CN105547414A - 一种输气管道监控系统及其监控方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于液位测量领域，主要涉及对密闭容器内液位进行测量的一种系统和方法，尤其涉及一种输气管道监控系统及其监控方法。一种输气管道监控系统，包括：气体传感器，气体传感器包括对特定气体敏感的气敏器件，气敏器件在检测到特定气体时产生检测信号；发声器，设置在输气管道一侧的管壁上，用于向管壁发射声波；管道另一侧的管壁上设有音频检测装置；通信装置，连接到所述气体传感器和音频检测装置，将检测到的气体信号和音频信号发射给监控中心。本发明无需改变现有管路结构，无介质泄漏风险，不影响管线清管等作业。

Description

一种输气管道监控系统及其监控方法
技术领域
本发明属于液位测量领域，主要涉及对密闭容器内液位进行测量的一种系统和方法，尤其涉及一种输气管道监控系统及其监控方法。
背景技术
天然气管道在一定条件下会产生积液，积液占据一部分管道截面，减小了气体的有效输送截面积，导致管输效率降低，在一定温度条件下还有可能会形成水合物，造成冰堵事故。对于高含硫和二氧化碳的气体集输管道，积液的存在还会加速管线腐蚀，造成管线穿孔，引发泄漏，甚至导致中毒事故。定期清管是减少管内积液的有效和通常采用的方法，而确定清管周期和制定清管方案，需要知道管内积液的多少，即需要对管内积液量进行测量。
中国发明专利CN1155809C公开了一种采用伽马射线测量管道积液量技术。射线方法不足之处在于：射线在钢制管壁中衰减剧烈，需要对管线开孔以布置射线源仓，不能对已建好的集输管线积液量进行非介入式检测，此外，该类方法还存在辐射风险。
超声波广泛应用于储罐等密闭容器液位的检测，传统超声液位液位测量方法工作原理是采用时差法，由超声波发射探头发出超声波，在介质中传播，遇到气液界面后被反射，由接收探头接收反射回波。利用超声波在介质中的传播时间和超声波声速计算其传播距离，从而得到液位高度。当容器内温度、压力发生变化，或容器内气液相介质组分改变时，声速也将发生变化，很难保证液位测量精度。
中国发明专利100434906C公开了一种自校正式超声波液位测量装置，为进行声速校正需要在被测容器内部安装一固定反射环，并非真正意义上的非介入式测量方法。
天然气管道压力高、输送介质易燃易爆，高含硫天然气还有剧毒，为保证安全，杜绝介质泄漏隐患，要求采用的积液测量方法不能改变现有管线结构，只能在管外壁进行非介入式测量。
综上所述，现有管道积液测量技术，通常为介入式测量方法，需要对现有管道进行改造，无法满足正在运行的天然气管线积液检测的需要。
发明内容
针对上述现有技术存在的缺陷和不足，本发明的目的在于提出一种非介入式管道积液监测系统和方法，无需声速校正，不受管道内气液相组分以及温度、压力等参数影响，且不改变现有管路结构，即可实现对管内积液高度的快速测量。
为了实现上述技术目的，本发明采用以下具体技术方案：
一种输气管道监控系统，包括：
气体传感器，安装于输气管道内，用于检测输气管道内气体浓度，生成气体浓度信号并发送；
发声器，设置在输气管道一侧的管壁上，用于向管壁发射声波；管道另一侧的管壁上设有音频检测装置，所述音频检测装置用于接收所述发声器发出的声音并将其转化为音频信号；
通信装置，用于接收实际气体浓度信号和实际音频信号，并将实际气体浓度信号和实际音频信号发射给监控中心；
监控中心，所述监控中心内具有气体浓度信号预设值和音频信号预设值；
监控中心获取通信装置发来的实际气体浓度信号和实际音频信号，将实际气体浓度信号与气体浓度预设值进行对比；
将实际音频信号与音频预设值进行比较；
当判断所述实际气体浓度信号与气体浓度预设值不一致、或者实际音频信号与音频预设值不一致，则发出报警。
所述发声器设置在输气管道内产生积液的低洼处所对应的管道外壁上。
所述发声器为固定频率发声器。
还包括隔音罩，所述隔音罩为环形，套接在所述输气管道的外部，并覆盖所述发声器及音频检测装置。
所述隔音罩与输气管道管壁之间设有密封胶。
所述密封胶为环氧树脂密封胶或绝缘密封胶。
一种输气管道监控方法，采用所述的输气管道监控系统进行监控；该方法包括如下步骤：
步骤一、预先在监控中心内存储并设置气体浓度监控信息表、以及所述音频检测装置检测到的音频信息表；
所述气体浓度监控信息表中记录有气体浓度预设值；
所述音频信息表中记录有当输气管道内积液量允许最大值时音频检测装置检测到的音频预设值；
步骤二、监控中心获取通信装置发来的实际气体浓度信号和实际音频信号，将实际气体浓度信号与气体浓度监控信息表中记录的气体浓度预设值进行对比；
将实际音频信号与音频信息表中记录的音频预设值进行比较；
当判断所述实际气体浓度信号与气体浓度预设值不一致、或者实际音频信号与音频预设值不一致，则发出报警。
还包括湿度计，所述湿度计周期性地监测管道内湿度并生成湿度信号传递给所述通信装置。
本发明与国内外现有技术相比，具有如下特点：
(1)为非介入式积液测量方法，无需在管壁上开孔，不会对管线强度造成破坏，无泄漏风险，尤其适合输送腐蚀性、有毒性介质管线内部积液监测；
(2)不受管道内气液相介质的组成，以及温度、压力等参数影响，无需进行声速校正；
(3)所需能量微小，不会引发安全问题，防爆性能好；
(4)无运动部件，无压力损失，维护成本低；
(5)不影响管线清管等正常作业。
附图说明
图1是本发明输气管道监控系统的结构示意图；
其中，1为输气管；2为发声器；3为音频检测装置；4为通信装置；5为监控中心；6为隔音罩。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
一种输气管道监控系统，包括：
气体传感器，安装于输气管道内，用于检测输气管道内气体浓度，生成气体浓度信号并发送；
发声器，设置在输气管道一侧的管壁上，用于向管壁发射声波；管道另一侧的管壁上设有音频检测装置，所述音频检测装置用于接收所述发声器发出的声音并将其转化为音频信号；
通信装置，用于接收所述气体浓度信号和所述音频信号，并将上述两个信号发射给监控中心；
监控中心，所述监控中心接收所述通信装置传输的实际气体浓度信号和所述实际音频信号后与监控中心内得预设值进行比较，当判断所述实际气体浓度信号与气体浓度预设值不一致、或者所述实际音频信号与音频预设值不一致，发出警报。
作为本实施例的进一步优选方案，所述发声器设置在输气管道内产生积液的低洼处所对应的管道外壁上。
所述发声器为固定频率发声器。
一种所述输气管道监控系统的监控方法，采用所述的输气管道监控系统进行监控；该方法包括如下步骤：
一种输气管道监控方法，采用所述的输气管道监控系统进行监控；该方法包括如下步骤：
步骤一、预先在监控中心内存储并设置所述气体浓度监控信息表、以及所述音频检测装置检测到的音频信息表；
所述气体浓度监控信息表中记录有气体浓度预设值；
所述音频信息表中记录有当输气管道内积液量允许最大值时音频检测装置检测到的音频预设值；
步骤二、监控中心获取通信装置发来的实际气体浓度信号和实际音频信号，将实际气体浓度信号与气体浓度监控信息表中记录的气体浓度预设值进行对比；
将实际音频信号与音频信息表中记录的音频预设值进行比较；
当判断所述实际气体浓度信号与气体浓度预设值不一致、或者实际音频信号与音频预设值不一致，则发出报警。
实施例2
本实施例相对于实施例来说增加了适度计，所述湿度计周期性地监测管道内湿度并生成湿度信号传递给所述通信装置，通信装置在将信号传递给监控中心，监控中心内预设有允许的湿度最大值，当湿度计检测到的适度信号超过该湿度最大值时，监控中心发出警报。
实施例3
本实施例相对于前述两个实施例，还包括隔音罩，所述隔音罩为环形，套接在所述输气管道的外部，并覆盖所述发声器及音频检测装置。
在装有发声器及音频检测装置的输气管道的外部设置一个隔音罩，该隔音罩将外部杂音隔绝，使得音频检测装置所检测的音频信号更加准确，不受外部杂音干扰。

Claims (8)

1.一种输气管道监控系统，其特征在于，包括：
气体传感器，安装于输气管道内，用于检测输气管道内气体浓度，生成气体浓度信号并发送；
发声器，设置在输气管道一侧的管壁上，用于向管壁发射声波；管道另一侧的管壁上设有音频检测装置，所述音频检测装置用于接收所述发声器发出的声音并将其转化为音频信号；
通信装置，用于接收实际气体浓度信号和实际音频信号，并将实际气体浓度信号和实际音频信号发射给监控中心；
监控中心，所述监控中心内具有气体浓度信号预设值和音频信号预设值；
监控中心获取通信装置发来的实际气体浓度信号和实际音频信号，将实际气体浓度信号与气体浓度预设值进行对比；
将实际音频信号与音频预设值进行比较；
当判断所述实际气体浓度信号与气体浓度预设值不一致、或者实际音频信号与音频预设值不一致，则发出报警。
2.根据权利要求1所述的输气管道监控系统，其特征在于，所述发声器设置在输气管道内产生积液的低洼处所对应的管道外壁上。
3.根据权利要求1所述的输气管道监控系统，其特征在于，所述发声器为固定频率发声器。
4.根据权利要求1所述的输气管道监控系统，其特征在于，还包括隔音罩，所述隔音罩为环形，套接在所述输气管道的外部，并覆盖所述发声器及音频检测装置。
5.根据权利要求4所述的输气管道监控系统，其特征在于，所述隔音罩与输气管道管壁之间设有密封胶。
6.根据权利要求5所述的输气管道监控系统，其特征在于，所述密封胶为环氧树脂密封胶或绝缘密封胶。
7.一种输气管道监控方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的输气管道监控系统进行监控；该方法包括如下步骤：
步骤一、预先在监控中心内存储并设置气体浓度监控信息表、以及所述音频检测装置检测到的音频信息表；
所述气体浓度监控信息表中记录有气体浓度预设值；
所述音频信息表中记录有当输气管道内积液量允许最大值时音频检测装置检测到的音频预设值；
步骤二、监控中心获取通信装置发来的实际气体浓度信号和实际音频信号，将实际气体浓度信号与气体浓度监控信息表中记录的气体浓度预设值进行对比；
将实际音频信号与音频信息表中记录的音频预设值进行比较；
当判断所述实际气体浓度信号与气体浓度预设值不一致、或者实际音频信号与音频预设值不一致，则发出报警。
8.根据权利要求7所述的输气管道监控方法，其特征在于，还包括湿度计，所述湿度计周期性地监测管道内湿度并生成湿度信号传递给所述通信装置。
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