CN107906374A - 一种阀门内漏检测装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明还公开了一种阀门内漏检测装置及系统，应用传感器阵列技术，并综合采用专家数据库、数字滤波、RMS(均方根)/ASL(平均电平)/能量积分、平滑滤波、经验模态分解等信号处理方式对信号进行综合的分析计算，可以对阀门内漏进行判断并精确定位，系统不仅可以对新装和已经安装阀门进行检测，通过不断地积累不同管径、不同压力、不同背景噪声情况下，不同泄漏量的信号特征参数，还可以估计阀门的泄漏量。

Description

一种阀门内漏检测装置及系统

技术领域

本发明涉及本发明涉及一种输气管道阀门内漏的在线实时检测装置及系统。

背景技术

目前，工业生产中大量使用储存和输送气体的管道，而连接并控制这些管道中气体运动的是各种各样的阀门，例如对石油化工等工业中各种管道、储油罐、储气罐上的卸压阀、隔离阀和旁通阀以及工厂中蒸汽管道中的疏水阀等。阀门是石化工业自动控制系统及安全防护系统中的核心执行元件，被称为石化工业的“咽喉”。阀门的性能和状态不仅会影响到石化工业生产质量和安全，而且对企业的能源效率有较大影响。

阀门内泄漏原因可能有以下几点：阀门密封的结构设计不合理或制造及装配精度达不到要求；阀门安装未按要求施工而使其承受过大的力；施工过程中有焊渣，沙子，金属屑等杂质进入阀腔内，使密封效果受到影响；在制造、运输或安装的某一过程中未按标准规定要求去执行。

阀门发生内泄漏的危害极大，会对工艺设备的安全运行有着重大的影响，容易造成突发的恶性事故，严重时会造成火灾和中毒事故，影响周边环境的生产安全。

目前对于阀门内泄漏的检测方法主要有人工检测、红外检测、压力检测，声发射检测等，其中声发射技术作为一种新型无损检测技术得到了越来越多的重视。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种阀门内漏检测装置及系统，实现阀门内漏的实时精确检测。

为实现上述目的，本发明公开了如下技术方案：

一种阀门内漏检测装置，包括现场单元、中心控制单元、连接现场单元和中心控制单元的通讯结构：

所述现场单元包括声波传感器、前置放大器、采集传输设备，声波传感器包括设置在被检测阀门周围的第一传感器组和设置在阀门上下游的第二传感器组，声波传感器将声发射信号转换为电荷信号发送至前置放大器进行信号放大和滤波转换为电压信号，输入到采集传输设备；所述采集传输设备包括采集模块和通信模块，采集模块对采集的信号进行初步数字信号处理，包括数字滤波计算；

通信模块负责把采集到的声波数据发送到中心控制单元；

所述中心控制单元包括计算机以及安装在计算机上中心控制软件，中心控制软件包括用户界面模块、数据库模块、信号处理模块、通讯模块，用户界面模块负责显示系统所控制区域所有阀门的状态信息；数据库模块保存阀门相关的历史数据，至少包括阀门的噪声数据、开关数据；信号处理模块主要负责对阀门泄漏信号的处理和识别；通讯模块主要负责和现场单元的的通信模块进行通信，接收声波信号和发送控制信息。

在进一步的技术方案中，所述声波传感器接收声波的频率最高为1MHz。

在进一步的技术方案中，所述第一传感器组采用阵列方式布置在阀门周围，第二传感器组线性布置在阀门的上下游。

在进一步的技术方案中，所述第一传感器组采用圆形或者方形矩阵的方式布置在阀门周围。

在进一步的技术方案中，所述通信模块使用包括RS232、RS485或者光纤在内的有线传输接口，或者采用包括4G、WiFi在内的无线传输技术。

本发明还公开了一种阀门内漏检测系统，包括：

用户界面模块，显示所控制区域的状态信息及控制方式；

数据库模块，保存阀门相关的历史数据，包括阀门的噪声数据、开关数据；

信号处理模块，主要负责对阀门泄漏信号的处理和识别，包括基于TDOA的传感器阵列定位技术，并综合采用包括专家数据库、数据滤波、RMS/ASL/能量积分、平滑滤波、经验模态分解在内的信号处理方式对信号进行综合的分析计算；

通讯模块，主要负责和现场单元的通信模块进行通信，接收声波信号和发送控制信息。

本发明公开的一种阀门内漏检测装置及系统，具有以下有益效果：

本发明应用传感器阵列技术，并综合采用专家数据库、数字滤波、RMS(均方根)/ASL(平均电平)/能量积分、平滑滤波、经验模态分解等信号处理方式对信号进行综合的分析计算，可以对阀门内漏进行判断并精确定位，系统不仅可以对新装和已经安装阀门进行检测，通过不断地积累不同管径、不同压力、不同背景噪声情况下，不同泄漏量的信号特征参数，还可以估计阀门的泄漏量。

附图说明

图1为本发明实施例现场布置示意图。

图2为本发明实施例传感器布置方式示意图。

图3为本发明实施例阀门上下游安装传感器检测示意图。

其中：

1-阀体外壳，2-声波传感器，3-阀芯，4-阀门。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

本发明的核心是提供一种阀门内漏检测装置及系统，实现阀门内漏的实时精确检测。

一种阀门内漏检测装置，包括现场单元、中心控制单元、连接现场单元和中心控制单元的通讯结构：

见图1，所述现场单元可以是固定安装在阀门上，也可以是便携的可移动仪器。现场单元包括声波传感器、前置放大器、采集传输设备，声波传感器包括设置在被检测阀门周围的第一传感器组和设置在阀门上下游的第二传感器组，声波传感器对阀门处的声波进行放大滤波、存储、数字处理。声波传感器将声发射信号转换为电荷信号发送至前置放大器进行信号放大和滤波转换为电压信号，输入到采集传输设备；所述采集传输设备包括采集模块和通信模块，采集模块对采集的信号进行初步数字信号处理，采集传输设备根据现场条件，提供有线和无线的通讯连接方式，可以有多种选择。不低于200K的采样率，且采样率可以通过控制命令调整，采样精度不低于14位，可以在连续模式、命令触发模式、周期模式、按键触发模式工作，要求功耗较低。

所述通信模块负责把采集到的声波数据发送到中心控制单元；

所述中心控制单元包括计算机以及安装在计算机上中心控制软件，中心控制软件包括用户界面模块、数据库模块、信号处理模块、通讯模块，用户界面模块负责显示系统所控制区域所有阀门的状态信息；数据库模块保存阀门相关的历史数据，至少包括阀门的噪声数据、开关数据；信号处理模块主要负责对阀门泄漏信号的处理和识别；通讯模块主要负责和现场单元的的通信模块进行通信，接收声波信号和发送控制信息。中心控制单元接收现场单元传输回来的数据，进行存储，进一步处理，通过传感器阵列技术，并综合采用相应的数据处理方式对信号进行综合的分析计算，可以对阀门内漏进行判断并精确定位，系统不仅可以对新装和已经安装阀门进行检测，通过不断地积累不同管径、不同压力、不同背景噪声情况下，不同泄漏量的信号特征参数，可以估计阀门泄漏量。

中心控制单元通过分析处理采集系统发送的数据，来判断是否有泄漏发生一件泄漏发生的位置，整套系统连续采集现场数据，实时进行判断，当阀门发生内漏时，可以及时发出报警。

中心控制单元是整个系统的显示、操作、控制、处理中心。可采用高配置的数据服务器主机，采用专家数据库、数字滤波、RMS(均方根)/ASL(平均电平)/能量积分、平滑滤波、经验模态分解等信号处理方式和阵列技术对信号进行分析处理，通过不断的测试，设置阀门内漏的门槛，综合上下游声波传感器的信号，判断阀门是否发生内漏。

在本发明的一种实施例中，所述声波传感器接收声波的频率最高为1MHz。

在本发明的一种实施例中，所述第一传感器组采用阵列方式布置在阀门周围，第二传感器组线性布置在阀门的上下游1米左右安装。

在本发明的一种实施例中，所述第一传感器组采用圆形或者方形矩阵的方式布置在阀门周围。

在本发明的一种实施例中，所述通信模块使用包括RS232、RS485或者光纤在内的有线传输接口，或者采用包括4G、WiFi在内的无线传输技术。

本发明在使用过程中，在被检测阀门周围，按圆阵或者方阵的方式，布置声波传感器。以圆阵的方式为例，以阀门的内部球心为圆心，以阀体最大外径为直径，将传感器安装于阀体上，或者采用工装将传感器卡在阀体上，布置原则是能够保证声波传感器可以采集阀门内漏时发出的声音，如图2，声波传感器2呈圆阵安装在阀体外壳1上。同时，在阀门上下游1米左右处各安装一个声波传感器，采集阀门上下游的声波信号，如图3，在阀门4的上下游的安装声波传感器2。对于新装阀门，可以确定在安装时是没有内敛的，现场单元安装好之后，将采集到的信号进行处理，存入该阀门对应数据库，作为该阀门的背景数据。现场单元每隔一定周期采集阀门信号，经处理后的数据存入该阀门对应数据库，并和该阀门的数据库中的历史数据进行对比，并由中心控制单元对相当长时间的数据进行综合分析比较，来判断是否有内漏发生。而对于已经投用阀门，不能确定是否泄漏，根据前述声发射信号的特征、声波传播的衰减规律，测试阀门和阀门上下游1米左右的声发射信号，如果上、下游的声发射信号小于阀门上的声发射信号，则可以确定阀门发生内漏；通过不断积累不同管径、不同压力、不同背景噪声情况下，不同泄漏量的信号特征参数，可以估计阀门的泄漏量。

本发明还公开了一种阀门内漏检测系统，包括：

用户界面模块，显示所控制区域的状态信息及控制方式；

数据库模块，保存阀门相关的历史数据，包括阀门的噪声数据、开关数据；

信号处理模块，主要负责对阀门泄漏信号的处理和识别，包括基于TDOA的传感器阵列定位技术，并综合采用包括专家数据库、数据滤波、RMS/ASL/能量积分、平滑滤波、经验模态分解在内的信号处理方式对信号进行综合的分析计算；

通讯模块，主要负责和现场单元的通信模块进行通信，接收声波信号和发送控制信息。

本申请的阀门内漏检测系统，在阀门发生泄漏时，能及时快速的发出报警提示，使得相关部门能够及时采取措施，减少事故造成的危害。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，而非对其限制；应当指出，尽管参照上述各实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改和替换，并不使相应的技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种阀门内漏检测装置，其特征在于，包括现场单元、中心控制单元、连接现场单元和中心控制单元的通讯结构：

所述现场单元包括声波传感器、前置放大器、采集传输设备，声波传感器包括设置在被检测阀门周围的第一传感器组和设置在阀门上下游的第二传感器组，声波传感器将声发射信号转换为电荷信号发送至前置放大器进行信号放大和滤波转换为电压信号，输入到采集传输设备；所述采集传输设备包括采集模块和通信模块，采集模块对采集的信号进行初步数字信号处理，包括数字滤波计算；

通信模块负责把采集到的声波数据发送到中心控制单元；

所述中心控制单元包括计算机以及安装在计算机上中心控制软件，中心控制软件包括用户界面模块、数据库模块、信号处理模块、通讯模块，用户界面模块负责显示系统所控制区域所有阀门的状态信息；数据库模块保存阀门相关的历史数据，至少包括阀门的噪声数据、开关数据；信号处理模块主要负责对阀门泄漏信号的处理和识别；通讯模块主要负责和现场单元的的通信模块进行通信，接收声波信号和发送控制信息。

2.根据权利要求1所述的一种阀门内漏检测装置，其特征在于，所述声波传感器接收声波的频率最高为1MHz。

3.根据权利要求1所述的一种阀门内漏检测装置，其特征在于，所述第一传感器组采用阵列方式布置在阀门周围，第二传感器组线性布置在阀门的上下游。

4.根据权利要求3所述的一种阀门内漏检测装置，其特征在于，所述第一传感器组采用圆形或者方形矩阵的方式布置在阀门周围。

5.根据权利要求1所述的一种阀门内漏检测装置，其特征在于，所述通信模块使用包括RS232、RS485或者光纤在内的有线传输接口，或者采用包括4G、WiFi在内的无线传输技术。

6.一种阀门内漏检测系统，其特征在于，包括：

用户界面模块，显示所控制区域的状态信息及控制方式；

数据库模块，保存阀门相关的历史数据，包括阀门的噪声数据、开关数据；

信号处理模块，主要负责对阀门泄漏信号的处理和识别，包括基于TDOA的传感器阵列定位技术，并综合采用包括专家数据库、数据滤波、RMS/ASL/能量积分、平滑滤波、经验模态分解在内的信号处理方式对信号进行综合的分析计算；

通讯模块，主要负责和现场单元的通信模块进行通信，接收声波信号和发送控制信息。