CN106838627A - 一种多传感器热网泄漏预警监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多传感器热网泄漏预警监测系统，包括参考温度传感器、参考电导传感器、管道泄漏预警监测仪、出口流量传感器、出口压力传感器、供热管道、进口压力传感器、进口流量传感器、出口电导传感器、管道温度监测单元和进口电导传感器；利用多传感器协同监测技术，采集热网管道内部进出口压力、流量数据，管道下方温度、电导数据，环境参考温度、电导数据，并利用温度、电导突变量和梯度差值，进出口压力、流量差值判断热网运行状态；在热网发生渗漏或泄漏时，能够有效识别出热网泄漏状态，减小不必要能源浪费。本发明是一种新型热网泄漏预警监测技术，为推动热网运行优化与热网改造具有重要意义。

Description

一种多传感器热网泄漏预警监测系统

技术领域：

本发明属于热网运行泄漏监测设备技术领域，具体涉及一种多传感器热网泄漏预警监测系统。

背景技术：

目前我国经济快速发展，人民生活质量日益提升，集中供热凭借其节能效果好、效率高、便于管理控制等优点，成为我国北方大部分城市的主要供暖方式。自然情况下热网管道会因温度变化而发生热胀冷缩现象，为了补偿热网管道热胀冷缩，供热管道每隔一段距离需安装补偿装置。管道补偿装置又由于施工安装工艺和自然腐蚀等因素，是热网最容易发生泄漏的地方。热网一旦发生渗漏或泄漏，将对人民生活和热能安全生产带来很大不便，因泄漏造成供热中断事故将会给国家带来巨大的经济损失和能源浪费。通常热网发生微小过程极为隐蔽，很难通过人工巡检方式发现，同时热网微小泄露容易引发热网大规模泄露。因此，开发一种能够实时、不间断热网运行状态在线预警监测系统，成为国内外众多学者的研究热点。目前，国内外热网监测技术分为直间和间接两种方法，直接法是将传感器安装在管道内部，主要有超声、涡流等技术，间接法主要利用热网供、回水之间压力数据差异，利用计算机模拟出热网运行状态，间接法主要有压力梯度和泄漏测距等技术。现有的关于热网泄漏预警监测系统存在以下缺陷和不足：(1)现有热网监测缺乏一种成型热网泄漏预警监测设备，大部分监测设备停留在实验室阶段，并未在工业现场安装应用；(2)现有热网大部分未安装泄漏预警监测装置，热网日常运行主要依靠人工巡检，缺少一种泄漏定位精度高，且能够连续、实时监测热网运行状态的设备；(3)现有技术中的热网泄漏预警监测方法单一，并未将直接法和间接法结合起来对热网运行状态进行监测，同时不能够及时发现热网微小渗漏状态。

发明内容：

本发明的目的是针对现有热网泄漏预警监测系统中存在的不足，提供了一种多传感器热网泄漏预警监测系统，其能够有效识别出热网泄漏或微小渗漏状态，避免了人工巡检的盲目性，同时采用多传感器协同监测原理，降低因热网渗漏导致的供热中断事故，为热网安全、经济运行保驾护航。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案来实现：

一种多传感器热网泄漏预警监测系统，包括管道泄漏预警监测仪以及分别与管道泄漏预警监测仪的输入端连接的参考温度传感器、参考电导传感器、出口流量传感器、出口压力传感器、进口压力传感器、进口流量传感器、出口电导传感器、管道温度监测单元和进口电导传感器；其中，

所述参考温度传感器和参考电导传感器置于供热管道附近，且监测参数不受供热管道泄漏后热介质的影响，所述管道泄漏预警监测仪埋置于供热管道正上方，所述供热管道出口处装设出口流量传感器和出口压力传感器，所述供热管道进口处装设进口压力传感器和进口流量传感器，所述供热管道出口正下方装设出口电导传感器，所述供热管道进口正下方装设进口电导传感器，所述管道温度监测单元敷设于供热管道正下方。

本发明进一步的改进在于，所述参考温度传感器、参考电导传感器、出口流量传感器、出口压力传感器、进口压力传感器、进口流量传感器、出口电导传感器、管道温度监测单元和进口电导传感器依次经屏蔽电缆穿管后与管道泄漏预警监测仪接口相连，所述管道泄漏预警监测仪用于采集各温度、电导、压力和流量传感器实时运行参数，并经4G无线模块传输至数据监测中心，所述参考温度传感器和参考电导传感器用于采集供热管道附近环境自然温度，为整个泄漏预警监测系统提供参考温度、电导，所述出口流量传感器和出口压力传感器用于采集供热管道出口压力和流量数据，所述进口压力传感器和进口流量传感器用于采集供热管道进口压力和流量数据，所述出口电导传感器和进口电导传感器用于采集供热管道下方电导数据，所述管道温度监测单元用于监测供热管道下方温度数据。

本发明进一步的改进在于，所述管道温度监测单元包括紫铜管以及依次相接设置在紫铜管内的第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器、第五温度传感器、第六温度传感器、第七温度传感器、第八温度传感器、第九温度传感器和第十温度传感器。

本发明进一步的改进在于，紫铜管内还设置有用于填充紫铜管内间隙的石英砂。

本发明进一步的改进在于，所述出口电导传感器的数量和进口电导传感器的数量均为一个或者多个。

本发明进一步的改进在于，供热管道在正常运行状态时，出口电导传感器、进口电导传感器和管道温度监测单元各温度传感器所监测的数据趋于稳定状态，当供热管道发生渗漏或泄漏时，供热介质在自然重力的作用下导致供热管道下方出口电导传感器、进口电导传感器和管道温度监测单元任一温度传感器所监测的数据发生突变，若该突变大于设定温度、电导突变量门槛值，管道泄漏预警监测仪发出管道突变量预警信号，再进一步判断所述出口电导传感器、进口电导传感器与参考电导传感器监测数据之间的梯度差值，判断所述管道温度监测单元任一温度传感器与参考温度传感器监测数据的梯度差值，若该温度、电导梯度差值大于设定门槛值，管道泄漏预警监测仪发出管道梯度差值预警信号，确认供热管道发生泄漏。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供的一种多传感器热网泄漏预警监测系统，包括管道泄漏预警监测仪以及分别与管道泄漏预警监测仪的输入端连接的参考温度传感器、参考电导传感器、出口流量传感器、出口压力传感器、进口压力传感器、进口流量传感器、出口电导传感器、管道温度监测单元和进口电导传感器；供热管道正常运行时，压力监测区域内所述出口压力传感器与进口压力传感器所监测数据之间差值为0，流量监测区域内所述出口流量传感器与进口流量传感器所监测数据之间差值为0，供热管道发生泄漏时，压力监测区域内所述出口压力传感器与进口压力传感器所监测数据之间差值迅速增大，当压力差值大于设定压力差值门槛时，管道泄漏预警监测仪发出压力差动预警信号，流量监测区域内所述出口流量传感器与进口流量传感器所监测数据之间差值迅速增大，当该流量差值大于设定流量差值门槛时，管道泄漏预警监测仪发出流量差动预警信号，进一步确认供热管道发生泄漏。概括来说，本发明具有以下几处优点：

1、本发明利用管道内外温度、电导、流量和压力传感器直接和间接协同检测原理，解决热网无监测预警技术难题，降低热网因泄漏而发生的供热中断事故概率。

2、本发明利用温度、电导突变量和梯度差值，流量和压力差动监测原理，能够有效识别出热网渗漏或泄漏状态，同时多种监测原理相结合，能够避免系统发生误报、漏报现象。

3、本发明可替代传统热网人工巡检方式，进一步降低热网运行成本，为热网日常运行、调度、泄漏定位提供决策依据。

4、本发明可在一条热网管线多个易泄漏点进行泄漏预警监测，能够实时分析整条管线的运行状态，并保证热网在供暖期内安全可靠地运行。

综上所述，本发明利用供热管道的温度、电导率突变量和梯度差值协同检测方法，管道压力、流量差动协同检测方法，有效识别出供热管道发生渗漏或泄漏等异常运行情况，具有泄漏预警监测精度高、系统安装方便、能够快速、准确识别出热网的跑冒滴漏状态的优点，适用于热力、石油、化工、冶金等工业管道领域。

附图说明：

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本发明内部结构示意图。

图中：1-参考温度传感器；2-参考电导传感器；3-管道泄漏预警监测仪；4-出口流量传感器；5-出口压力传感器；6-供热管道；7-进口压力传感器；8-进口流量传感器；9-出口电导传感器；10-管道温度监测单元；11-进口电导传感器；10-1-第一温度传感器；10-2-第二温度传感器；10-3-第三温度传感器；10-4-第四温度传感器；10-5-第五温度传感器；10-6-第六温度传感器；10-7-第七温度传感器；10-8-第八温度传感器；10-9-第九温度传感器；10-10-第十温度传感器。

具体实施方式：

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

如图1所示，本发明所述的一种多传感器热网泄漏预警监测系统，包括参考温度传感器1、参考电导传感器2、管道泄漏预警监测仪3、出口流量传感器4、出口压力传感器5、进口压力传感器7、进口流量传感器8、出口电导传感器9、管道温度监测单元10和进口电导传感器11；其中，所述参考温度传感器1和参考电导传感器2置于供热管道6附近，且监测参数不受供热管道6的影响，所述管道泄漏预警监测仪3埋置于供热管道6正上方，所述供热管道6出口处装设出口流量传感器4和出口压力传感器5，所述供热管道6进口处装设进口压力传感器7和进口流量传感器8，所述供热管道6出口正下方装设出口电导传感器9，所述供热管道6进口正下方装设进口电导传感器11，所述管道温度监测单元10敷设于供热管道6正下方。

本实施例中，所述参考温度传感器1、参考电导传感器2、出口流量传感器4、出口压力传感器5、进口压力传感器7、进口流量传感器8、出口电导传感器9、管道温度监测单元10和进口电导传感器11依次经屏蔽电缆穿管后与管道泄漏预警监测仪3接口相连，所述管道泄漏预警监测仪3用于采集各温度、电导、压力和流量传感器实时运行参数，并经4G无线模块传输至数据监测中心，所述参考温度传感器1和参考电导传感器2用于采集供热管道6附近环境自然温度，为整个泄漏预警监测系统提供参考温度、电导，且不受热网泄漏后热介质的影响，所述出口流量传感器4和出口压力传感器5用于采集供热管道6出口压力和流量数据，所述进口压力传感器7和进口流量传感器8用于采集供热管道6进口压力和流量数据，所述出口电导传感器9和进口电导传感器11用于采集供热管道6下方电导数据，所述管道温度监测单元10用于监测供热管道6下方温度数据。

如图2所示，本实施例中，所述管道温度监测单元10包括紫铜管以及依次相接设置在紫铜管内的第一温度传感器10-1、第二温度传感器10-2、第三温度传感器10-3、第四温度传感器10-4、第五温度传感器10-5、第六温度传感器10-6、第七温度传感器10-7、第八温度传感器10-8、第九温度传感器10-9和第十温度传感器10-10，选用的紫铜管具有热传导率高和耐腐蚀性的优点，所述第一温度传感器10-1至第十温度传感器10-10均匀放置在管道温度监测单元10中的紫铜管内，同时用石英砂填充整个紫铜管，所述管道温度监测单元10中紫铜管能够避免各温度传感器受到管道恶劣环境的影响，所述出口电导传感器9和进口电导传感器11均由一个或多个电导传感器组成。

本发明在使用时，所述供热管道6正常运行时，所述出口电导传感器9、进口电导传感器11和管道温度监测单元10各温度传感器所监测的数据趋于稳定状态，当所述供热管道6发生渗漏或泄漏时，供热介质在自然重力的作用下导致供热管道6下方出口电导传感器9、进口电导传感器11和管道温度监测单元10任一温度传感器所监测的数据发生突变，若该突变大于设定温度、电导突变量门槛值，管道泄漏预警监测仪3发出管道突变量预警信号，再进一步判断所述出口电导传感器9、进口电导传感器11与参考电导传感器2监测数据之间的梯度差值，判断所述管道温度监测单元10任一温度传感器与参考温度传感器1监测数据的梯度差值，若该温度、电导梯度差值大于设定门槛值，管道泄漏预警监测仪3发出管道梯度差值预警信号，确认供热管道6发生泄漏；供热管道6正常运行时，压力监测区域内所述出口压力传感器5与进口压力传感器7所监测数据之间差值为0，流量监测区域内所述出口流量传感器4与进口流量传感器8所监测数据之间差值为0，供热管道6发生泄漏时，压力监测区域内所述出口压力传感器5与进口压力传感器7所监测数据之间差值迅速增大，当压力差值大于设定压力差值门槛时，管道泄漏预警监测仪3发出压力差动预警信号，流量监测区域内所述出口流量传感器4与进口流量传感器8所监测数据之间差值迅速增大，当该流量差值大于设定流量差值门槛时，管道泄漏预警监测仪3发出流量差动预警信号，进一步确认供热管道6发生泄漏。

本实施例中，利用供热管道6的温度、电导率突变量和梯度差值协同检测方法，管道压力、流量差动协同检测方法，有效识别出供热管道6发生渗漏或泄漏等异常运行情况，并为热网稳定运行和信息化管理提供数据依据。所述一种多传感器热网泄漏预警监测系统可应用在石油、化工、冶金等管道监测领域。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (6)

1.一种多传感器热网泄漏预警监测系统，其特征在于，包括管道泄漏预警监测仪(3)以及分别与管道泄漏预警监测仪(3)的输入端连接的参考温度传感器(1)、参考电导传感器(2)、出口流量传感器(4)、出口压力传感器(5)、进口压力传感器(7)、进口流量传感器(8)、出口电导传感器(9)、管道温度监测单元(10)和进口电导传感器(11)；其中，

所述参考温度传感器(1)和参考电导传感器(2)置于供热管道(6)附近，且监测参数不受供热管道(6)泄漏后热介质的影响，所述管道泄漏预警监测仪(3)埋置于供热管道(6)正上方，所述供热管道(6)出口处装设出口流量传感器(4)和出口压力传感器(5)，所述供热管道(6)进口处装设进口压力传感器(7)和进口流量传感器(8)，所述供热管道(6)出口正下方装设出口电导传感器(9)，所述供热管道(6)进口正下方装设进口电导传感器(11)，所述管道温度监测单元(10)敷设于供热管道(6)正下方。

2.根据权利要求1所述的一种多传感器热网泄漏预警监测系统，其特征在于，所述参考温度传感器(1)、参考电导传感器(2)、出口流量传感器(4)、出口压力传感器(5)、进口压力传感器(7)、进口流量传感器(8)、出口电导传感器(9)、管道温度监测单元(10)和进口电导传感器(11)依次经屏蔽电缆穿管后与管道泄漏预警监测仪(3)接口相连，所述管道泄漏预警监测仪(3)用于采集各温度、电导、压力和流量传感器实时运行参数，并经4G无线模块传输至数据监测中心，所述参考温度传感器(1)和参考电导传感器(2)用于采集供热管道(6)附近环境自然温度，为整个泄漏预警监测系统提供参考温度、电导，所述出口流量传感器(4)和出口压力传感器(5)用于采集供热管道(6)出口压力和流量数据，所述进口压力传感器(7)和进口流量传感器(8)用于采集供热管道(6)进口压力和流量数据，所述出口电导传感器(9)和进口电导传感器(11)用于采集供热管道(6)下方电导数据，所述管道温度监测单元(10)用于监测供热管道(6)下方温度数据。

3.根据权利要求1所述的一种多传感器热网泄漏预警监测系统，其特征在于，所述管道温度监测单元(10)包括紫铜管以及依次相接设置在紫铜管内的第一温度传感器(10-1)、第二温度传感器(10-2)、第三温度传感器(10-3)、第四温度传感器(10-4)、第五温度传感器(10-5)、第六温度传感器(10-6)、第七温度传感器(10-7)、第八温度传感器(10-8)、第九温度传感器(10-9)和第十温度传感器(10-10)。

4.根据权利要求3所述的一种多传感器热网泄漏预警监测系统，其特征在于，紫铜管内还设置有用于填充紫铜管内间隙的石英砂。

5.根据权利要求1所述的一种多传感器热网泄漏预警监测系统，其特征在于，所述出口电导传感器(9)的数量和进口电导传感器(11)的数量均为一个或者多个。

6.根据权利要求1所述的一种多传感器热网泄漏预警监测系统，其特征在于，供热管道(6)在正常运行状态时，出口电导传感器(9)、进口电导传感器(11)和管道温度监测单元(10)各温度传感器所监测的数据趋于稳定状态，当供热管道(6)发生渗漏或泄漏时，供热介质在自然重力的作用下导致供热管道(6)下方出口电导传感器(9)、进口电导传感器(11)和管道温度监测单元(10)任一温度传感器所监测的数据发生突变，若该突变大于设定温度、电导突变量门槛值，管道泄漏预警监测仪(3)发出管道突变量预警信号，再进一步判断所述出口电导传感器(9)、进口电导传感器(11)与参考电导传感器(2)监测数据之间的梯度差值，判断所述管道温度监测单元(10)任一温度传感器与参考温度传感器(1)监测数据的梯度差值，若该温度、电导梯度差值大于设定门槛值，管道泄漏预警监测仪(3)发出管道梯度差值预警信号，确认供热管道(6)发生泄漏。