CN109140243A - 一种管道液体泄漏自动检测装置 - Google Patents

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胡俊
唐磊
李阳
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Donghua University
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D5/00—Protection or supervision of installations
    • F17D5/02—Preventing, monitoring, or locating loss

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

本发明涉及一种管道液体泄漏自动检测装置，包括：机械变位模块、传感器模块、供水系统和控制采集系统，所述机械变位模块用于夹持待测管道，并将待测管道移动至检测位；所述供水系统用于水流供给以及对泄露液体进行收集；所述传感器模块用于采集管道的泄漏信号；所述控制采集系统根据所述传感器模块采集的泄漏信号对机械变位模块和供水系统进行控制。本发明能够实现自动化检测。

Description

一种管道液体泄漏自动检测装置
技术领域
本发明涉及管道泄漏检测技术领域，特别是涉及一种管道液体泄漏自动检测装置。
背景技术
在实际的工程案例中，很多作业需要用到管道运输液体，而运输过程中对泄漏的检测依靠人工查验，十分浪费资源，此外，在特殊的液体泄漏还会涉及到安全和污染的问题。因此，实现管道液体泄漏自动检测，一直是工程领域研究热点之一。在现行检测液体泄漏的应用中，一般采用的是直接在预估泄漏点安装检测装置，在泄漏发生时直接获取到信号，这种方法虽然简单方便，但是测量区域较小，装置的利用率较低，反馈的信息量较小。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种管道液体泄漏自动检测装置，能够实现自动化检测。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种管道液体泄漏自动检测装置，包括：机械变位模块、传感器模块、供水系统和控制采集系统，所述机械变位模块用于夹持待测管道，并将待测管道移动至检测位；所述供水系统用于水流供给以及对泄露液体进行收集；所述传感器模块用于采集管道的泄漏信号；所述控制采集系统根据所述传感器模块采集的泄漏信号对机械变位模块和供水系统进行控制。
所述机械变位模块包括变位机单元和夹持单元，所述夹持单元放置在支撑架上，用于夹持固定待测管道；所述支撑架在变位机单元的带动下做旋转运动。
所述供水系统包括集水箱、蠕动泵、输送管和电磁阀，所述蠕动泵将集水箱内的液体通过输送管输送至待测管道中；所述电磁阀设置在输送管上，用于控制输送管的通断；所述蠕动泵和电磁阀由所述控制采集系统控制。
所述传感器模块包括液体采集装置和电阻测量装置，所述液体采集装置包括两根导线和一组高阻值集水块，所述两根导线平行设置将所述的一组高阻值集水块串接在一起后，采用平铺接法紧贴于待测管道上；所述电阻测量装置与两根导线相连，用于检测电阻值，所述控制采集系统根据电阻值判断是否有泄漏。
所述控制系统包括相互连接的计算机和PLC，两者之间通过OPC协议通讯，所述计算机用于显示实时状态信息和发送指令，所述PLC用于将传感器模块采集的信号上传至计算机PC，执行计算机的指令，控制机械变位模块和供水系统中的设备。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：
1.本发明中的传感器平行于待检测管道贴附式安装，克服了现有泄漏检测装置的单点检测弊端，使单一传感器的检测范围更大。
2.本发明的机械变位装置和供水系统，提供了不同工况环境，泄露量大小情况下的检测模拟，对不同的检测需求情况效果评估。
3.本发明实现了上位机和下位机对传感器信息反馈的控制，可拓展集成其他设备，提高检测装置的柔性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中液体采集装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种管道液体泄漏自动检测装置，如图1所示，包括：机械变位模块、传感器模块、供水系统和控制采集系统，所述机械变位模块用于夹持待测管道，并将待测管道1-3移动至检测位置；所述供水系统用于水流供给以及对泄露液体进行收集；所述传感器模块用于采集管道的泄漏信号；所述控制采集系统根据所述传感器模块采集的泄漏信号对机械变位模块和供水系统进行控制。
本实施方式中，机械变位模块由伺服减速机1-1(即变位机单元)和夹紧单元1-2组成；所述供水系统由集水箱2-1、蠕动泵2-2和电磁阀2-3组成；所述传感器模块包括液体采集装置3-1和电阻测量装置两部分，控制系统由上位机PC 4-2和下位机PLC 4-1组成。其中，伺服减速机1-1封装至两侧的支撑机构内部；控制系统将上位机PC4-2和下位机PLC4-1集成封装在控制台中；所述待测管道1-3被夹紧单元1-2固定在支撑横梁上随电机驱动自由转动角度，所述电磁阀2-3固定于横梁上伴随管道转动，所述蠕动泵2-2和集水箱一并固定于基台上。
其中，机械变位模块主要由伺服RV减速变位机单元1-1和DN300不锈钢管夹持单元1-2组成。RV减速变位机单元1-1主要是控制旋转设备360度转动，以模拟实际场景中不同倾斜度的管道的安装情景。不锈钢管道1-3内壁连接着若干个水管，通过蠕动泵2-2供水以模拟泄露，当系统管道有水流通过时，如果发生了泄漏现象，泄漏出的水滴会在重力作用下，流向设定的传感器模块，传感器模块接收到水流信号，将信号发送给控制采集系统。伺服RV减速变位机单元1-1主要固定在密封的机构中，本实施方式中的待测管道可以用不锈钢管单元代替。该不锈钢管单元主要由不锈钢制成的空心圆柱管，里面有若干个微型小孔，而且内部连接了若干水管。不锈钢管单元主要作用是模拟实际系统中的输送管道，加工小孔用作模拟泄漏点。管道通过不锈钢管夹持单元1-2固定在支撑单元上，同时支撑单元在电机作用下转动，从而实现管道转动。
供水系统主要是由集水箱2-1、蠕动泵2-2、输送管和电磁阀2-3组成，蠕动泵2-2将集水箱2-1的液体通过输送管道输送至不锈钢圆柱管的模拟泄漏点，其中电磁阀2-3主要控制输送管的通断，本实施方式中上位机PC与蠕动泵2-2间采用RS485总线转USB形式通讯，将当前泄露流量数据上传至上位机控制系统。
传感器模块包括液体采集装置3-1和电阻测量装置，所述液体采集装置3-1由两根导电线A平行串接一组高阻值集水块B组成，所以这种传感器可以通过外部固定的方式沿着管体下方平铺紧贴，可以有效地检测到较大区域。平行导线连接电阻测量装置，在正常情况下通过集水块导通，电阻极大，在有液体泄漏导致使导线通过液体导通时，其电阻值会降低，电阻检测装置会将数据传送至上位机控制系统做出泄露信息判断。
控制系统主要是由PC和PLC组成，两者之间主要通过OPC协议通讯，上位机PC主要是做实时状态信息显示，指令发送，下位机PLC主要是将传感器信号上传至PC，执行PC指令，控制电磁阀和伺服减速机等设备。
在使用本发明实施泄露自动检测时，可在上位机的操作界面输出指令至PLC控制伺服减速机带动管道转动一定的角度，根据实际泄露情况通过上位机设置蠕动泵流量，而后在电磁阀打开后，液体会经过输送管注入预留的泄露口，模拟在原本设计安装下，该流量在实际工程中的泄露情况，传感器模块中的电阻值测量装置以一定的频率刷新并将测量值传送至PLC过滤后输送至PC，在传感器模块与泄露的液体接触后，会发生以液体为媒介的导通，从而使电阻值发生变化，在PLC中设定比较值作为泄露判断的阈值，当电阻值变化达到阈值时，即判断泄漏发生。
其中阈值的设定，电阻值读取的频率是整个传感器灵敏度的关键，此外，液体采集装置的安装长度对PLC的过滤程序是直接相关的。上位机的页面可以控制机械变位装置转动，蠕动泵流量设定，电磁阀启停，并实时显示流量，阻值机械偏转角度等参数。
本实施方式中所采用的蠕动泵、伺服减速机、PLC等成熟设备可以直接从市场采购，所涉及到的各种电路均可以直接采购或参照教科书上相应成熟的电路加以实现，也可以根据功能要求选择相关的集成块加以实现。本发明在工作时，首先需要确保管道固定，管道通过夹紧与定位单元，固定在支撑单元上，在设备使用时，需根据实际情况来设定阈值，PLC过滤程序以达到所需灵敏度。由于本发明涉及到有上位机与下位机的通讯和控制，后续可根据需求采购相关传感器以拓展功能适应更多的场景。

Claims (5)

1.一种管道液体泄漏自动检测装置，包括：机械变位模块、传感器模块、供水系统和控制采集系统，其特征在于，所述机械变位模块用于夹持待测管道，并将待测管道移动至检测位；所述供水系统用于水流供给以及对泄露液体进行收集；所述传感器模块用于采集管道的泄漏信号；所述控制采集系统根据所述传感器模块采集的泄漏信号对机械变位模块和供水系统进行控制。
2.根据权利要求1所述的管道液体泄漏自动检测装置，其特征在于，所述机械变位模块包括变位机单元和夹持单元，所述夹持单元放置在支撑架上，用于夹持固定待测管道；所述支撑架在变位机单元的带动下做旋转运动。
3.根据权利要求1所述的管道液体泄漏自动检测装置，其特征在于，所述供水系统包括集水箱、蠕动泵、输送管和电磁阀，所述蠕动泵将集水箱内的液体通过输送管输送至待测管道中；所述电磁阀设置在输送管上，用于控制输送管的通断；所述蠕动泵和电磁阀由所述控制采集系统控制。
4.根据权利要求1所述的管道液体泄漏自动检测装置，其特征在于，所述传感器模块包括液体采集装置和电阻测量装置，所述液体采集装置包括两根导线和一组高阻值集水块，所述两根导线平行设置将所述的一组高阻值集水块串接在一起后，采用平铺接法紧贴于待测管道上；所述电阻测量装置与两根导线相连，用于检测电阻值，所述控制采集系统根据电阻值判断是否有泄漏。
5.根据权利要求1所述的管道液体泄漏自动检测装置，其特征在于，所述控制系统包括相互连接的计算机和PLC，两者之间通过OPC协议通讯，所述计算机用于显示实时状态信息和发送指令，所述PLC用于将传感器模块采集的信号上传至计算机PC，执行计算机的指令，控制机械变位模块和供水系统中的设备。
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