CN108799845A - 一种漏油检测装置及其漏油检测线缆及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种漏油检测装置及其漏油检测线缆及检测方法，该线缆包括吸油膨胀主体、嵌入所述吸油膨胀主体的光纤，和设置于所述吸油膨胀主体外周的至少两个用于径向限位的限位环；在膨胀状态下，处于相邻两所述限位环之间的所述吸油膨胀主体的外径，大于各所述限位环径向限位范围内的所述吸油膨胀主体的外径。该漏油检测线缆的检测稳定性较高，反应时间快，吸油膨胀橡胶吸收油品膨胀迅速，光纤信号传播速度快，且只对油品敏感，抗物理振动强，误报率较低，根据光传播速度能准确检测出发生渗漏位置，计算较为精确，位置检测精度较高，且漏油检测光缆操作简单。
Description
技术领域
本发明涉及漏油检测技术领域，尤其涉及一种用于漏油检测装置的漏油检测线缆。本发明还涉及一种包括该漏油检测线缆的漏油检测装置，和基于该漏油检测装置的检测方法。
背景技术
输油管道系统，即用于运送石油及石油产品的管道系统，主要由输油管线、输油站及其他辅助相关设备组成，是石油储运行业的主要设备之一，也是原油和石油产品最主要的输送设备，与同属于陆上运输方式的铁路和公路输油相比，管道输油具有运量大、密闭性好、成本低和安全系数高等特点。
在长期使用过程中，由于外界环境的侵蚀，输油管道或储油罐可能发生泄漏，泄漏事故不仅会造成资源浪费和环境污染，严重时还会引起火灾爆炸事故。因此，利用漏油检测装置进行输油管道或储油罐的泄露检测尤为重要。
现有典型的漏油检测线缆包括骨架，环绕在所述的骨架上的且呈间隔设置的两根检测线，两根检测线空隙中有反应套，反应套是溶胀件，反应套内壁设有导电层，溶胀件接触油品后膨胀与两根检测线接触形成回路。但是，现有漏油检测线缆容易受到挤压产生误报，检测线外因没有绝缘皮容易导致漏电危害，在易燃易爆环境中存在不安全因素。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于漏油检测装置的漏油检测线缆，以解决上述存在的至少一个问题，该目的是通过以下技术方案实现的。
为了实现上述目的，本发明提供一种漏油检测线缆，包括吸油膨胀主体、嵌入所述吸油膨胀主体的光纤，和设置于所述吸油膨胀主体外周的至少两个用于径向限位的限位环；
在膨胀状态下，处于相邻两所述限位环之间的所述吸油膨胀主体的外径，大于各所述限位环径向限位范围内的所述吸油膨胀主体的外径。
在漏油检测过程中，将线缆靠近待检测位置，若存在漏油，则吸油膨胀主体吸油膨胀；此时，处于限位环之下的位置在限位环的限制下不会变形或变形幅度较小，而相邻两个限位环之间的位置由于没有限位环的限制，能够根据吸油量正常形变，则造成限位环径向限位范围内的吸油膨胀主体的形变量小于其余没有限位环限制处的吸油膨胀主体的变形量；在膨胀形变过程中，光纤与吸油膨胀主体同步移动，可以理解的，在吸油膨胀主体变形量较大的位置，光纤向远离吸油膨胀主体的中心轴线的方向凸出，而在限位环限制下的部分，光纤保持不动或位移比较小，就导致了在轴向上光纤出现弯曲，使得激光可以通过照射发生形变的光纤而产生的散射光的反射光线，并根据发射时间计算渗漏的位置。该漏油检测线缆的检测稳定性较高，反应时间快，吸油膨胀橡胶吸收油品膨胀迅速，光纤信号传播速度快，且只对油品敏感，抗物理振动强，误报率较低，根据光传播速度能准确检测出发生渗漏位置，计算较为精确，位置检测精度较高，且漏油检测光缆操作简单。
进一步地，还包括嵌入所述吸油膨胀主体内的加强芯，所述加强芯沿所述吸油膨胀主体的长度方向延伸，且所述加强芯的中心轴线与所述吸油膨胀主体的中心轴线相重合。
进一步地，所述光纤的延伸方向与所述加强芯的延伸方向相平行，且所述光纤的中心轴线与所述加强芯的中心轴线在所述吸油膨胀主体的径向上具有预设距离。
进一步地，还包括覆盖于所述吸油膨胀主体外的防护网，且所述防护网的网孔大于油脂团的平均外径。
进一步地，所述防护网为金属网，且所述金属网在周向上部分覆盖所述吸油膨胀主体。
进一步地，各所述限位环形成于缠绕于所述吸油膨胀主体外的铁丝。
进一步地，所述吸油膨胀主体为吸油膨胀橡胶。
本发明还提供一种漏油检测装置，包括如上所述的漏油检测线缆和安装于所述光纤端头的光时域反射仪，所述光时域反射仪发射激光并接收激光在随所述吸油膨胀主体移动的光纤上的散射光和折射光。
本发明还提供一种漏油检测方法，利用光纤弯曲内部光线散射和折射返回的光检测是否有渗漏并计算渗漏的位置。
进一步地，激光在光纤内部传输时，若吸油膨胀主体碰到渗漏油品，则该段光纤会因膨胀而发生弯曲，激光在弯曲段的散射光会增强，该散射光会沿光纤背向传输回光时域反射仪，通过光时域反射仪的检测计算，即可判断是否有渗漏并定位渗漏点；
漏油点定位计算公式：其中，d是漏油点位置；c是真空光速；t是激光发射和接收到反射光的时间差；η是光纤的折射率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的漏油检测线缆一种具体实施方式的结构示意图；
图2为图1所示漏油检测线缆处于吸油膨胀状态下的主视图；
图3为图1所示漏油检测线缆处于自然状态下的主视图；
图4为图1所示漏油检测线缆处于吸油膨胀状态下的端面视图；
图5为图1所示漏油检测线缆处于自然状态下的端面视图。
附图标记说明
1-吸油膨胀主体
2-光纤
3-限位环
4-加强芯
5-防护网
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
如图1-图5所示，在一种具体实施方式中，本发明所提供的漏油检测线缆用于输油管道或储油罐等的漏油检测装置，为检测装置的主要检测件。该漏油检测线缆包括吸油膨胀主体1、嵌入所述吸油膨胀主体1的光纤2，和设置于所述吸油膨胀主体1外周的至少两个用于径向限位的限位环3；在膨胀状态下，处于相邻两所述限位环3之间的所述吸油膨胀主体1的外径，大于各所述限位环3径向限位范围内的所述吸油膨胀主体1的外径。可理解的，限位环3为宽度适当的环形结构，其径向限位范围是指压在环形结构下的部分，其余部分未处在限位范围内，能够自由变形，而处在径向限位范围内的部分在限位环3的阻止下无法自由变形，从而出现了在线缆长度方向上光纤2变形程度不同的情况。
具体地，上述光纤2是用来与其端部安装的光时域反射仪配合，以监测是否出现渗漏的检测元件，光纤2的直径可根据实际使用要求确定，例如可选用直径250um的光纤2；上述吸油膨胀主体1具体为吸油膨胀橡胶，用来吸收渗漏出来的油品并膨胀从而带动光纤2产生位移和形变，该吸油膨胀橡胶的直径为7mm左右，光纤2从吸油膨胀橡胶中穿出，且光纤2位置在距吸油膨胀橡胶的边缘1.5mm位置处。
上述吸油膨胀主体1为吸油膨胀橡胶，吸油膨胀橡胶(oil swellable rubber简称OSR)是一种新型的功能性吸油材料,是在传统橡胶基体上通过化学方法引入亲油性官能团或与亲油性组分共混制成的,为橡胶基体与非极性亲油组分的结合体，它具有橡胶的良好高弹性和耐压缩变形性,同时还具有吸油后体积迅速膨胀特点。
进一步地，为了提高线缆的强度，为吸油膨胀主体1提供固定和支撑作用，该线缆还包括嵌入所述吸油膨胀主体1内的加强芯4，所述加强芯4沿所述吸油膨胀主体1的长度方向延伸，且所述加强芯4的中心轴线与所述吸油膨胀主体1的中心轴线相重合。具体地，该加强芯4的直径可以为1900um左右，吸油膨胀主体1同心地包裹在加强芯4的外侧，光纤2则布置在加强芯4的旁侧。
为避免加强芯4与光纤2之间的互相干涉，保证光纤2检测的精确性和准确性，光纤2的延伸方向与所述加强芯4的延伸方向相平行，且所述光纤2的中心轴线与所述加强芯4的中心轴线在所述吸油膨胀主体1的径向上具有预设距离。
进一步地，该线缆还包括覆盖于所述吸油膨胀主体1外的防护网5，且所述防护网5的网孔大于油脂团的平均外径，该防护网5具有支撑和防护的作用，且上设网孔不会阻碍油脂渗透。应当理解的是，上述油脂团是指需要检测的油脂。
上述防护网5具体为金属网，且所述金属网在周向上部分覆盖所述吸油膨胀主体1。
具体地，为了方便安装，各所述限位环3形成于缠绕在所述吸油膨胀主体1外的铁丝，即铁丝在吸油膨胀主体1外缠绕若干圈，各圈分别形成一个限位环3。理论上，限位环3也可以为各个独立的形式，例如在吸油膨胀主体1的外周套设多个金属环等形式。该钢丝可以为直径370um的钢丝，上述金属网具体为直径8mm的半圆钢丝网护套。
在漏油检测过程中，将线缆靠近待检测位置，若存在漏油，则吸油膨胀主体1吸油膨胀；此时，处于限位环3之下的位置在限位环3的限制下不会变形或变形幅度较小，而相邻两个限位环3之间的位置由于没有限位环3的限制，能够根据吸油量正常形变，则造成限位环3径向限位范围内的吸油膨胀主体1的形变量小于其余没有限位环3限制处的吸油膨胀主体1的变形量；在膨胀形变过程中，光纤2与吸油膨胀主体1同步移动，可以理解的，在吸油膨胀主体1变形量较大的位置，光纤2向远离吸油膨胀主体1的中心轴线的方向凸出，而在限位环3限制下的部分，光纤2保持不动或位移比较小，就导致了在轴向上光纤2出现弯曲，使得激光可以通过照射发生形变的光纤2而产生的散射光的反射光线，并根据发射时间计算渗漏的位置。该漏油检测线缆的检测稳定性较高，反应时间快，吸油膨胀橡胶吸收油品膨胀迅速，光纤2信号传播速度快，且只对油品敏感，抗物理振动强，误报率较低，根据光传播速度能准确检测出发生渗漏位置，计算较为精确，位置检测精度较高，且漏油检测光缆操作简单。
除了上述漏油检测线缆，本发明还提供一种包括该漏油检测线缆的漏油检测装置，包括如上所述的漏油检测线缆和安装于所述光纤2端头的光时域反射仪，所述光时域反射仪发射激光并接收激光在随所述吸油膨胀主体1移动的光纤2上的散射光和折射光。
加强芯4从吸油膨胀橡胶中心穿过，在橡胶的地面安装半圆钢丝网护套，用钢丝螺旋状缠绕固定间隔2cm。光纤2端头安装OTDR，照射光纤2正常情况下，光纤2平行穿梭。在某部位发生泄漏时，油品通过钢丝网的孔洞渗透进吸油膨胀橡胶中，吸油膨胀橡胶产生反应发生膨胀，螺旋钢丝缠绕的地方受到挤压变形，光纤2也随之变形，激光照射产生散射光并延光纤2反射回来，反射到OTDR上，根据发射时间计算渗漏的位置。
OTDR的英文全称是Optical Time Domain Reflectometer，中文意思为光时域反射仪。OTDR是利用光线在光纤2中传输时的瑞利散射和菲涅尔反射所产生的背向散射而制成的精密的光电一体化仪表，它被广泛应用于光缆线路的维护、施工之中，可进行光纤2长度、光纤2的传输衰减、接头衰减和故障定位等的测量。
本发明还提供一种漏油检测方法，利用光纤2弯曲内部光线散射和折射返回的光检测是否有渗漏并计算渗漏的位置。
进一步地，激光在光纤内部传输时，若吸油膨胀主体碰到渗漏油品，则该段光纤会因膨胀而发生弯曲，激光在弯曲段的散射光会增强，该散射光会沿光纤背向传输回光时域反射仪，通过光时域反射仪的检测计算，即可判断是否有渗漏并定位渗漏点。
具体地，漏油点定位计算公式：其中，d是漏油点位置；c是真空光速；t是激光发射和接收到反射光的时间差；η是光纤的折射率。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“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”等仅用于描述目的，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。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (10)
1.一种漏油检测线缆，其特征在于，包括吸油膨胀主体(1)、嵌入所述吸油膨胀主体(1)的光纤(2)，和设置于所述吸油膨胀主体(1)外周的至少两个用于径向限位的限位环(3)；
在膨胀状态下，处于相邻两所述限位环(3)之间的所述吸油膨胀主体(1)的外径，大于各所述限位环(3)径向限位范围内的所述吸油膨胀主体(1)的外径。
2.根据权利要求1所述的漏油检测线缆，其特征在于，还包括嵌入所述吸油膨胀主体(1)内的加强芯(4)，所述加强芯(4)沿所述吸油膨胀主体(1)的长度方向延伸，且所述加强芯(4)的中心轴线与所述吸油膨胀主体(1)的中心轴线相重合。
3.根据权利要求2所述的漏油检测线缆，其特征在于，所述光纤(2)的延伸方向与所述加强芯(4)的延伸方向相平行，且所述光纤(2)的中心轴线与所述加强芯(4)的中心轴线在所述吸油膨胀主体(1)的径向上具有预设距离。
4.根据权利要求1所述的漏油检测线缆，其特征在于，还包括覆盖于所述吸油膨胀主体(1)外的防护网(5)，且所述防护网(5)的网孔大于油脂团的平均外径。
5.根据权利要求4所述的漏油检测线缆，其特征在于，所述防护网(5)为金属网，且所述金属网在周向上部分覆盖所述吸油膨胀主体(1)。
6.根据权利要求1所述的漏油检测线缆，其特征在于，各所述限位环(3)形成于缠绕于所述吸油膨胀主体(1)外的铁丝。
7.根据权利要求1-6任一项所述的漏油检测线缆，其特征在于，所述吸油膨胀主体(1)为吸油膨胀橡胶。
8.一种漏油检测装置，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项的漏油检测线缆和安装于所述光纤(2)端头的光时域反射仪，所述光时域反射仪发射激光并接收激光在随所述吸油膨胀主体(1)移动的光纤(2)上的散射光和折射光。
9.一种漏油检测方法，其特征在于，利用光纤(2)弯曲内部光线散射和折射返回的光检测是否有渗漏并计算渗漏的位置。
10.根据权利要求9所述的漏油检测方法，其特征在于，激光在光纤内部传输时，若吸油膨胀主体碰到渗漏油品，则该段光纤会因膨胀而发生弯曲，激光在弯曲段的散射光会增强，该散射光会沿光纤背向传输回光时域反射仪，通过光时域反射仪的检测计算，即可判断是否有渗漏并定位渗漏点；
漏油点定位计算公式：其中，d是漏油点位置；c是真空光速；t是激光发射和接收到反射光的时间差；η是光纤的折射率。
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