CN114018512A - 液体泄漏检测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种液体泄漏检测装置，包括收集系统和检测系统；所述收集系统用于将收集到的液体导入检测系统。所述检测系统包括样品箱、光源系统和对照系统；所述样品箱用于接收所述收集系统导入的所述液体；所述光源系统能够将光束透射到所述液体中；所述对照系统用于接收所述光束通过所述液体后的光谱，并对所述光谱进行分析。还提供了一种液体泄漏检测方法，包括光源系统发射光束至样品箱内的液体，所述液体吸收所述光束的部分波长后，将所述光束传播至对照系统，所述对照系统接收所述光束，并对所述光束的光谱进行分析。本发明的液体泄漏检测装置和方法可精确确定是否为管道内的液体泄漏，防止误报，提高检测的精确性。

Description

液体泄漏检测装置和方法

技术领域

本发明涉及液体泄漏检测技术领域，特别是涉及一种液体泄漏检测装置和方法。

背景技术

原油经炼制加工可以获得各种燃料油、溶剂油、润滑油、润滑脂、石蜡、沥青以及液化气、芳烃等产品，为国民经济各部门提供燃料、原料和化工产品。而原油的管道运输作为原油的常用运输方式，其运输安全是值得重视的。原油管道运输时发生泄漏会造成环境污染，严重时可危及人民群众生命安全。

为了防止原油泄漏造成无法挽回的损失，需要对原油运输管道进行实时监测，以便于在发生泄漏时及时处理，防止后续损失的产生。而现有的管道泄漏技术一般采用压力检测方式，比如，根据检测光纤测量压力杆上位置特征板的移动，从而达到检测原油管道泄漏的效果。但是根据压力的改变来判定原油管道的泄漏是比较粗略的，如出现管道上方破裂而原油并未泄漏出来时，或者检测模块遭到破坏、老化等因素导致压力改变时，都会影响泄漏上报的准确率。因此，需要构思一种精确的原油管道泄漏检测装置来解决上述现有技术所存在的不足。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，并提供一种液体泄漏检测装置和方法，通过该检测装置和方法可精确确定是否为管道内的液体泄漏，防止误报，提高检测的精确性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种液体泄漏检测装置，包括收集系统和检测系统；所述收集系统用于收集泄漏的液体，并将收集到的所述液体导入检测系统；

所述检测系统包括样品箱、光源系统和对照系统；所述样品箱由透明材质制成，用于接收所述收集系统导入的所述液体；所述光源系统能够将光束透射到所述液体中；所述对照系统用于接收所述光束通过所述液体后的光谱，并对所述光谱进行分析，得到光谱信息，根据所述光谱信息进行判断是否为所述液体泄漏。

对上述技术方案的进一步改进是：

所述液体为碳氢化合物。

所述光源系统包括卤素光源、分束器、第一定镜和第二定镜；所述分束器设置在所述卤素光源发射光束一侧；所述第一定镜设置在所述分束器远离所述卤素光源一侧，且所述卤素光源、分束器和第一定镜位于同一直线上；所述第二定镜与所述卤素光源、分束器和第一定镜构成的所述同一直线垂直设置，且所述第二定镜与所述分束器位于同一直线上，所述第二定镜能够将所述分束器反射的光束反射至所述样品箱。

所述检测系统还包括氦氖激光器，所述氦氖激光器与所述第二定镜和所述分束器同线设置，且位于所述分束器远离所述第二定镜一侧，所述氦氖激光器用于提供内部波长校准。

所述收集系统包括管道连接器和涂覆于所述管道连接器内表面上的聚油带；用于输送所述液体的管道穿设于所述管道连接器内，所述管道连接器包括上本体和下本体，所述上本体和下本体抵接处分别设有凸起的连接部，所述连接部上设有连接件，所述连接件将所述上本体和下本体固定于所述管道上；所述下本体与所述样品箱连通。

所述下本体靠近所述样品箱一端的内壁截面为梯形，所述内壁的径向尺寸由所述样品箱至所述上本体方向逐渐增大。

所述下本体底部连通设置有滴管，所述滴管的底部端与所述样品箱连通。

本发明还提供一种液体泄漏检测方法，包括以下步骤：

光源系统发射光束至样品箱内的液体，所述液体吸收所述光束的部分波长后，将所述光束传播至对照系统，所述对照系统接收所述光束，并对所述光束的光谱进行分析，得到光谱信息，根据所述光谱信息进行判断是否为所述液体泄漏。

进一步地，根据所述光谱信息进行判断是否为所述液体泄漏具体如下：所述对照系统将所述光谱信息与预设范围进行对比，当所述光谱信息在所述预设范围内时，判断所述液体发生泄漏，否则，判断所述液体未发生泄漏。

进一步地，所述光源系统发射光束至样品箱内的液体后还包括波长校准步骤，所述波长校准步骤包括：

氦氖激光器发射激光至所述分束器，产生调制信号，对所述卤素光源发射的光束的波长进行校准。

根据本发明的技术方案可知，本发明的液体泄漏检测装置，通过光源发射光束，透射至样品箱内的液体中，经液体对光束的一部分波长的光谱进行吸收后，再传播至对照系统，对照系统接收所述经液体吸收后的光谱，并对该光谱进行分析，得到光谱信息，从而根据该光谱信息进行判断，是否为管道内的液体泄漏。该检测装置结构简单，通过液体吸收部分波长光谱的特性，将被吸收后的光谱信息与液体的光谱信息进行对比即可精准确定是否为液体泄漏，避免误报，有效提高了检测装置的准确性。本发明的液体泄漏检测方法步骤简单，依靠检测装置进行，检测结果准确，有效防止误报。

附图说明

图1为本发明实施例1的液体泄漏检测装置的结构示意图。

图2为本发明实施例2的液体泄漏检测方法的流程示意图。

附图中各标号的含义为：

1-管道连接器；2-管道；3-聚油带；4-连接件；5-滴管；6-第二定镜；7-分束器；8-第一定镜；9-样品箱；10-对照系统；11-卤素光源；12-氦氖激光器；101-上本体；102-下本体；103-连接部；91-触发开关。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

实施例1：如图1所示，本实施例的液体泄漏检测装置，包括收集系统和检测系统；所述收集系统用于收集泄漏的液体，并将收集到的所述液体导入检测系统。本实施例中的所述液体为碳氢化合物，比如原油等，在电磁光谱的红外部分中，近红外光谱区与C-H基团振动的合频和各级倍频的吸收区一致，因而通过扫描管道泄漏物质的近红外光谱，将对照系统10扫描到的光谱信息与原油的光谱信息进行对比，如果对比基本一致，则证明泄漏的是原油，如果并不一致，则可能是其他物质，而并非管道2内的原油泄漏。

所述收集系统包括管道连接器1和涂覆于所述管道连接器1内表面上的聚油带3，所述聚油带3由聚四氟乙烯材料制成，聚四氟乙烯具有良好的疏油性，有利于将管道泄漏的液体导入检测系统。用于输送所述液体的管道2穿设于所述管道连接器1内，所述管道连接器1包括上本体101和下本体102，所述上本体101和下本体102均为半环形结构，所述上本体101和下本体102的抵接处分别设有朝所述管道2外侧凸起的连接部103，所述连接部103上设有连接件4，所述连接件4将所述上本体101和下本体102固定于所述管道2上，比如所述连接部103上设有螺纹孔，所述连接件4为螺栓，螺栓与所述管道连接器1通过螺纹孔螺纹连接。所述下本体102底部设有开口，所述下本体102通过所述开口与所述样品箱9连通，所述液体能够通过所述开口导入至检测系统中。

为使管道泄漏的液体更易于导出，还可以将所述下本体102靠近所述样品箱9一端的内壁截面设置为梯形，所述内壁的径向尺寸由所述样品箱9至所述上本体101方向逐渐增大。

为使管道泄漏的液体集中准确地导入检测系统，还可以在下本体102的开口处设置滴管5，所述滴管5采用聚四氟乙烯材料制备，所述滴管5将所述管道连接器1和所述检测系统连通，且所述滴管5靠近所述检测系统一端的内径较远离所述检测系统一端的内径小，以利于液体精准导入检测系统。

所述检测系统包括样品箱9、光源系统和对照系统10；所述样品箱9由透明材质制成，比如可以是透光的玻璃制成，用于接收所述收集系统导入的所述液体；所述光源系统能够将光束透射到所述液体中；所述对照系统10用于接收所述光束通过所述液体后的光谱，并对所述光谱进行分析，得到光谱信息，根据所述光谱信息进行判断是否为所述液体泄漏。

所述样品箱9内还可以设置触发开关91，当所述样品箱9内的液体达到触发开关91的高度时，所述触发开关91自动开启，从而使所述检测系统连通，对所述样品箱9内的液体进行检测。

所述光源系统包括卤素光源11、分束器7、第一定镜8和第二定镜6。所述分束器7设置在所述卤素光源11发射光束一侧；所述第一定镜8设置在所述分束器7远离所述卤素光源11一侧，且所述卤素光源11、分束器7和第一定镜8位于同一直线上；所述第二定镜6与所述卤素光源11、分束器7和第一定镜8构成的所述同一直线垂直设置，且所述第二定镜6与所述分束器7位于同一直线上，所述第二定镜6能够将所述分束器7反射的光束反射至所述样品箱9。

分束器7、第一定镜8和第二定镜6的设置，可以使检测系统仅用一个光源就可以提高检测的精准度，第一定镜8和第二定镜6的两束反射光在传播的过程中发生干涉，互相叠加，能够使检测结果更为准确。且避免了使用两个光源的复杂方式，使整个系统更为简洁。

为使检测结果更为精准，所述检测系统还可以包括氦氖激光器12，所述氦氖激光器12与所述第二定镜6和所述分束器7同线设置，且位于所述分束器7远离所述第二定镜6一侧，所述氦氖激光器12用于提供内部波长校准，可以作为参照光源。

所述对照系统10包括接收模块、分析模块、判断模块、存储模块、以及通讯模块。所述接收模块用于接收所述光束通过所述液体后的光谱。所述分析模块用于对所述光谱进行分析。所述存储模块用于存储预设的碳氢化合物的光谱信息数据。所述判断模块用于将分析得到的光谱信息与预设的碳氢化合物的光谱信息进行对比，并判断是否在预设范围内，当在预设范围内时，判断为是管道2内的液体发生泄漏，否则，判断非管道2内的液体发生泄漏。所述通讯模块用于与主机或其它监控设备通讯连接，将检测结果传输至终端设备，以便于远程监视或操控。

实施例2：本实施例的液体泄漏检测方法，包括以下步骤：

S1、收集液体：液体通过管道连接器1的开口进入样品箱9。

S2、启动检测系统：当所述样品箱9内的液体达到一定高度，触发样品箱9内的触发开关91开启，从而启动检测系统。

S3、检测：

S3.1、卤素光源11发射光束至分束器7，经所述分束器7作用后，分成第一光束和第二光束，所述第一光束通过分束器7后直接照射至第二定镜6；所述第二光束通过分束器7后照射至第一定镜8，并经所述第一定镜8反射后、经所述分束器7反射至所述第二定镜6。所述第一光束和第二光束经第二定镜6反射后形成第三光束，并进入所述样品箱9，所述液体吸收所述第三光束的部分光谱，形成第四光束并传播到对照系统10。

当所述第一光束和第二光束经第二定镜6反射时，两个光束互相发生干涉现象，使检测结果更为准确。当所述检测系统还包括氦氖激光器12时，在卤素光源11发射光束的同时，氦氖激光器12发射第五光束，所述第五光束经过分束器7，产生调制信号，对第一光束和第二光束的波长进行校准，使检测结果更为准确。

S3.2、所述对照系统10接收所述第四光束，并对所述第四光束的光谱进行分析，得到光谱信息，所述对照系统10将所述光谱信息与预设范围进行对比，当所述光谱信息在所述预设范围内时，判断所述液体发生泄漏，否则，判断所述液体未发生泄漏。

图1中箭头所示方向为光束的传播方向。

本发明通过分析原油的化学构成，其大部分为CH基团，利用光谱分析中近红外光谱区的波长范围为780～2526nm，对于含氢基团X－H(X＝C、N、O)振动的各级倍频和合频吸收区一致，因而可以通过扫描管道泄漏物质的近红外光谱，根据扫描到探测器的光谱编码与原油的光谱编码进行对照，如果对照基本一致，则证明泄漏的是原油，如果不一致，则可能是其它物质。据此原理对泄漏物质进行判定，以确定是否为管道内的液体发生泄漏，避免误报，提高检测装置的准确性。其管道连接器内表面的聚四氟乙烯涂层具有疏油性，形成的聚油带的梯形结构可以将管道连接处所泄漏的原油经由聚油带，聚集到聚四氟乙烯滴管，使得泄漏时不会出现原油粘连在管道连接器内壁而延缓告警时间的现象。卤素光源发出光束，经过分束器时，一半光束也就是第一光束直接反射至第二定镜，另一半光束也就是第二光束由于全部内反射而被继续传输到第一定镜，第二光束又通过第一定镜反射到分束器后反射至第二定镜，第一光束和第二光束被分成两束后，又在反射至第二定镜的过程中重叠，从而产生光的干涉现象，将重新分布的“干涉条纹”透射通过或反射离开样品室的液体表面，所述液体会吸收光束中的部分波长，因而，在对照系统内会形成一个独特的近红外光谱，对照系统对该光谱进行分析后，与原油的近红外光谱进行对比，当二者一致时，则确定泄漏物质为原油。该检测装置结构简单、检测结果准确，避免了漏报、误报现象，有效提高了检测的精准度，避免因液体泄漏发生经济损失及安全事故。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的优选的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种液体泄漏检测装置，其特征在于：包括收集系统和检测系统；所述收集系统用于收集泄漏的液体，并将收集到的所述液体导入检测系统；

所述检测系统包括样品箱、光源系统和对照系统；所述样品箱由透明材质制成，用于接收所述收集系统导入的所述液体；所述光源系统能够将光束透射到所述液体中；所述对照系统用于接收所述光束通过所述液体后的光谱，并对所述光谱进行分析，得到光谱信息，根据所述光谱信息进行判断是否为所述液体泄漏。

2.根据权利要求1所述的液体泄漏检测装置，其特征在于：所述液体为碳氢化合物。

3.根据权利要求1所述的液体泄漏检测装置，其特征在于：所述光源系统包括卤素光源、分束器、第一定镜和第二定镜；所述分束器设置在所述卤素光源发射光束一侧；所述第一定镜设置在所述分束器远离所述卤素光源一侧，且所述卤素光源、分束器和第一定镜位于同一直线上；所述第二定镜与所述卤素光源、分束器和第一定镜构成的所述同一直线垂直设置，且所述第二定镜与所述分束器位于同一直线上，所述第二定镜能够将所述分束器反射的光束反射至所述样品箱。

4.根据权利要求3所述的液体泄漏检测装置，其特征在于：所述检测系统还包括氦氖激光器，所述氦氖激光器与所述第二定镜和所述分束器同线设置，且位于所述分束器远离所述第二定镜一侧，所述氦氖激光器用于提供内部波长校准。

5.根据权利要求1所述的液体泄漏检测装置，其特征在于：所述收集系统包括管道连接器和涂覆于所述管道连接器内表面上的聚油带；用于输送所述液体的管道穿设于所述管道连接器内，所述管道连接器包括上本体和下本体，所述上本体和下本体抵接处分别设有凸起的连接部，所述连接部上设有连接件，所述连接件将所述上本体和下本体固定于所述管道上；所述下本体与所述样品箱连通。

6.根据权利要求5所述的液体泄漏检测装置，其特征在于：所述下本体靠近所述样品箱一端的内壁截面为梯形，所述内壁的径向尺寸由所述样品箱至所述上本体方向逐渐增大。

7.根据权利要求6所述的液体泄漏检测装置，其特征在于：所述下本体底部连通设置有滴管，所述滴管的底部端与所述样品箱连通。

8.一种液体泄漏检测方法，用于权利要求1-7任意一项所述的液体泄漏检测装置，其特征在于：包括以下步骤：

光源系统发射光束至样品箱内的液体，所述液体吸收所述光束的部分波长后，将所述光束传播至对照系统，所述对照系统接收所述光束，并对所述光束的光谱进行分析，得到光谱信息，根据所述光谱信息进行判断是否为所述液体泄漏。

9.根据权利要求8所述的液体泄漏检测方法，其特征在于：根据所述光谱信息进行判断是否为所述液体泄漏具体如下：所述对照系统将所述光谱信息与预设范围进行对比，当所述光谱信息在所述预设范围内时，判断所述液体发生泄漏，否则，判断所述液体未发生泄漏。

10.根据权利要求8所述的液体泄漏检测方法，其特征在于：所述光源系统发射光束至样品箱内的液体后还包括波长校准步骤，所述波长校准步骤包括：

氦氖激光器发射激光至所述分束器，产生调制信号，对所述卤素光源发射的光束的波长进行校准。

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