CN111272801A - 一种甲烷泄漏红外检测系统及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种甲烷泄漏红外检测系统及其检测方法，所述系统包括进气模块(A)，加热模块(3)，测量气室(5)，氮气模块(B)，风机模块(7)和检测模块(8)。进气模块用于产生一路甲烷气体，所述加热模块用于加热进气模块产生的一路甲烷气体并测量气体温度，所述测量气室内安装有压力计，所述氮气模块用于调节测量气室内甲烷的浓度，所述风机模块用于调节测量气室内风速，所述检测模块用于拍摄测量气室内的气体红外图像。本装置可解决在危险气体泄漏时，无法测量泄漏气体的泄漏方向、大小、流动速度等问题。

Description

一种甲烷泄漏红外检测系统及其检测方法

技术领域

本发明涉及气体检测领域，具体涉及一种甲烷泄漏红外检测系统及其检测方法。

背景技术

天然气泄漏严重威胁着天然气工业、化工厂、商业或者家庭环境中人类的安全和设备的可靠性。因此，在这些环境中，甲烷气体检测对于保障安全性来说是非常重要的。因此，在过去的几十年里，人们投入了大量的精力来设计气体泄漏检测技术。光学气体检测是基于红外吸收光谱，目前在气体检测技术领域有重要的地位。红外光学检测仪通常使用简单、耐用、可靠性高。基于红外技术的红外热成像仪具有广泛的应用前景。

但是，现有的红外检测仪只能检测到甲烷的泄漏，而不能获得其相关参数，比如泄漏气体的真实方向，泄漏气体云的速度和大小，这些参数对评估泄漏气体的危害性具有重要的意义。

发明内容

本申请要解决的技术问题是提出了一种甲烷泄漏红外检测系统其检测方法，通过预设甲烷气体的流速、温度、压力以及环境中的风速，并通过多个红外相机多角度拍摄甲烷气体，可获得甲烷气体在不同条件下的多角度图像，可以为分析真实情况下甲烷泄漏红外图像的相关参数提供依据。

本申请提供了一种甲烷泄漏红外检测系统包括：进气模块A，加热模块B，测量气室C，氮气模块D，风机模块7和检测模块8；

所述进气模块A用于产生一路甲烷气体，包括甲烷气瓶1以及流速控制仪2，所述甲烷气瓶1通过气体管道与流速控制仪2连接，所述流速控制仪2通过气体管道与测量气室(5)连接；所述甲烷气瓶1产生甲烷气体，通过气体管道连接至流速控制仪2；所述流速控制仪2，将甲烷气体的流速调节至预设值，并通过气体管道连接至测量气室5。

所述加热模块3用于加热进气模块A产生的一路甲烷气体并测量气体温度，包括水浴加热装置3和温度计3，所述水浴加热装置3和温度计3安装在流速控制仪2与测量气室5之间的气体管道上，水浴加热装置3用于将气体管道中的甲烷气体加热至预设值，温度计3用于检测加热之后的气体管道温度。

所述测量气室5内安装有压力计，用于测定测量气室内的压力；

所述氮气模块B用于调节测量气室内甲烷的浓度，包括氮气瓶4以及流速控制仪2，所述氮气瓶4通过气体管道与流速控制仪2连接，所述流速控制仪2通过气体管道与测量气室5连接，并且接口与进气模块A在测量气室5内的接口邻近，通过向测量气室5内通入氮气来改变测量气室5内甲烷的浓度；

所述风机7用于调节测量气室内风速，风机7安装在测量气室内；

所述检测模块8用于拍摄测量气室内的气体红外图像，检测模块由多个红外相机8组成，所述红外相机8安装在测量气室内的不同面上，至少包括三个拍摄方向。

所述气体管道与测量气室5之间的缝隙，通过密封胶进行密封处理。

本申请还提供了一种甲烷泄漏红外检测方法，采用上述甲烷泄漏红外检测系统，包括如下步骤：

(1)由甲烷气瓶产生一路甲烷气体，所述甲烷气体通过气体管道通入流速控制仪，由流速控制仪确定气体流速之后，再通过气体管道将甲烷气体通入测量气室内；

(2)通过安装在气体管道上的加热装置，加热管道内的甲烷气体，并通过温度计测量管道温度，直到达到温度预设值。

(3)打开氮气瓶，向流速控制仪内通入氮气，由流速控制仪控制氮气的流速，并通过气体管道将氮气通入测量气室内，将测量气室内的甲烷气体浓度调节至预设值；

(4)调节风机工作的功率，将测量气室内的风速调节至预设值；

(6)通过压力计，观测测量气室内的气体压力；

(5)通过红外相机拍摄测量气室内的多角度气体红外图像。

本申请的有益效果：现有的红外检测仪只能检测到甲烷的泄漏，而不能获得其相关参数。而本申请提出了一种甲烷泄漏红外检测系统其检测方法，通过预设甲烷气体的流速、温度、压力以及环境中的风速，并通过多个红外相机多角度拍摄甲烷气体，可获得甲烷气体在不同条件下的多角度图像，可以为进一步分析真实情况下甲烷泄漏红外图像的相关参数提供依据，有助于在天然气工业中准确定位甲烷气体的泄露位置以及其相关物理参数。

附图说明

下面结合附图及实施方式对本发明做进一步详细说明：

图1为本申请的系统结构示意图；

图中：1：甲烷气瓶，2：流速控制仪，3：加热装置及温度计，4：氮气瓶，5：测量气室，6：压力计，7：风机，8：红外相机，A：进气模块，B：氮气模块。

具体实施方式

实施例1：

如图1所示，由甲烷气瓶1产生一路甲烷气体，并通过气体管道通入流速控制仪2中并调整气体流速，再通过气体管道将甲烷气体通入测量气室5内；使用水浴加热装置3加热气体管道，将甲烷气体的温度调节至预设值，并通过温度计3测量气体温度；打开氮气瓶4，向流速控制仪2内通入氮气，由流速控制仪2控制氮气的流速，并通过气体管道将氮气通入测量气室5内，将测量气室5内的甲烷气体浓度调节至预设值；调节风机7工作的功率，将测量气室内的风速调节至预设值；通过压力计6，观测测量气室内的气体压力；通过红外相机8拍摄测量气室内的多角度气体红外图像。

参照图1，待测甲烷气体由甲烷气瓶1中产生，通过气体管道，进入流速控制仪2内，将气体流速控制为1m/s；由加热装置3将待测甲烷气体的温度控制为20℃；打开氮气瓶，通过流速控制仪将氮气的流速设置为1m/s，向测量器室内通入氮气；通过压力计6，测得测量气室内压力为200KPa，不开启风机11，并由红外相机拍下待测甲烷气体的多角度红外图像，在连接的电脑上可以看到拍下的气体图片，并做进一步的分析。本申请的推广可对天然气工业中的气体泄露定位问题有很好的帮助和积极效果。

Claims (7)

1.一种甲烷泄漏红外检测系统，其特征在于，包括：进气模块(A)，加热模块(3)，测量气室(5)，氮气模块(B)，风机(7)和检测模块(8)；

所述进气模块(A)用于产生一路甲烷气体，包括甲烷气瓶(1)以及流速控制仪(2)，所述甲烷气瓶(1)通过气体管道与流速控制仪(2)连接，所述流速控制仪(2)通过气体管道与测量气室(5)连接；

所述加热模块(3)用于加热进气模块(A)产生的一路甲烷气体并测量气体温度，包括加热装置(3)和温度计(3)，所述加热装置(3)和温度计(3)安装在流速控制仪(2)与测量气室(5)之间的气体管道上；

所述测量气室(5)内安装有压力计(6)，用于测定测量气室内的压力；

所述氮气模块(B)用于调节测量气室(5)内甲烷的浓度，包括氮气瓶(4)以及流速控制仪(2)，所述氮气瓶(4)通过气体管道与流速控制仪(2)连接，所述流速控制仪(2)通过气体管道与测量气室(5)连接，并且接口与进气模块(A)在测量气室(5)内的接口邻近；

所述风机(7)用于调节测量气室内风速，风机(7)安装在测量气室内；

所述检测模块(8)用于拍摄测量气室内的气体红外图像，检测模块由多个红外相机(8)组成，所述红外相机安装在测量气室内的不同面上，至少包括三个拍摄方向。

所述气体管道与测量气室(5)之间的缝隙，通过密封胶进行密封处理。

2.根据权利要求1所述的甲烷泄漏红外检测系统，其特征在于，所述进气模块(A)包括甲烷气瓶(1)以及流速控制仪(2)；

所述甲烷气瓶(1)产生甲烷气体，通过气体管道连接至流速控制仪(2)；

所述流速控制仪(2)，将甲烷气体的流速调节至预设值，并通过气体管道连接至测量气室(5)。

3.根据权利要求1所述的加热模块(3)，其特征在于，包括水浴加热装置(3)和温度计(3)；

所述水浴加热装置(3)用于将气体管道中的甲烷气体加热至预设值；

所述温度计(3)用于检测加热之后的气体管道温度。

4.一种甲烷泄漏红外气体检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：产生一路流速确定的甲烷气体，并通过气体管道通入测量气室；

步骤二：加热所述气体管道，将甲烷气体的温度调节至预设值；

步骤三：向测量气室内通入氮气，将测量气室内的甲烷气体浓度调节至预设值；

步骤四：调节风机工作的功率，将测量气室内的风速调节至预设值；

步骤五：拍摄测量气室内的多角度气体红外图像。

5.根据权利要求4所述的甲烷泄漏红外气体检测方法，其特征在于，产生一路流速确定的甲烷气体，并通过气体管道通入测量气室，具体通过如下步骤进行：

通过甲烷气瓶产生一路甲烷气体；

所述甲烷气体通过气体管道通入流速控制仪；

由流速控制仪确定气体流速之后，再通入测量气室内。

6.根据权利要求4所述的甲烷泄漏红外气体检测方法，其特征在于，加热所述气体管道，将甲烷气体的温度调节至预设值，具体通过如下步骤进行：

通过安装在气体管道上的加热装置，加热管道内的甲烷气体；

并通过温度计测量管道温度，直到达到温度预设值。

7.根据权利要求4所述的甲烷泄漏红外气体检测方法，其特征在于，向测量气室内通入氮气，将测量气室内的甲烷气体浓度调节至预设值，具体通过如下步骤进行：

通过氮气瓶产生氮气，并通入流速控制仪中；

通过流速控制仪调节氮气的流量，并将氮气通入测量气室中。

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