CN109915734A - 管道安全监测仪及预警方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及管道安全领域，具体涉及管道安全监测仪及预警方法，所述安全监测仪包括：采集单元，用于采集管道内的流体介质数据；判断单元，用于在接收到流体介质数据时，判断流体介质数据的异常等级；判断结果输出单元，用于根据流体介质数据对应的异常等级，输出不同的判断结果；所述判断结果输出单元包括：开启单元，用于当判断单元判断流体介质数据为第一异常等级时，发送开启的预警信号给控制单元；关闭单元，用于当判断单元判断流体介质数据为第二异常等级时，发送关闭的预警信号给控制单元。本发明能解决现有安全预警系统存在的容易留下安全隐患的问题。本发明还公开了管道安全预警方法。

Description

管道安全监测仪及预警方法

技术领域

本发明涉及管道安全领域，具体涉及管道安全监测仪及预警方法。

背景技术

油气管道作为工业经济的命脉，在国民经济中居于重要位置。由于管道本身的缺陷、腐蚀、自然老化以及外力引起的第三方破坏，造成了油气产品的流失，环境污染及人员伤害。为此，管道运行监测技术也在不断发展，作为管道监控核心的泄漏检测与安全预警技术一直受到各国科技工作者的重视。很多相关技术都在着力解决油气管道的泄漏检测和安全预警的问题，但是这些技术多为在实验室通过理论分析得到的系统，管道作为大型的线状地下结构，油品性质、沿途地理环境等客观因素极大的影响了各种系统的应用稳定性及可靠性，并直接对检测精度和实用性造成重要影响。

为解决上述问题，公开号为CN101255952B的中国专利公开了管道泄漏监测与安全预警测试系统，包括设置埋地的已作防腐处理并加阴极保护的与存储罐区和泵连为闭环的环形管道及同沟埋设的环形光纤，环形管道有两根引出支管和多个泄放阀井，在环形管道上安装有多个阀门、流量计、压力仪表，一引出支管上安装有空气压缩机、过滤器，另一引出支管放空并在两引出支管上安装有多个阀门、压力仪表及一气体流量计；环道现场仪表的压力传感器及远传电缆，将压力信号传至中央控制室。该测试系统能测试报警时间、定位精度、误报率、漏报率。

上述安全预警系统通过测量管道内的流体介质的参数，并将参数与预警值比对的方式实现管道安全的判断。但现有的安全预警系统在进行管道的安全判断时，各个参数之间采用单独、分别对比的原则，这种判断方式存在以下问题：单一的参数未超过预警值，但是多个参数的组合会影响各参数的变化规律，例如，压力、温度和浓度，由于压力、温度和浓度之间会互相促进变化，所以，即使压力、温度和浓度均未达到预警值，但只要接近预警值时就很容易发生危险，这会为管道留下安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供管道安全监测仪及预警方法，能避免现有安全预警系统存在的容易留下安全隐患的问题。

本发明提供的基础方案为：管道安全监测仪，包括：

采集单元，用于采集管道内的流体介质数据；

判断单元，用于在接收到流体介质数据时，判断流体介质数据的异常等级；

判断结果输出单元，用于根据流体介质数据对应的异常等级，输出不同的判断结果；

所述判断结果输出单元包括：

开启单元，用于当判断单元判断流体介质数据为第一异常等级时，发送开启的预警信号给控制单元；

关闭单元，用于当判断单元判断流体介质数据为第二异常等级时，发送关闭的预警信号给控制单元。

本方案的有益效果：1)本方案中，流体介质数据包括了压力、温度、流量、流速、浓度和颗粒物的等数据，从多个维度对管道进行监测和预警，能避免各参数单独、分别判断时存在的判断结果不准确的问题；2)判断模块对流体介质数据进行分级，根据不同等级进行对应的判断，有利于更好的维持管道的正常运行。本方案能解决现有安全预警系统存在的容易留下安全隐患的问题。

进一步，所述判断结果输出单元还包括：

运行单元，用于当判断单元判断流体介质数据为非异常等级时，发送包括所述流体介质数据的显示信息给显示单元。

有益效果：在流体介质数据未出现异常时，通过显示单元显示各个数据，不对管道进行控制，使其保持正常工作。

进一步，当流体介质数据小于第一安全阈值时，判断为第一异常等级；当流体介质数据大于第二安全阈值时，判断为第一异常等级；当流体介质数据大于第一安全阈值，且小于等于第二安全阈值时，判断为非异常等级。

进一步，调节单元，用于在接收到流体介质的流速数据时，发送调节速率信号给控制单元。

有益效果：对于天然气管道等输气管道，其实际工作的工程中需要检测压力、流量、流速、浓度以及颗粒物等数据，其中气体的流速会影响气体给管道壁施加的压力(流体力学可知，流速越大的地方，压强越小)在控制阀门关闭时，管道被关闭部分的流速会突然减小，该部分的压力会突然增大，一方面，管道很容易因为压力的突变和受力不均的原因而损坏，另一方面，阀门也很容易因为流体的冲击而损坏。控制阀门开启的时，也存在同样的问题。

本方案中，控制阀门开启或关闭时，能根据气体的实时流速调节阀门开启或关闭的速率，一方面，能有效解决管道因压力突变而损坏的问题；另一方面能保护阀门不受损伤。

进一步，所述监测仪还包括：控制单元，用于在接收到预警信号时，控制调节阀动作。

有益效果：通过控制单元实现调节阀的自动控制，与手动控制相比，自动控制的方式更准确也更方便。

进一步，所述监测仪还包括：报警单元，用于在接收到报警信号时，发出报警信息。

有益效果：在紧急情况下，发送报警信息，有利于直观地及时提醒相关技术人员进行相应处理。

进一步，所述开启单元发送开启的预警信号给控制单元时，发送报警信号给报警单元；

所述关闭单元发送关闭的预警信号给控制单元时，发送报警信号给报警单元。

有益效果：在第一异常等级和第二异常等级时，发送紧急信号，以便得到相关技术人员的辅助和技术支持。

本方案还公开了管道安全预警方法，包括以下步骤：

数据获取步骤，获取采集得到的流体介质数据；

异常等级判断步骤，接收流体介质数据，根据流体介质数据与安全阈值的比对，判断流体介质数据的异常等级；

安全预警步骤，接收流体介质数据的异常等级，根据相应的异常等级发出不同的预警信号。

本方案的有益效果：1)计算单元将采集到的各个参数进行组合，能避免各参数单独、分别判断时存在的判断结果不准确的问题；2)判断模块对流体介质数据进行分级，根据不同等级进行对应的判断，有利于更好的维持管道的正常运行。本方案能解决现有安全预警系统存在的容易留下安全隐患的问题。

进一步，所述预警方法还包括：调节步骤，接收到流体介质的流速数据，根据所述流速数据生成供控制调节阀的调节速率信号。

有益效果：对于天然气管道等输气管道，其实际工作的工程中需要检测压力、流量、流速、浓度以及颗粒物等数据，其中气体的流速会影响气体给管道壁施加的压力(流体力学可知，流速越大的地方，压强越小)在控制阀门关闭时，管道被关闭部分的流速会突然减小，该部分的压力会突然增大，一方面，管道很容易因为压力的突变和受力不均的原因而损坏，另一方面，阀门也很容易因为流体的冲击而损坏。控制阀门开启的时，也存在同样的问题。

本方案中，控制阀门开启或关闭时，能根据气体的实时流速调节阀门开启或关闭的速率，一方面，能有效解决管道因压力突变而损坏的问题；另一方面能保护阀门不受损伤。

进一步，所述安全预警步骤中，当流体介质数据为第一异常等级时，发出开启的预警信号；当流体介质数据为第一异常等级时，发出关闭的预警信号。

进一步，所述安全预警步骤中，安全阈值包括第一安全阈值和第二安全阈值，当流体介质数据小于第一安全阈值时，判断为第一异常等级；当流体介质数据大于第二安全阈值时，判断为第一异常等级；当流体介质数据大于第一安全阈值且小于等于第二安全阈值时，判断为非异常等级。

附图说明

图1为本实施例一中管道安全监测仪的逻辑框图；

图2为本实施例二中管道安全与警方法的逻辑框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

实施例一：

如图1所示：一种管道安全监测仪，包括采集单元、中控系统和控制单元，采集单元与中空系统信号连接，控制单元与中控系统电连接。

具体的：

一、监测终端，包括：

采集单元，用于采集管道内的流体介质数据。采集单元包括温度传感器、流量传感器、压力传感器、浓度传感器和现有的颗粒物扫描仪，分别用于采集管道内流体介质的温度、流量、压力、浓度以及颗粒物浓度数据。本实施例中，压力传感器采用LONGLV的PTL516型扩散硅压力变送器，此款压力变送器主要用于测量液体、气体以及蒸汽等介质；流量传感器采用hongqi的HQ-LWGY型管道用流量传感器，该款流量传感器采用DN4-DN200的公称口径；温度传感器采用Fire Fox的WRMB型温度变送器，该款温度变送器能测量液体、气体、蒸汽和油等介质。在运输气体时，采用汇业的GJT100G型浓度传感器进行检测。

报警单元，用于在接收到报警信号时，发出报警信息。报警信息采用报警器和指示灯的方式发出。本实施例中报警单元采用TGSG-01的工业声光报警器。

显示单元，用于在接收到数据信息时，显示数据信息。显示单元显示的数据包括流体介质的温度值、流量值、压力值、浓度值以及运行情况等信息。显示单元可采用现有的TP-IPC型工业显示器。

二、中控系统包括：

判断单元，用于在接收到流体介质数据时，判断流体介质数据的异常等级。所述异常等级包括非异常、第一异常等级和第二异常等级。

判断结果输出单元，用于根据流体介质数据对应的异常等级，输出不同的判断结果。

判断结果输出单元还包括：

运行单元，用于当判断单元判断流体介质数据为非异常等级时，发送流体介质数据给显示单元。

开启单元，用于当判断单元判断流体介质数据为第一异常等级时，发送开启的预警信号给控制单元，并发送报警信号给报警单元。

关闭单元，用于当判断单元判断流体介质数据为第二异常等级时，发送关闭的预警信号给控制单元，并发送报警信号给报警单元。

调节单元，用于在接收到流体介质的流速数据时，发送调节速率信号给控制单元。

其中，第一安全阈值为：温度-20℃；压力0kg；流量需根据流体介质的浓度计算；第二安全阈值为：温度300℃；压力100kg；流量需根据流体介质的浓度计算。

调节速率根据流速的变化而变化，具体的，采用毕托管(或称动压测速管)先测量管道内流体的动压，而后计算该点的流速和平均流速(求气体流量要用平均流速)。当流体介质的流速在0.5-1m/s时，以每秒关闭四分之一阀门的速率控制调节阀；当流体介质的流速在1-3m/s时，以每秒关闭六分之一阀门的速率控制调节阀；当流体介质的流速在10-15m/s时，以每秒关闭十分之一阀门的速率控制调节阀；当流体介质的流速在20～40m/s时，以每秒关闭二十分之一阀门的速率控制调节阀。

中控系统可采用酷睿I5的i5 8400型CPU芯片。

三、执行终端，包括：

控制单元，用于在接收到预警信号时，控制调节阀动作。具体的，当接收到开启的预警信号时，控制单元控制调节阀向完全开启的方向调节；当接收到切断信号时，控制单元控制调节阀向完全关闭的方向调节。当接收到调节速率信号时，控制单元控制调节阀进行相应速率的调节。

实施例二：

本实施例与实施例一相比，不同之处仅在于，本实施例还公开了管道安全预警方法。

如图2所示：管道安全预警方法，包括以下步骤：

S1：数据获取步骤，获取采集得到的流体介质数据。数据的获取可通过温度传感器、流量传感器、压力传感器、浓度传感器和现有的颗粒物扫描仪，分别用于采集管道内流体介质的温度、流量、压力、浓度以及颗粒物浓度数据。

S2：异常等级判断步骤，接收流体介质数据，根据流体介质数据与安全阈值的比对，判断流体介质数据的异常等级。所述安全阈值包括当第一安全阈值和第二安全阈值，当流体介质数据小于第一安全阈值时，判断为第一异常等级；当流体介质数据大于第二安全阈值时，判断为第一异常等级；当流体介质数据大于第一安全阈值且小于等于第二安全阈值时，判断为非异常等级。

S3：安全预警步骤，接收流体介质数据的异常等级，根据相应的异常等级发出不同的预警信号；当流体介质数据为第一异常等级时，发出开启的预警信号；当流体介质数据为第一异常等级时，发出关闭的预警信号。

S4：调节步骤，接收到流体介质的流速数据，根据所述流速数据生成供控制调节阀的调节速率信号。计算流体介质的流速时，采用毕托管(或称动压测速管)先测量管道内流体的动压，而后计算该点的流速和平均流速(求气体流量要用平均流速)。当流体介质的流速在.5-1m/s时，以每秒关闭四分之一阀门的速率控制调节阀；当流体介质的流速在1-3m/s时，以每秒关闭六分之一阀门的速率控制调节阀；当流体介质的流速在10-15m/s时，以每秒关闭十分之一阀门的速率控制调节阀；当流体介质的流速在20～40m/s时，以每秒关闭二十分之一阀门的速率控制调节阀。

S5：紧急信号发出步骤，当流体介质数据为第一异常等级或第二异常等级时，发出报警信号。可采用声光警报的方式实现报警。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.管道安全监测仪，其特征在于，包括：

采集单元，用于采集管道内的流体介质数据；

判断单元，用于在接收到所述流体介质数据时，判断所述流体介质数据的异常等级；

判断结果输出单元，用于根据所述流体介质数据对应的异常等级，输出不同的判断结果；

所述判断结果输出单元包括：

开启单元，用于当所述判断单元判断所述流体介质数据为第一异常等级时，发出开启的预警信号；

关闭单元，用于当所述判断单元判断所述流体介质数据为第二异常等级时，发出关闭的预警信号。

2.根据权利要求1所述的管道安全监测仪，其特征在于，所述判断结果输出单元还包括：

运行单元，用于当所述判断单元判断所述流体介质数据为非异常等级时，发出显示信号。

3.根据权利要求2所述的管道安全监测仪，其特征在于：

当所述流体介质数据小于第一安全阈值时，判断为第一异常等级；当所述流体介质数据大于第二安全阈值时，判断为第一异常等级；当所述流体介质数据大于第一安全阈值且小于等于第二安全阈值时，判断为非异常等级。

4.根据权利要求1所述的管道安全监测仪，其特征在于，还包括：

调节单元，用于在接收到所述流体介质的流速数据时，发送根据所述流速数据生成的调节速率信号给控制单元。

5.根据权利要求1所述的管道安全监测仪，其特征在于，还包括：

报警单元，用于在接收到报警信号时，发出报警信息。

6.根据权利要求5所述的管道安全监测仪，其特征在于：

所述开启单元发送开启的预警信号给控制单元时，发送报警信号给报警单元；

所述关闭单元发送关闭的预警信号给控制单元时，发送报警信号给报警单元。

7.管道安全预警方法，其特征在于，包括以下步骤：

数据获取步骤，获取采集的流体介质数据；

异常等级判断步骤，接收流体介质数据，根据流体介质数据与安全阈值的比对结果，判断流体介质数据的异常等级；

安全预警步骤，接收流体介质数据的异常等级，根据相应的异常等级发出不同的预警信号。

8.根据权利要求7所述的管道安全预警方法，其特征在于，还包括：

调节步骤，接收到流体介质的流速数据，根据所述流速数据生成供控制调节阀的调节速率信号。

9.根据权利要求7所述的管道安全预警方法，其特征在于：所述安全预警步骤中，当流体介质数据为第一异常等级时，发出开启的预警信号；当流体介质数据为第一异常等级时，发出关闭的预警信号。

10.根据权利要求9所述的管道安全预警方法，其特征在于：所述安全预警步骤中，安全阈值包括第一安全阈值和第二安全阈值，当流体介质数据小于第一安全阈值时，判断为第一异常等级；当流体介质数据大于第二安全阈值时，判断为第一异常等级；当流体介质数据大于第一安全阈值且小于等于第二安全阈值时，判断为非异常等级。