CN108224097A - 一种天然气管道泄漏报警系统和检测方法 - Google Patents

一种天然气管道泄漏报警系统和检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种天然气管道泄漏报警系统，安装在调压站加热装置中的天然气管道上，包括数据采集单元(4)，数据处理单元(5)，数据反馈单元(8)和动作执行单元(9)，所述数据采集单元(4)安装在所述天然气管道的进、出口处。一种天然气管道泄漏检测方法应用于天然气管道泄漏报警系统，通过天然气管道中流量和管道进出口压力存在的关系，以实现在不同流量运行时均能利用压力的方法，及时准确地检测出天然气管道中泄漏的问题。

Description

一种天然气管道泄漏报警系统和检测方法
技术领域
本发明涉及天然气输配行业中管道检漏设备，具体的说是一种调压站加热装置中天然气管道泄漏报警系统和检测方法。
背景技术
天然气作为优质、高效、清洁能源，已经被广泛的应用于我们的日常生产活动中。在天然气输配过程中，经过绝热节流降压过程中会发生焦耳·汤姆逊效应，温度急剧下降，降温过大时会发生天然气管道的冻堵现象，采用加热装置以提高管道中的天然气温度，是目前常用的解决措施。在加热装置中的天然气管道会发生泄露的情况，天然气泄漏且处于加热装置的密闭空间内，危险性较大。因此，采用一定的技术措施能及时、准确地发现天然气泄漏并及时关闭阀门发出报警信号，对控制天然气管道泄漏，减少生命财产损失有重要的意义。
现阶段加热装置中天然气管道的检漏方法主要是安装传感器法，利用传感器中的气敏元件对天然气中的气体较为敏感的特性，来检测天然气管道的泄漏。利用安装传感器检测天然气管道泄漏的方法，成本较高且受到安装环境，气敏元件使用寿命的限制。同时，现阶段利用管道进出口压力的变化也可以用来检测天然气管道泄漏，但是只能针对管道中天然气流量固定的情况下。当天然气管道在不同流量下运行时，就不能有效的鉴别出管道中天然气是否存在泄漏的情况。
发明内容
为解决上述问题，突破现有方法的局限性，只针对管网中天然气流量固定的情况，本发明提供了一种调压站加热装置中天然气管道泄漏报警系统和检测方法。本发明通过天然气管道中流量和管道进出口压力存在的关系，以实现在不同流量运行时均能利用压力的方法，及时准确地检测出天然气管道中泄漏的问题。具体技术方案如下：
一种天然气管道泄漏报警系统，安装在调压站加热装置中的天然气管道上，包括数据采集单元，数据处理单元，数据反馈单元和动作执行单元，所述数据采集单元安装在所述天然气管道的进、出口处，其中，
所述数据处理单元与数据采集单元连接，接收或发送数据；所述数据处理单元将数据采集单元的数据处理后转换成电信号输出到数据反馈单元；
所述数据反馈单元将接受到的数据返回到数据处理单元)，或动作执行单元。
进一步，所述数据采集单元包括温度变送器、压力变送器，流量变送器。
进一步，所述数据处理单元包括算法模块和数据转换模块，所述数据转换模块将算法模块中的数据转换成电信号输出到数据反馈单元。
进一步，所述动作执行单元包括电磁阀和报警装置，所述电磁阀安装在所述天然气管道的进口处。
一种天然气管道泄漏检测方法应用于天然气管道泄漏报警系统，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：在调压站加热装置中天然气管道上进出口的设置数据采集点，
利用数据采集单元采集压力、流量、温度参数；
步骤二：利用压力流量的函数关系绘制出压力、流量的函数图像，将其作为基础数据；
步骤三：将实测的流量，压力数据经过数据处理单元的计算分析后，与基础数据比较；
步骤四：数据反馈单元判断是否满足基础数据；
步骤五：若满足重复步骤三；
步骤六：若数据偏离基础数据，动作执行单元启动。
进一步，所述步骤二中压力流量的函数关系为:
进一步，Zm为天然气在管道的压缩因子式中B,C为维里系数，R为理想气体常数。
进一步，所述
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
本发明对加热装置中天然气管道泄漏报警系统和检测方法，可以在管道中不同天然气流量下，利用天然气管道中流量、压力的关系来检测天然气管道是否泄漏，并分析对比后向电磁阀和报警装置发出信号。同时，本发明对于调压站加热装置中天然气管道较为复杂的情况下同样适用，扩大了天然气管道的泄漏检测范围，节省了天然气公司的运营成本。
附图说明
图1为本发明天然气管道泄漏检测方法的流程示意图；
图2为本发明的天然气管道泄漏报警系统中电磁阀和数据采集单元安装位置示意图；
图3是本发明的天然气管道泄漏报警系统的安装图；
图4是本发明的天然气管道泄漏报警系统的结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述。
加热装置中的天然气管道有时会发生泄露，利用加热装置中天然气管道进出口压力可以来检测管道是否泄露。本发明正是基于上述利用加热装置中天然气管道进出口压力来检测天然气管道泄漏的技术方案。
如图1所示，在调压站加热装置中天然气管道上进出口的设置数据采集点，利用数据采集单元4采集压力、流量、温度参数。在管道未发生泄漏时，利用数据采集装置4，对数据采集点(图2中A、B点位置)，每隔一定时间在管网不同流量运行时，采集加热装置中天然气管道进出口的压力、流量、温度参数。
利用压力流量的函数关系绘制出压力、流量的函数图像，将其作为基础数据库的基础数据。然后，将实测的流量，压力数据经过数据处理单元5的计算分析后，与基础数据库中的函数图像的基础数据比较。数据反馈单元8判断是否与基础数据产生偏差。
若该数据偏离基础数据，则通过天然气管道泄漏报警系统向电磁阀(图2中C点位置)发送开启的指令。若数据满足基础数据库，则继续将实测的流量，压力数据经过数据处理单元5的计算分析后，与基础数据库中的函数图像比较。
压力-流量的函数关系为:其中Q为管道中天然气流量(m3/s)，P1为加热装置中天然气管道进口压力(Pa)，P2为加热装置中天然气管道出口压力(Pa)，Tm为天然气管道中的平均温度Zm为天然气在管道的压缩因子式中B,C为维里系数，R为理想气体常数8.314J/(mol*K)，Pm为加热装置中天然气管道的平均压力式中其中P0标准大气压(Pa),λ为天然气管道的摩擦阻力系数,d为天然气管道内径(m),ρ0为标准状态下下天然气的密度(kg/Nm3),T0为标准状态绝对温度(273.15K),Z0为天然气标准状态下的压缩因子,L为加热装置中天然气管道的计算长度(m)。
利用压力和流量间的公式检测天然气泄露的技术的基础之上，可以如图3-4中的天然气管道泄漏报警系统来实现对管道不同流量下天然气泄漏报警的目的。天然气管道泄漏报警系统，安装在调压站加热装置中的天然气管道上，包括数据采集单元4，数据处理单元5，数据反馈单元8，动作执行单元9，用于管道在不同流量运行时，实现对天然气发生泄漏时的快速报警。数据采集单元4包括温度变送器3，压力变送器2，流量变送器1。数据采集单元4安装在所述天然气管道的进、出口处。数据处理单元5包括算法模块6和数据转换模块7。数据反馈单元8是将数据处理单元中的数据与基础数据库中的数据分析处理后输出信号到动作执行单元9；所述动作执行单元9包括电磁阀10和报警装置11。其中，数据采集单元4分别与压力变送器2、流量变送器1、温度变送器3连接，分别用于采集调压站加热装置中天然气管道上进出口的压力、流量、温度参数；数据处理单元5与算法模块6，数据反馈单元8连接，用于对接收到的实测数据通过压力-流量的公式关系分析处理并输出到算法模块6；数据反馈单元8与数据处理单元5，数据转换模块7，动作执行单元9连接，用于对接收到的数据与基础数据库做对比分析。动作执行单元9与数据反馈单元8，电磁阀10，报警装置11连接，用于接收到数据反馈单元8中的信号时，启动电磁阀10和报警装置11。其中，数据处理单元5可向数据采集单元4发送信号采集数据，并根据接收到的实测压力、流量数据分析处理后输出到算法模块6。数据反馈单元8中接收到来自数据转换模块7的信号后，如果符合基础数据库中的压力、流量函数曲线，则向数据处理单元5发送电信号，数据处理单元5将信号转发到数据采集单元4，重新采集数据。如果不符合基础数据库中的压力-流量函数曲线，表明加热装置中天然气管道发生泄漏，则向动作执行单元9发送信号，启动电磁阀10和报警装置11。即在管网未发生泄漏时，利用数据采集装置在相同的间隔时间内采集多组管道进出口的流量、压力、温度数据，并通过管道中流量、压力间的公式绘制出压力、流量的函数曲线，作为基础数据库。将采集装置中的实测压力、流量数据分析处理后与基础数据库作比较，若偏离基础数据库，则通过智能控制报警系统向电磁阀和报警器发送开启的指令。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种天然气管道泄漏报警系统，安装在调压站加热装置中的天然气管道上，其特征在于，包括数据采集单元(4)，数据处理单元(5)，数据反馈单元(8)和动作执行单元(9)，所述数据采集单元(4)安装在所述天然气管道的进、出口处，其中，
所述数据处理单元(5)与数据采集单元(4)连接，接收或发送数据；所述数据处理单元(5)将数据采集单元(4)的数据处理后转换成电信号输出到数据反馈单元(8)；
所述数据反馈单元(8)将接受到的数据返回到数据处理单元(5)，或动作执行单元(9)。
2.如权利要求1所述的天然气管道泄漏报警系统，其特征在于，所述数据采集单元(4)包括温度变送器(3)、压力变送器(2)，流量变送器(1)。
3.如权利要求1所述的天然气管道泄漏报警系统，其特征在于，所述数据处理单元(5)包括算法模块(6)和数据转换模块(7)，所述数据转换模块(7)将算法模块(6)中的数据转换成电信号输出到数据反馈单元(8)。
4.如权利要求1所述的天然气管道泄漏报警系统，其特征在于，所述动作执行单元(9)包括电磁阀(10)和报警装置(11)，所述电磁阀(10)安装在所述天然气管道的进口处。
5.一种天然气管道泄漏检测方法应用于如权利要求1-4所述其一的天然气管道泄漏报警系统，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：在调压站加热装置中天然气管道上进出口的设置数据采集点，利用数据采集单元(4)采集压力、流量、温度参数；
步骤二：利用压力流量的函数关系绘制出压力、流量的函数图像，将其作为基础数据；
步骤三：将实测的流量，压力数据经过数据处理单元(5)的计算分析后，与基础数据比较；
步骤四：数据反馈单元(8)判断是否满足基础数据；
步骤五：若满足重复步骤三；
步骤六：若数据偏离基础数据，动作执行单元(9)启动。
6.如权利要求5所述的天然气管道泄漏检测方法，其特征在于，所述步骤二中压力流量的函数关系为:
7.如权利要求6所述的天然气管道泄漏检测方法，其特征在于，Zm为天然气在管道的压缩因子式中B,C为维里系数，R为理想气体常数。
8.如权利要求6所述的天然气管道泄漏检测方法，其特征在于，所述
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