点的下方，保证冷箱加固板1与空分冷箱壁板之间密封，穿过螺纹孔开设主检测孔，防止空气从冷箱加固板1与空分冷箱壁板之间经过主检测孔进入空分冷箱内，避免形成“砂爆”。

较佳的，开设主检测孔采用以下步骤：

步骤101，穿过螺纹孔在空分冷箱壁板上加工一个直径为3mm的盲孔，盲孔的深度小于空分冷箱壁板厚度的2mm；

步骤102，然后分三次进行扩孔，将盲孔由直径3mm、6mm、8mm，最后扩大至12mm；

步骤103，再用Φ3mm小锲角钻头钻通盲孔底部；

步骤104，根据冷箱内部珠光砂、泄压情况以及气体氧含量情况，分三次扩孔，由直径3mm、6mm、12mm，最后扩大至18mm，在冷箱加固板1的螺纹孔处连接一个球阀2，通过关闭球阀2将主检测孔密封。

参照图1、3，在最下端可疑泄漏点下方的50mm处开设三个主检测孔T1、T2、T3，各主检测孔与可疑泄漏点的水平距离小于400mm，保证检测的准确性，较佳的，每个主检测孔水平间隔300～600mm，本实施例中因为结霜区位于空分冷箱的拐角处，所以结霜区一侧上方开设两个主检测孔，分别为T1、T2，在空分冷箱的水平高度相邻另一侧开设另一个主检测孔T3，T2与T3的交汇点位于该可疑泄漏点的正下方。通过多个主检测孔防止可疑泄漏点由于空分冷箱内的安装结构或泄漏部位影响没有直接向下流动，避免泄漏方向发生弯折后因为没有检测到泄漏而造成整个后续检测的错误，提高准确率，避免误检。

步骤2，检测低温带；

相应的制作三支热电阻，测温范围满足-200℃～450℃全范围线性精度，保证A级产品，要求防爆，同时在热电阻的外侧设有一个直径为12mm，壁厚3mm的加强管3，加强管3端头为圆头，材质为304，并在加强管3上标注插入深度标尺，每刻度间隔50mm，可根据标尺刻度的改变计算测点具体位置，使用方便。

较佳的，参照图3，热电阻外侧滑动套有一个卡套接头4，卡套接头4螺纹连接在球阀2的外端。通过卡套接头4防止热电阻在移动的过程中珠光砂从球阀2与热电阻之间向外泄漏，保证空分冷箱的密封性，因为发生泄漏后，夹层气中氧含量会非常高，采用卡套接头4密封，提高施工的安全性。

打开球阀2，热电阻通过球阀2和主检测孔水平插入空分冷箱内，间隔100～500mm逐次推进插入深度，并在每次深度位置上保持15～20min后，记录该深度下对应的初始温度，将热电阻的信号利用附近现场就地仪表接线箱内备用电缆，通过敷设引线电缆引入DCS，实时监视、记录温度变化情况，根据插入梯度的温度变化情况，分析获取是否存在漏点以及漏点的位置，也可以通过在就地安放温度显示仪表，将热电阻的信号接入，实时显示观察、就地分析，温度显示仪表安装在仪表箱内，同时测温仪要满足现场的防爆要求，各主检测孔所检测的温度变化如表1，本方案同时还检测了各个主检测孔的氧含量，相应记录在表1中。

表1

如果怀疑漏点位置处有低温液体泄漏，则在漏点周围区域会形成阶梯式低温扩散的低温带，漏点位置温度最低，随着半径扩展周围的珠光砂温度有逐渐走高的趋势，对应的热电阻到达泄漏位置后，温度不再下降，维持恒定；继续推进，则温度开始回升，证明该可疑泄漏点可能发生泄漏，在不发生泄漏的情况下，空分冷箱内的珠光砂最低温度是-70℃，所述低温带是指温度小于-70℃的一个区域。

如果在可疑泄漏点下方的周围区域形成阶梯式低温扩散的低温带，可疑泄漏点下方的温度最低，且最低温度小于空分冷箱内液态介质的最高温度，执行步骤3。

如果在可疑泄漏点下方的周围区域没有形成阶梯式低温扩散的低温带，或者在可疑泄漏点下方的周围区域形成阶梯式低温扩散的低温带，但最低温度大于可疑泄漏点所在管线内的流动介质的温度，说明附近没有发生泄漏，如果该可疑泄漏点发生泄漏，最低温度应该是与可疑泄漏点所在管线内的介质温度相符，那么最低温度就肯定会小于等于空分冷箱内液态介质的最高温度，从而排除该可疑泄漏点，向上检查其他可疑泄漏点。

参照图4，在该实施例中，通过对T1、T2、T3内温度观察，发现存在低温带，说明该区域发生泄漏，通过T1与T3可知，该可疑泄漏点下方的温度在-174.6～-177.6℃之间，而已知该可疑泄漏点所在管线内的流动介质是液氧，从而可以将该可疑泄漏点排除，向上检查其他可疑泄漏点，进一步开设主检测孔T4，通过观察T4内的温度变化，出现了低温带，证明该区域存在泄漏介质，低温带的最低温度为-189℃，T4上侧的可疑泄漏点所在管线内的流动介质是也液氮，液氮的温度为-193℃，说明不是该可疑泄漏点所泄漏的，排出该可疑泄漏点，继续向上检查其他可疑泄漏点。进一步开设了主检测孔T5，通过观察T5内的温度变化，出现了低温带，证明该区域存在泄漏介质，低温带的最低温度为-190℃，而该可疑泄漏点所在管线内介质是液氩，液氩在空分冷箱内的温度为-185.7℃，说明上面的液氮管线发生了泄漏，需要继续向上检查，同时通过步骤3确定该可疑泄漏点是否发生泄漏。

步骤3，根据可疑泄漏点所在管线内的流动介质和低温带温度进一步判断；

当该可疑泄漏点所在管线内的流动介质是液氧，如果该可疑泄漏点下方的温度小于-183℃，但大于等于-190℃，执行步骤4；如果该可疑泄漏点下方的温度小于-190℃，说明上方一定还有液氮泄漏，执行步骤5，确定该可疑泄漏点是否发生泄漏，而且向上检查其他可疑泄漏点；本实施例中T1、T2、T3上侧的可疑泄漏点内的为液氧，由于液体下流和低温环境的影响，珠光砂浸湿压实结块，氧气下沉过程中由于冷箱壁边缘效应和温度梯度的作用，使低温带周围的氧含量相对较高，通过检测氧含量可以判断泄漏介质是否为氧，从而可以准确判断可疑泄漏点是否发生泄漏，提高准确性和可靠性，通过表1中的氧含量分析，T1、T2、T3在经过泄漏点下方后的氧含量没有发生显著增加，而且都在50％以下，也说明了该处没有发生液氧泄漏。

当该可疑泄漏点所在管线内的流动介质是液氩，如果该可疑泄漏点下方的温度小于-183℃，但大于等于-190℃，执行步骤4；如果该可疑泄漏点下方的温度小于-190℃，说明上方一定还有液氮泄漏，执行步骤5，确定该可疑泄漏点是否发生泄漏，而且向上检查其他可疑泄漏点；

当可疑泄漏点所在管线内的流动介质是液氮，液氮的温度最低，开设主检测孔T6和T7，由表1可知，T7内的低温带的最低温度-175.3℃，大于空分冷箱内的液态介质的最高温度，证明T7上侧的可疑泄漏点没有发生泄漏，从而排除该可疑泄漏点，而T6处低温带的最低温度-193℃与该可疑泄漏点所在管线内的液氮温度相符，可以初步断定该可疑泄漏点发生了泄漏，进一步的，根据空分冷箱内部结构布置图，T6处的可疑泄漏点上方没有其他液氮管线的可疑泄漏点，从而可以确定T6上侧的可疑泄漏点发生了液氮泄漏，如果上方还有其他液氮管线，执行步骤5。

由于不能排除其他可疑泄漏点，需要继续向上开设主检测孔T8和T9，均出现了低温带，T8与T9上侧可疑泄漏点所在管线内均为液氮，而T8内的最低温度是-189.5℃，T9内的最低温度是-189.6℃，从而将T8与T9上侧的可疑泄漏点排除，进一步开设了T10，而T10内的低温带最低温度-188.5℃，已知T10上侧可疑泄漏点所在管线内的介质是气氧，考虑到-183℃的液氧节流和闪蒸降温最低温度能够达到-190℃，所以有理由怀疑该可疑泄漏点发生了泄漏。进一步的，在该可疑泄漏点上方开设主检测孔T11，根据表1可知，T11虽然形成了低温带，但低温带的最低温度为-125.8℃，远大于空分冷箱内的液态介质的最高温度，即液氩的-185.7℃，从而可以判断在T11上方没有发生泄漏，由此可以判断，T10处的可疑泄漏点发生泄漏。进一步的，通过测量T10的氧含量发现，氧含量在经过低温带最低温度点后逐渐增加，而且在-97℃时氧含量达到了87％，进一步验证该可疑泄漏点发生泄漏。

步骤4，在可疑泄漏点的上方开设一个副检测孔，测温；

在该可疑泄漏点的上方50mm处开设一个副检测孔，热电阻通过球阀2和副检测孔水平插入空分冷箱内，间隔100～500mm逐次推进插入深度，并在每次深度位置上保持15～20min后，记录该深度下对应的温度，如果该区域没有形成低温带，或者形成了低温带，但低温带内的最低温度大于-183℃，说明该可疑泄漏点上方的管线没有发生泄漏，可以确定该可疑泄漏点处发生泄漏，并结束查找；否则执行步骤5，确定该可疑泄漏点是否发生泄漏，而且向上检查其他可疑泄漏点。

在T10上侧可疑泄漏点的上方50mm处开设副检测孔T11，根据表1可知，T11虽然形成了低温带，但低温带的最低温度为-125.8℃，远大于空分冷箱内的液态介质的最高温度-183℃，从而可以判断在T11上方没有发生泄漏，由此可以判断，T10上侧的可疑泄漏点发生泄漏，并结束查找。进一步的，通过测量T10的氧含量发现，氧含量在经过低温带最低温度点后逐渐增加，而且在-97℃时氧含量达到了87％，进一步验证该可疑泄漏点发生泄漏。

步骤5，测量分析可疑泄漏点周围的氧含量，或者向该可疑泄漏点所在管线充气后测温，确定该可疑泄漏点是否发生泄漏；

当该可疑泄漏点所在管线内的流动介质是液氧，取样检测该可疑泄漏点下方主检测孔轴向的氧含量或充气后测温来确定该可疑泄漏点是否发生泄漏；当该可疑泄漏点所在管线内的流动介质是液氩或液氮，充气后测温来确定该可疑泄漏点是否发生泄漏。

检测可疑泄漏点周围的氧含量的具体方法是：制作取样管5，取样管5前端封堵且外壁上环向布置多个取样孔6，取样管5通过密封装置和主检测孔水平插入空分冷箱内，在热电阻逐次插入的深度位置分别取出气体样品进行分析，记录气体中的氧含量，在检测氧含量之前将空分冷箱距离该可疑泄漏点10m之内的密封氮气阀关闭，如果氧含量在经过低温带最低温度点后逐渐增加，且温度在-90～-120℃时氧含量在75％以上，可以确定该可疑泄漏点发生氧泄漏，否则排除该可疑泄漏点。

充气后测温的具体方法是：将20～25℃的介质气体从空分冷箱外部充入该可疑泄漏点所在管线内，介质气体与该可疑泄漏点所在管线内的流动介质相同，将管线内的原有液态介质压回去，使管线内充满气体介质，如果发生泄漏，气体介质会从管线进入泄漏点周围，能够使周围的温度显著升高，而如果可疑泄漏点没有发生泄漏，周围的温度就不会发生变化，通过温度就可以判断出该可疑泄漏点是否发生泄漏，而T5处经过充气后测温，温度没有发生变化，从而判断该可疑泄漏点没有发生泄漏，排除该可疑泄漏点。

例如当一条液氮管线上的可疑泄漏点下方形成小于等于-193℃，而经过步骤4发现该可疑泄漏点上方也出现低温带，此时无法通过温度来排出该可疑泄漏点，就需要通过步骤5充气后测温来确定该可疑泄漏点是否发生泄漏。

通过上述检查确定了T6与T10上侧的可疑泄漏点发生了泄漏，在完成对各可疑泄漏点进行排查后，执行步骤6。

步骤6，将热电阻固定在已经确定的泄漏点下方的主检测孔内，热电阻穿过主检测孔水平插入空分冷箱内，测量低温带内经过泄漏点正下方的直线上的多个点的温度，通过观察低温带直径的扩大速度判断泄漏点的泄漏速度，具体方法是：间隔0.5天～3天，具体间隔时间根据泄漏程度和泄漏介质确定，测量参考点到泄漏点竖直下方的点的水平距离R，参考点的温度为-100℃，随着泄漏点的逐渐泄漏，泄漏介质在珠光砂中逐渐扩散，低温带的直径会随之逐渐扩大，所以参考点-100℃到泄漏点竖直下方的点的距离R会随着泄漏时间的延长逐渐增大，当R的增长速度大于100mm/天，说明泄漏速度非常快，就需要对该泄漏点进行堵漏处理。当然参考点的距离可以在区别于空分冷箱内正常温度的区间任意选取。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于：在步骤1中，如果有相邻两个以上的可疑泄漏点竖向距离小于100mm，则只在最下端的可疑泄漏点下方开设主检测孔，如果有相邻两个以上的可疑泄漏点的水平距离小于100mm，则只在多个可疑泄漏点下方的中间开设主检测孔；这样如果通过主检测孔检测不到泄漏介质，就能够说明这一组的相邻两个以上的可疑泄漏点都没有发生泄漏，就能够直接将一组相邻的管线排除，提高了检测效率。

当相邻两个以上的可疑泄漏点所在管线内的流动介质不同时，利用热电阻检测完温度后，制作取样管5，取样管5前端封堵且外壁上环向布置多个取样孔6，取样管5通过球阀2和主检测孔水平插入空分冷箱内，在热电阻逐次插入的深度位置分别取出气体样品进行分析，记录气体中的氧含量；如果所述低温带内氧含量分布均匀，则将相邻两个以上的可疑泄漏点中的气氧或液氧可疑泄漏点排除，低温带内氧含量小于低温带周围的氧含量，则将相邻两个以上的可疑泄漏点中的液氮可疑泄漏点排除。提高检测效率，快速定位泄漏点，同时降低工人工作量，减少在空分冷箱壁板上开设主检测孔的数量，保证空分冷箱的密封性。其他方法同实施例1。

本发明还可以以结霜区中心为圆心，在空分冷箱内划设一个半径为2m的弧形泄漏区域。同时本发明还可以结合该可疑泄漏点所在管线仪表显示及DCS，如果该可疑泄漏点所在管线仪表显示不正常，出现排气断续现象，DCS显示不正常，可以确定该可疑泄漏点处发生泄漏；如果该可疑泄漏点所在管线仪表显示正常，DCS正常，排除该可疑泄漏点，尤其是在可疑泄漏点所在管线为气态介质时。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种空分冷箱泄漏点在线定位方法，其特征在于：

根据空分冷箱内部结构布置，以结霜区的中心为边界中点向两侧分别移动2m，垂直向空分冷箱内移动4m划设一个16㎡的泄漏区域；将空分冷箱内泄漏区域上方管线上的各处易泄漏点作为可疑泄漏点，由下向上依次对各可疑泄漏点进行排查；

在对各可疑泄漏点进行排查后，将测温装置固定在已经确定的泄漏点下方的主检测孔内，测量穿过低温带的直线上的多个点的温度，通过观察低温带的扩散速度判断泄漏点的泄漏速度。

2.根据权利要求1所述的空分冷箱泄漏点在线定位方法，其特征在于：所述对可疑泄漏点进行排查的具体步骤为：

步骤1，在一个可疑泄漏点的下方30～100mm处的空分冷箱壁上开设主检测孔并通过密封装置密封；

步骤2，通过主检测孔和密封装置检测该可疑泄漏点下方的初始温度，检测可疑泄漏点下方周围区域是否形成阶梯式低温扩散的低温带；

如果存在低温带，且低温带的最低温度小于等于该可疑泄漏点所在管线内的流动介质的温度，执行步骤3；否则排除该可疑泄漏点；

所述的低温带为温度小于-70℃的区域；

步骤3，判断可疑泄漏点下方的温度范围：如果该可疑泄漏点下方的温度与该可疑泄漏点所在管线内的流动介质在空分冷箱内的温度相符，执行步骤4；否则执行步骤5；

步骤4，在可疑泄漏点的上方30～100mm处的空分冷箱壁上开设副检测孔并通过密封装置密封，穿过副检测孔和密封装置检测该可疑泄漏点上方的周围区域是否形成阶梯式低温扩散的低温带；

如果不存在低温带，或者存在低温带，但低温带的最低温度大于空分冷箱内液态介质的最高温度，则确定该可疑泄漏点处发生泄漏，结束查找；否则执行步骤5；

步骤5，测量分析可疑泄漏点周围的氧含量，或者向该可疑泄漏点所在管线充气后测温，确定该可疑泄漏点是否发生泄漏。

3.根据权利要求2所述的空分冷箱泄漏点在线定位方法，其特征在于：步骤1中所述开设主检测孔具体包括以下步骤：

步骤101，在空分冷箱壁板上加工一个直径为2～5mm的盲孔，盲孔的深度小于空分冷箱壁板厚度的2～4mm；

步骤102，分多次对盲孔进行扩孔，将盲孔扩大至直径为10～15mm；

步骤103，用直径3～5mm的钻头钻通盲孔底部；

步骤104，分多次进行扩孔，最后扩大至直径为15～20mm的主检测孔。

4.根据权利要求2所述的空分冷箱泄漏点在线定位方法，其特征在于：步骤2中所述检测可疑泄漏点下方周围区域是否形成阶梯式低温扩散的低温带的方法是：将热电阻通过密封装置和主检测孔水平插入空分冷箱内，间隔100mm～500mm逐次推进插入深度，并在每次深度位置上保持10～20min后，记录该深度位置对应的初始温度；

步骤4中所述检测可疑泄漏点上方的周围区域是否形成阶梯式低温扩散的低温带的具体方法为：将热电阻通过密封装置和副检测孔水平插入空分冷箱内，间隔100mm～500mm逐次推进插入深度，并在每次深度位置上保持10～20min后，记录该深度位置对应的温度。

5.根据权利要求2所述的空分冷箱泄漏点在线定位方法，其特征在于：步骤5中所述向可疑泄漏点所在管线充气后测温的方法是：向可疑泄漏点所在管线内充入与管线内流动介质相同的介质气体，然后再次穿过主检测孔和密封装置检测可疑泄漏点下方的温度，与步骤2中检测的初始温度对比，如果充气后所记录的各深度位置对应的温度大于其初始温度，则确定该可疑泄漏点发生泄漏，否则排除该可疑泄漏点。

6.根据权利要求2所述的空分冷箱泄漏点在线定位方法，其特征在于：步骤5中所述测量分析可疑泄漏点周围的氧含量的方法是：制作取样管（5），取样管（5）前端封堵且外壁上环向布置多个取样孔（6），取样管（5）通过密封装置和主检测孔水平插入空分冷箱内，间隔100mm～500mm逐次推进插入深度，分别取出气体样品进行分析，记录气体中的氧含量，如果氧含量在经过低温带最低温度点后逐渐增加，且温度在-90～-120℃时氧含量在75%以上，可以确定该可疑泄漏点发生氧泄漏，否则排除该可疑泄漏点。

7.根据权利要求1所述的空分冷箱泄漏点在线定位方法，其特征在于：所述通过观察低温带的扩散速度判断泄漏点的泄漏速度的具体方法是：间隔0.5～3天，测量参考点到泄漏点竖直下方的点的距离R，参考点的温度为-100～-130℃中的一个固定值，当R的增长速度大于100mm/天，需要对该泄漏点进行堵漏处理。

8.根据权利要求2所述的空分冷箱泄漏点在线定位方法，其特征在于：在所述步骤1中，如果有相邻两个以上的可疑泄漏点竖向距离小于100mm，则只在最下端的可疑泄漏点下方开设主检测孔，如果有相邻两个以上的可疑泄漏点的水平距离小于100mm，则只在多个可疑泄漏点下方的中间开设主检测孔；

当相邻两个以上的可疑泄漏点所在管线内的流动介质不同时，制作取样管（5），取样管（5）前端封堵且外壁上环向布置多个取样孔（6），取样管（5）通过密封装置和主检测孔水平插入空分冷箱内，间隔100mm～500mm逐次推进插入深度，分别取出气体样品进行分析，记录气体中的氧含量；如果所述低温带内氧含量分布均匀，则将该相邻两个以上的可疑泄漏点中的气氧或液氧可疑泄漏点排除，低温带内氧含量小于低温带周围的氧含量，则将该相邻两个以上的可疑泄漏点中的液氮可疑泄漏点排除。

9.根据权利要求2、4~6、8任一项所述的空分冷箱泄漏点在线定位方法，其特征在于：所述密封装置包括冷箱加固板（1）和球阀（2），冷箱加固板（1）中部开设有螺纹孔，冷箱加固板（1）密封固定在空分冷箱的壁板上，穿过螺纹孔开设所述主检测孔，球阀（2）螺纹连接在螺纹孔处，热电阻穿过球阀（2）插入空分冷箱内测量温度；所述的热电阻外侧滑动套有一个卡套接头（4），卡套接头（4）螺纹连接在球阀（2）的外端。