CN107588331A

CN107588331A - 一种多功能管道泄漏监测实验平台

Info

Publication number: CN107588331A
Application number: CN201710822641.9A
Authority: CN
Inventors: 罗利佳; 柳智洋; 包士毅; 丁无极; 张家祥; 谢礼阳; 胡彪
Original assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Current assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority date: 2017-09-13
Filing date: 2017-09-13
Publication date: 2018-01-16

Abstract

本发明公开了一种多功能管道泄漏监测实验平台，其特征在于，包括输气输水装置、与输气输水装置连接的管道架构系统及用于控制输气输水装置与管道架构系统的计算机控制系统，所述输气输水装置包括输气装置及与输气装置并联的输水装置，所述管道架构系统包括模拟泄漏检测管道、设置在模拟泄漏检测管道上的监测系统模块及用于模拟泄漏检测管道环境模拟的玻璃箱；本发明的有益效果是，通过将模拟泄漏检测管道设置在玻璃箱内来模拟气体、液体管道在埋地、水下、露天不同环境下的泄漏并进行监测；实现了相同管段在不同环境下的寿命及可靠性的研究。

Description

一种多功能管道泄漏监测实验平台

技术领域

本发明涉及管道泄漏监测领域，具体涉及一种多功能管道泄漏监测实验平台。

背景技术

管道输送具有成本低、效率高、损耗低、稳定性好、适应复杂地形、气候等优点，随着工业管道的逐步发展，对工作在不同环境下的管道运行状态的监测和安全维护也愈发重要。在各种检测技术的不断发展的同时，需要一种实验室条件下能进行多环境、多管段的泄漏监测模拟的实验平台，对监测系统进行优化改进以提高定位的反应时间和精度。

现有的大部分实验室搭建的管道泄漏模拟平台只能模拟单一环境下某一管段处液体介质或者气体介质的泄漏，实验台的适用范围较小，模拟针对的工作环境较为单一，而服役中工业管路的工作环境多变、管路布置复杂，需要一种能进行不同工作环境、不同管段的管道泄漏模拟的监测平台。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了设计合理的一种多功能的管道泄漏监测平台。

本发明的技术方案如下：

一种多功能管道泄漏监测实验平台，其特征在于，包括输气输水装置、与输气输水装置连接的管道架构系统及用于控制输气输水装置与管道架构系统的计算机控制系统，所述输气输水装置包括输气装置及与输气装置并联的输水装置，所述管道架构系统包括模拟泄漏检测管道、设置在模拟泄漏检测管道上的监测系统模块及用于模拟泄漏检测管道环境模拟的玻璃箱。

所述的一种多功能管道泄漏监测实验平台，其特征在于，所述输气装置包括空气压缩机、高压储气瓶及用于连接空气压缩机与高压储气瓶的第一输气软管，所述第一输气软管上在位于空气压缩机与高压储气瓶之间的位置处设有第一电动闸阀，所述第一输气软管上在靠近出气口位置处设有第一气体单向阀，所述高压储气瓶上设有第一压力表；所述输水装置包括水槽、水泵及用于连接水槽与水泵的第一输液软管，所述第一输液软管上在位于水槽与水泵之间位置处设有第二电动闸阀，所述第一输液软管上在靠近出液口位置处设有第一液体单向阀。

所述的一种多功能管道泄漏监测实验平台，其特征在于，所述模拟泄漏检测管道一端设有输入软管，并通过输入软管与输气输水装置连接，所述输入软管上设有第一单向阀，所述输入软管上在位于第一单向阀下方设有第一止回阀；所述模拟泄漏检测管道另一端设有输出软管，所述输出软管上设有第二单向阀，所述输出软管末端通过三通分别连接设置第二输气软管及第二输液软管，所述第二输液软管末端与水槽连通，所述第二输液软管上设有第四电动闸阀，所述第二输气软管与外界大气连通，所述第二输气软管上设有第三电动闸阀。

所述的一种多功能管道泄漏监测实验平台，其特征在于，所述模拟泄漏检测管道通过可伸缩支架固定在玻璃箱中，且整根模拟泄漏检测管道分为四段，包括第Ⅰ段管道、第Ⅱ段管道，第Ⅲ段管道，第Ⅳ段管道，所述第Ⅰ段管道、第Ⅱ段管道，第Ⅲ段管道，第Ⅳ段管道相互之间分别通过法兰固定连接，所述第Ⅰ段管道上设有第一温度传感器及第一压力传感器，所述第Ⅱ段管道上开设有用于模拟泄漏点的小孔，所述第Ⅲ段管道上设有第二温度传感器及第二压力传感器。

所述的一种多功能管道泄漏监测实验平台，其特征在于，所述模拟泄漏检测管道上的第Ⅱ段管道的管径能够进行相应改变，从而实现对异径管道的监测。

所述的一种多功能管道泄漏监测实验平台，其特征在于，所述玻璃箱内通过盛放土壤来模拟埋地管道，或通过盛放水、设置造波机来模拟海底管道，或直接模拟露天管道。

所述的一种多功能管道泄漏监测实验平台，其特征在于，所述第Ⅱ段管道上设有三通管、弯管或直管，且小孔开设在三通管、弯管或直管上。

本发明的有益效果是：

1）通过将模拟泄漏检测管道设置在玻璃箱内来模拟气体、液体管道在埋地、水下、露天不同环境下的泄漏并进行监测；实现了相同管段在不同环境下的寿命及可靠性的研究。

2）通过在模拟泄漏检测管道上设置三通管、弯管、直管来模拟气体、液体管道的三通、弯管、直管段不同位置处的泄漏进行监测；实现了不同管段在相同环境下的寿命及可靠性的研究。

3）通过对模拟泄漏检测管道的管径进行改变，实现了对气体、液体管道在相同管段相同工作环境下异径管道的可靠性与寿命进行研究。

4）通过在管道上设置压力传感器及温度传感器对气体、液体管道正常工作管路与泄漏管路的温度与压力的差异进行分析；提高了实验的准确性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的弯管监测结构示意图；

图3为本发明的直管监测结构示意图；

图中：1-空气压缩机，2-第一输气软管，3-第一电动闸阀，4-高压储气瓶、5-第一压力表，6-第一气体单向阀，7-水槽，8-第一输液软管，9-第二电动阀，10-水泵，11-第一液体单向阀，12-输入软管，13-第一单向阀，14-第一止回阀，15-模拟泄漏检测管道，16-第一温度传感器，17-第一压力传感器，18-小孔，19-法兰，20-第二温度传感器，21-第二压力传感器，22-监测系统模块，23-玻璃箱，24-第二单向阀，25-输出软管，26-第二输气软管，27-第三电动闸阀，28-第二输液软管，29-第四电动闸阀。

具体实施方式

以下结合说明书附图，对本发明作进一步描述。

如图1-3所示，一种多功能管道泄漏检测平台，包括输气输水装置、管道架构系统、玻璃箱、监测系统模块和计算机控制系统，具体包括空气压缩机1、第一输气软管2、第一电动闸阀3、高压储气瓶4、第一压力表5、第一气体单向阀6、水槽7、第一输液软管8、第二电动阀9、水泵10、第一液体单向阀11、输入软管12、第一单向阀13、第一止回阀14、模拟泄漏检测管道15、第一温度传感器16、第一压力传感器17、小孔18、法兰19、第二温度传感器20、第二压力传感器21、监测系统模块22、玻璃箱23、第二单向阀24、输出软管25、第二输气软管26、第三电动闸阀27、第二输液软管28、第四电动闸阀29。空气压缩机1通过第一输气软管2与第一电动闸阀3连接，第一电动闸阀3通过第一输气软管2与高压储气瓶4连接，第一压力表5与高压储气瓶3连接，高压储气瓶4通过第一气体单向阀6与第一输气软管2连接，第一输气软管2连接三通，水槽7通过第一输液软管8与第二电动闸阀9连接，第二电动闸阀9通过第一输液软管8与水泵10连接，水泵通过第一液体单向阀11与第一输液软管8连接，第一输液软管8连接三通，三通处的流体通过输入软管12与第一单向阀13连接，第一单向阀13通过输入软管12与第一止回阀14连接，第一止回阀14与模拟泄漏检测管道15连接，所述模拟泄漏检测管道15分成四段，包括第Ⅰ段管道、第Ⅱ段管道、第Ⅲ段管道、第Ⅳ段管道，分别由法兰连接，第一温度传感器16、第一压力传感器17安装在模拟泄漏检测管道15的第Ⅰ段管道，第Ⅱ段管道处三通可替换为弯管或直管，第二温度传感器20、第二压力传感器21安装在第Ⅲ段管道，第Ⅳ段管道通过第二单向阀24与输出软管25相连，输出软管25分成两路，一路由第三电动闸阀26控制的第二输气软管27将气体排掉，另一路由第四电动闸阀28控制的第二输液软管29将液体回流到水槽7。

可伸缩支架由减振材料制作，支架将模拟泄漏检测管道15固定在玻璃箱23中，还能减轻介质泄漏产生的微小振动对监测效果的影响，实验过程中可根据需要调整高度和位置。

本发明的工作原理如下：

当需要监测气体介质的管道泄漏时，由计算机控制系统控制关闭第二电动闸阀9，打开第一电动闸阀3，气体由空气压缩机1进入第一输气软管2，再经第一电动闸阀2进入到高压储气瓶1中，再经第一气体单向阀6进入到管道架构系统的输入软管12中；当需要监测液体介质的管道泄漏时，由计算机控制关闭第一电动闸阀3，打开第二电动闸阀9，水槽7中在水泵10作用下经第二电动闸阀9进入第一输液软管8，再经第一液体单向阀11进入到管道架构的输入软管12中；管道架构系统中的介质经第一单向阀13、第一止回阀14进入到被可伸缩支架固定在玻璃箱23中的模拟泄漏检测管道15，模拟泄漏检测管道15分成四段，在实验中，第Ⅰ段管道模拟正常管路，第Ⅱ段管道处开小孔18来模拟泄漏点，第Ⅲ段管道模拟泄漏点后的管路，其中第Ⅱ段管道处设置三通管，并在三通管上开小孔18来模拟泄漏点，保持玻璃箱23所模拟的环境不变，将三通管替换成直管或者弯管，完成不同管段在相同环境下的寿命及可靠性的研究；通过改变第Ⅱ段管道的管路的直径，完成异径管道的可靠性与寿命的监测；保持管路架构不变，改变玻璃箱23模拟的环境，在玻璃箱23中铺设土壤来模拟埋地管道泄漏监测，土壤深度可根据实验要求调整，玻璃箱23中盛放水、其旁放置造波机来模拟海底管道泄漏监测，直接模拟露天管道的泄漏监测，可以完成相同管段在不同环境下的寿命及可靠性的研究；介质离开模拟泄漏检测管道15，进入输出软管25，经第二单向阀24分成两路，当为气体介质时，由计算机控制系统控制关闭第四电动闸阀29，打开第三电动闸阀28，气体介质排出；当为液体介质时，由计算机控制关闭第三电动闸阀28，打开第四电动闸阀29，液体介质回流到水槽7；计算机控制系统可控制电动闸阀的开闭，记录温度传感器与压力传感器的读数，并对监测系统模块22传输的信号进行处理与解调，定位泄露点。

Claims

1.一种多功能管道泄漏监测实验平台，其特征在于，包括输气输水装置、与输气输水装置连接的管道架构系统及用于控制输气输水装置与管道架构系统的计算机控制系统，所述输气输水装置包括输气装置及与输气装置并联的输水装置，所述管道架构系统包括模拟泄漏检测管道（15）、设置在模拟泄漏检测管道（15）上的监测系统模块（22）及用于模拟泄漏检测管道（15）环境模拟的玻璃箱（23）。

2.根据权利要求1所述的一种多功能管道泄漏监测实验平台，其特征在于，所述输气装置包括空气压缩机（1）、高压储气瓶（4）及用于连接空气压缩机（1）与高压储气瓶（4）的第一输气软管（2），所述第一输气软管（2）上在位于空气压缩机（1）与高压储气瓶（4）之间的位置处设有第一电动闸阀（3），所述第一输气软管（2）上在靠近出气口位置处设有第一气体单向阀（6），所述高压储气瓶（4）上设有第一压力表（5）；所述输水装置包括水槽（7）、水泵（10）及用于连接水槽（7）与水泵（10）的第一输液软管（8），所述第一输液软管（8）上在位于水槽（7）与水泵（10）之间位置处设有第二电动闸阀（9），所述第一输液软管（8）上在靠近出液口位置处设有第一液体单向阀（11）。

3.根据权利要求1所述的一种多功能管道泄漏监测实验平台，其特征在于，所述模拟泄漏检测管道（15）一端设有输入软管（12），并通过输入软管（12）与输气输水装置连接，所述输入软管（12）上设有第一单向阀（13），所述输入软管（12）上在位于第一单向阀（13）下方设有第一止回阀（14）；所述模拟泄漏检测管道（15）另一端设有输出软管（25），所述输出软管（25）上设有第二单向阀（24），所述输出软管（25）末端通过三通分别连接设置第二输气软管（26）及第二输液软管（28），所述第二输液软管（28）末端与水槽（7）连通，所述第二输液软管（28）上设有第四电动闸阀（29），所述第二输气软管（26）与外界大气连通，所述第二输气软管（26）上设有第三电动闸阀（27）。

4.根据权利要求1所述的一种多功能管道泄漏监测实验平台，其特征在于，所述模拟泄漏检测管道（15）通过可伸缩支架固定在玻璃箱（23）中，且整根模拟泄漏检测管道（15）分为四段，包括第Ⅰ段管道、第Ⅱ段管道，第Ⅲ段管道，第Ⅳ段管道，所述第Ⅰ段管道、第Ⅱ段管道，第Ⅲ段管道，第Ⅳ段管道相互之间分别通过法兰（19）固定连接，所述第Ⅰ段管道上设有第一温度传感器（16）及第一压力传感器（17），所述第Ⅱ段管道上开设有用于模拟泄漏点的小孔（18），所述第Ⅲ段管道上设有第二温度传感器（20）及第二压力传感器（21）。

5.根据权利要求4所述的一种多功能管道泄漏监测实验平台，其特征在于，所述模拟泄漏检测管道（15）上的第Ⅱ段管道的管径能够进行相应改变，从而实现对异径管道的监测。

6.根据权利要求1所述的一种多功能管道泄漏监测实验平台，其特征在于，所述玻璃箱（23）内通过盛放土壤来模拟埋地管道，或通过盛放水、设置造波机来模拟海底管道，或直接模拟露天管道。

7.根据权利要求4所述的一种多功能管道泄漏监测实验平台，其特征在于，所述第Ⅱ段管道上设有三通管、弯管或直管，且小孔（18）开设在三通管、弯管或直管上。