CN114183699A - 一种管道泄漏检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种管道泄漏检测系统及方法，其特征在于，包括检测管、第一检测装置、第二检测装置、气体输入装置、分析装置、第一控制器和第二控制器；检测管固定敷设在待测管道的上方，待测管道的一端站场内设置有第一检测装置、气体输入装置和第一控制器，第一检测装置用于检测对应端站场的待测管道内气体的流量；气体输入装置用于通过发送载气将泄漏气体输送至待测管道的另一端站场；待测管道的另一端站场内设置有第二检测装置、分析装置和第二控制器，第二检测装置用于检测该端站场的待测管道内气体的流量；分析装置用于确定是否存在泄漏气体；第二控制器用于确定待测管道的气体泄漏位置，本发明可以广泛应用于天然气管道泄漏监测领域中。

Description

一种管道泄漏检测系统及方法

技术领域

本发明是关于一种管道泄漏检测系统及方法，属于天然气管道泄漏监测领域。

背景技术

在中国，长输管道的应用范围较广，其本身具有压力高、口径大、距离长和网络化的特点，在现代化运输工具中是非常具有优势的一种运输方式，与此同时，研究人员结合众多运输体系进行分析和对比后发现，长输管道运输的效果最为明显且具有极强的便捷性和环保性，已然成为与水运、铁路、航空、公路并列的一种有效运输手段。但是，在长输管道建设过程中会经过经济较为落后、荒无人烟的地区，也会经过较为发达、人口非常稠密的地区，而这些地区均有着比较独特的因素和流程，这使得长输管道的建设过程极易出现一些问题和缺陷，在传统的管道管理过程当中泄漏是最为严重的一个问题，且泄漏检测、泄漏诊断也是非常繁琐和复杂的一个问题。

目前，管道泄漏监测方式包括次声波方式、光纤测温方式和流量平衡模型分析方式等。但均存在不能监测管道的微小泄漏状态、容易产生温度的误报和准确度等问题，仍然缺少特别有效的泄漏监测方式。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够监测管道微小泄漏状态、减少泄漏误报率的管道泄漏检测系统及方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一方面，提供一种管道泄漏检测系统，包括检测管、第一检测装置、第二检测装置、气体输入装置、分析装置、第一控制器和第二控制器；

所述检测管固定敷设在待测管道的上方，所述检测管的两端分别安装在待测管道的两端站场内，待测管道的一端站场内设置有所述第一检测装置、气体输入装置和第一控制器，所述第一检测装置用于检测对应端站场的待测管道内气体的流量；所述气体输入装置用于通过发送载气将泄漏气体输送至待测管道的另一端站场；所述第一控制器用于接收并存储所述第一检测装置检测的数据，以及控制所述气体输入装置的开启或关闭；

待测管道的另一端站场内设置有所述第二检测装置、分析装置和第二控制器，所述第二检测装置用于检测该端站场的待测管道内气体的流量；所述分析装置用于对待测管道内的气体进行气质分析，确定是否存在泄漏气体；所述第二控制器用于接收所述第一控制器发送的所述第一检测装置检测的数据，并根据泄漏气体的分析信号以及所述第二检测装置检测的数据，确定待测管道的气体泄漏位置。

进一步地，所述气体输入装置包括第一气体过滤装置和气体增压装置；

所述第一气体过滤装置用于对外部输入的载气进行净化；

所述气体增压装置用于对净化后的载气进行增压并输入至待测管道。

进一步地，所述分析装置包括第二气体过滤装置和气体分析仪；

所述第二气体过滤装置用于对待测管道内的气体进行净化；

所述气体分析仪用于对待测管道内的气体进行气质分析，确定是否存在泄漏气体，并将泄漏气体的分析信号发送至所述第二控制器。

进一步地，所述第一检测装置和第二检测装置均包括温度检测装置、压力检测装置和流量检测装置；

所述温度检测装置用于检测对应端站场的待测管道内气体的温度；

所述压力检测装置用于检测对应端站场的待测管道内气体的压力；

所述流量检测装置用于检测对应端站场的待测管道内气体的流量。

进一步地，所述第二控制器内设置有信号获取模块、泄漏确定模块和报警模块；

所述信号获取模块用于接收所述第二检测装置检测的数据以及所述第一控制器发送的所述第一检测装置检测的数据和所述气体输入装置开启的时间信号；

所述泄漏确定模块用于采用质量守恒方法，根据泄漏气体的分析信号、所述第一检测装置和第二检测装置检测的数据、所述气体输入装置开启的时间信号以及所述分析装置检出泄漏气体的时间信号，确定待测管道的气体泄漏位置。

进一步地，所述第二控制器内还设置有报警模块，用于当确定气体泄漏时进行报警。

进一步地，所述检测管的外壁为允许待测管道泄漏气体扩散的致密膜层。

进一步地，所述检测管的管内径为5～30mm，所述检测管与待测管道的距离小于50cm。

另一方面，提供一种管道泄漏检测方法，包括：

待测管道发生泄漏后，泄漏气体进入检测管，第一控制器控制气体输入装置通过发送载气，将待测管道的泄漏气体输送至分析装置；

第一检测装置和第二检测装置分别检测对应端站场的待测管道内气体的流量，第一控制器将第一检测装置检测的数据和气体输入装置开启的时间信号发送至第二控制器，第二检测装置将检测的数据发送至第二控制器；

分析装置对待测管道内的气体进行气质分析，确定是否存在泄漏气体，并将泄漏气体的分析信号发送至第二控制器；

第二控制器根据泄漏气体的分析信号、第一检测装置和第二检测装置检测的数据、气体输入装置开启的时间信号以及分析装置检出泄漏气体的时间信号，确定待测管道的气体泄漏位置。

进一步地，所述第二控制器根据泄漏气体的分析信号、第一检测装置和第二检测装置检测的数据、气体输入装置开启的时间信号以及分析装置检出泄漏气体的时间信号，确定待测管道的气体泄漏位置，包括：

第二控制器通过计算识别出的泄漏气体信号与检测泄漏信号时间和气体流速乘积的对比关系，通过多重序概率比进行统计分析，完成待测管道的气体泄漏位置定位，其中，检测泄漏信号时间为气体输入装置开启的时间信号和分析装置检出泄漏气体的时间信号之间的时间差，气体流速与第一检测装置和第二检测装置检测的气体流量对应。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1、本发明由于在待测管道的同沟敷设检测管，并在待测管道的站场两端分别设置控制箱和分析箱，能够对待测管道的极微小泄漏进行泄漏监测并定位。

2、本发明能够对待测管道的泄漏进行实时、多次检测，能够减少管道泄漏的误报率。

3、本发明待测管道两端站场间的数据能够实现传输及时，保证系统性能稳定。

综上所述，本发明可以广泛应用于天然气管道泄漏监测领域中。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：

图1是本发明一实施例提供的检测系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。

尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“上面”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。

本发明实施例提供的管道泄漏检测系统及方法，采用天然气在线渗透和统计分析方式，能够实现对待测管道的微小泄漏检测和泄漏定位，具有抗干扰能力强，应用领域广等优点。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种管道泄漏检测系统，包括检测管1、控制箱2、分析箱3、第一检测装置4、第二检测装置5、气体输入装置6、分析装置7、第一控制器8和第二控制器9。

检测管1固定敷设在待测管道10的上方，与待测管道10同一沟道，检测管1的两端分别安装在待测管道10的两端站场内，待测管道10的一端站场内设置控制箱2，控制箱2内设置有第一检测装置4、气体输入装置6和第一控制器8，第一检测装置4连接待测管道10的一端，第一检测装置4用于检测控制箱2端站场的待测管道10内气体的温度、压力和流量，气体输入装置6用于通过发送载气，将待测管道10的泄漏气体输送至分析箱3。

第一控制器8分别电连接第一检测装置4和气体输入装置6，第一控制器8用于接收和存储第一检测装置4检测的数据以及控制气体输入装置6的开启或关闭，并将第一检测装置4检测的数据和气体输入装置6开启的时间信号发送至第二控制器9。

待测管道10的另一端站场内设置分析箱3，分析箱3内设置有第二检测装置5、分析装置7和第二控制器9，第二检测装置5连接待测管道10的另一端，第二检测装置5用于检测分析箱3端站场的待测管道10内气体的温度、压力和流量，分析装置7用于对待测管道10内的气体进行气质分析，确定是否存在泄漏气体，并将泄漏气体的分析信号发送至第二控制器9。

第二控制器9分别电连接第二检测装置5、分析装置7和第一控制器8，第二控制器9用于接收第二检测装置5检测的数据以及第一控制器8发送的第一检测装置4检测的数据和气体输入装置6开启的时间信号，并根据泄漏气体的分析信号和分析装置7检出泄漏气体的时间信号，确定待测管道10的气体泄漏位置。

在一个优选的实施例中，检测管1的外壁为允许待测管道10泄漏气体扩散的致密膜层。

在一个优选的实施例中，检测管1的管内径为5～30mm，检测管1与待测管道10的距离小于50cm。

在一个优选的实施例中，气体输入装置6包括第一气体过滤装置和气体增压装置。第一气体过滤装置连接气体增压装置，第一气体过滤装置和气体增压装置还分别电连接第一控制器8，第一气体过滤装置用于对外部输入的载气进行净化，气体增压装置用于对净化后的载气进行增压并输入至待测管道10。

具体地，载气的气体压力范围为0.01～4.0MPaG。

在一个优选的实施例中，分析装置7包括第二气体过滤装置和气体分析仪。第二气体过滤装置连接气体分析仪，第二气体过滤装置和气体分析仪还电连接第二控制器9，第二气体过滤装置用于对待测管道10内的气体进行净化，气体分析仪用于对待测管道10内的气体进行气质分析，确定是否存在泄漏气体，并将泄漏气体的分析信号发送至第二控制器9。

具体地，气体分析仪对于甲烷气体检测精度为0.01～1000ppm。

具体地，气体分析仪可以采用催化氧化型分析仪或光谱式分析仪。

具体地，第一气体过滤装置和第二气体过滤装置均可以采用分子筛或膜式过滤器。

在一个优选的实施例中，第一检测装置4和第二检测装置5均包括温度检测装置、压力检测装置和流量检测装置，其中，温度检测装置可以采用温度传感器，检测精度为0.001～1℃；压力检测装置可以采用压力传感器，检测精度为0.001～100Pa；流量检测装置可以采用流量传感器，检测精度为0.001～1000ml。温度检测装置用于检测对应端站场的待测管道10内气体的温度，压力检测装置用于检测对应端站场的待测管道10内气体的压力，流量检测装置用于检测对应端站场的待测管道10内气体的流量。

在一个优选的实施例中，第二控制器9内设置有信号获取模块、泄漏确定模块和报警模块。

信号获取模块用于接收第二检测装置5检测的数据以及第一控制器8发送的第一检测装置4检测的数据和气体输入装置6开启的时间信号。

泄漏确定模块用于采用质量守恒方法，根据泄漏气体的分析信号、第一检测装置4和第二检测装置5检测的数据、气体输入装置6开启的时间信号以及分析装置7检出泄漏气体的时间信号，确定待测管道10的气体泄漏位置。

报警模块用于当确定气体泄漏时进行报警。

实施例2

本实施例提供一种管道泄漏检测方法，包括以下步骤：

1)设置管道泄漏检测系统：沿待测管道10同沟敷设检测管1，检测管1位于待测管道10的上方，检测管1的两端分别安装在待测管道10的两端站场内，在待测管道10的一端站场内设置控制箱2，控制箱2内设置第一检测装置4、气体输入装置6和第一控制器8，并在待测管道10的另一端站场内设置分析箱3，分析箱3内设置第二检测装置5、分析装置7和第二控制器9。

2)发现待测管道10可能发生泄漏后，泄漏气体例如甲烷气体进入检测管1，第一控制器8控制气体输入装置6通过发送载气，将待测管道10的泄漏气体输送至分析箱3。

3)第一检测装置4检测控制箱2端站场的待测管道10内气体的温度、压力和流量并发送至第一控制器8，第二检测装置5检测分析箱3端站场的待测管道10内气体的温度、压力和流量并发送至第二控制器9，第一控制器8将第一检测装置4检测的数据和气体输入装置6开启的时间信号发送至第二控制器9。

4)分析箱3内的分析装置7对待测管道10内的气体进行气质分析，确定是否存在泄漏气体，并将泄漏气体的分析信号发送至第二控制器9。

具体地，分析装置7的气体分析仪通过异常信号分析，识别出待测管道10的泄漏气体中的甲烷信号，并将识别出的甲烷信号发送至第二控制器9。

5)第二控制器9采用质量守恒方法，根据泄漏气体的分析信号、第一检测装置4和第二检测装置5检测的数据、气体输入装置6开启的时间信号以及分析装置7检出泄漏气体的时间信号，确定待测管道10的气体泄漏位置。

具体地，第二控制器9通过计算识别出的甲烷信号与检测泄漏信号时间和气体流速乘积的对比关系，通过多重序概率比进行统计分析，完成待测管道10的气体泄漏位置定位，其中，检测泄漏信号时间为气体输入装置6开启的时间信号和分析装置7检出泄漏气体的时间信号之间的时间差，气体流速与第一检测装置4和第二检测装置5检测的气体流量对应。需要说明的是，多重序概率比进行统计分析为现有技术公开的内容，具体过程在此不多做赘述。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (10)

1.一种管道泄漏检测系统，其特征在于，包括检测管、第一检测装置、第二检测装置、气体输入装置、分析装置、第一控制器和第二控制器；

所述检测管固定敷设在待测管道的上方，所述检测管的两端分别安装在待测管道的两端站场内，待测管道的一端站场内设置有所述第一检测装置、气体输入装置和第一控制器，所述第一检测装置用于检测对应端站场的待测管道内气体的流量；所述气体输入装置用于通过发送载气将泄漏气体输送至待测管道的另一端站场；所述第一控制器用于接收并存储所述第一检测装置检测的数据，以及控制所述气体输入装置的开启或关闭；

待测管道的另一端站场内设置有所述第二检测装置、分析装置和第二控制器，所述第二检测装置用于检测该端站场的待测管道内气体的流量；所述分析装置用于对待测管道内的气体进行气质分析，确定是否存在泄漏气体；所述第二控制器用于接收所述第一控制器发送的所述第一检测装置检测的数据，并根据泄漏气体的分析信号以及所述第二检测装置检测的数据，确定待测管道的气体泄漏位置。

2.如权利要求1所述的一种管道泄漏检测系统，其特征在于，所述气体输入装置包括第一气体过滤装置和气体增压装置；

所述第一气体过滤装置用于对外部输入的载气进行净化；

所述气体增压装置用于对净化后的载气进行增压并输入至待测管道。

3.如权利要求1所述的一种管道泄漏检测系统，其特征在于，所述分析装置包括第二气体过滤装置和气体分析仪；

所述第二气体过滤装置用于对待测管道内的气体进行净化；

所述气体分析仪用于对待测管道内的气体进行气质分析，确定是否存在泄漏气体，并将泄漏气体的分析信号发送至所述第二控制器。

4.如权利要求1所述的一种管道泄漏检测系统，其特征在于，所述第一检测装置和第二检测装置均包括温度检测装置、压力检测装置和流量检测装置；

所述温度检测装置用于检测对应端站场的待测管道内气体的温度；

所述压力检测装置用于检测对应端站场的待测管道内气体的压力；

所述流量检测装置用于检测对应端站场的待测管道内气体的流量。

5.如权利要求1所述的一种管道泄漏检测系统，其特征在于，所述第二控制器内设置有信号获取模块、泄漏确定模块和报警模块；

所述信号获取模块用于接收所述第二检测装置检测的数据以及所述第一控制器发送的所述第一检测装置检测的数据和所述气体输入装置开启的时间信号；

所述泄漏确定模块用于采用质量守恒方法，根据泄漏气体的分析信号、所述第一检测装置和第二检测装置检测的数据、所述气体输入装置开启的时间信号以及所述分析装置检出泄漏气体的时间信号，确定待测管道的气体泄漏位置。

6.如权利要求5所述的一种管道泄漏检测系统，其特征在于，所述第二控制器内还设置有报警模块，用于当确定气体泄漏时进行报警。

7.如权利要求1所述的一种管道泄漏检测系统，其特征在于，所述检测管的外壁为允许待测管道泄漏气体扩散的致密膜层。

8.如权利要求7所述的一种管道泄漏检测系统，其特征在于，所述检测管的管内径为5～30mm，所述检测管与待测管道的距离小于50cm。

9.一种基于权利要求1至8任一项所述的管道泄漏检测方法，其特征在于，包括：

待测管道发生泄漏后，泄漏气体进入检测管，第一控制器控制气体输入装置通过发送载气，将待测管道的泄漏气体输送至分析装置；

第一检测装置和第二检测装置分别检测对应端站场的待测管道内气体的流量，第一控制器将第一检测装置检测的数据和气体输入装置开启的时间信号发送至第二控制器，第二检测装置将检测的数据发送至第二控制器；

分析装置对待测管道内的气体进行气质分析，确定是否存在泄漏气体，并将泄漏气体的分析信号发送至第二控制器；

第二控制器根据泄漏气体的分析信号、第一检测装置和第二检测装置检测的数据、气体输入装置开启的时间信号以及分析装置检出泄漏气体的时间信号，确定待测管道的气体泄漏位置。

10.如权利要求9所述的一种基管道泄漏检测方法，其特征在于，所述第二控制器根据泄漏气体的分析信号、第一检测装置和第二检测装置检测的数据、气体输入装置开启的时间信号以及分析装置检出泄漏气体的时间信号，确定待测管道的气体泄漏位置，包括：

第二控制器通过计算识别出的泄漏气体信号与检测泄漏信号时间和气体流速乘积的对比关系，通过多重序概率比进行统计分析，完成待测管道的气体泄漏位置定位，其中，检测泄漏信号时间为气体输入装置开启的时间信号和分析装置检出泄漏气体的时间信号之间的时间差，气体流速与第一检测装置和第二检测装置检测的气体流量对应。

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