CN114857502A - 一种复合传感式燃气管道泄漏检测装置及其检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合传感式燃气管道泄漏检测装置及其检测方法，包括：定位部件、移动管、测量动部件和测量静部件；移动管设置于被测燃气管道内部，且移动管与被测燃气管道同轴设置，并通过定位部件限制移动管沿被测燃气管道轴线移动；移动管中设有构成电容式传感器的测量动部件和测量静部件，其中测量动部件根据其附近压力变化而变化，测量静部件在移动管中保持位置固定。优点：本发明通过移动管中设置的构成电容式传感器的测量动部件感应其附近压力变化，由于测量静部件在移动管中保持位置固定，从而引起了电容式传感器输出电容值的变化，从而通过该电容值的变化量来评价燃气管道的泄漏情况。

Description

一种复合传感式燃气管道泄漏检测装置及其检测方法
技术领域
本发明涉及一种复合传感式燃气管道泄漏检测装置及其检测方法，属于对管道中气体的泄漏定性测量技术领域。
背景技术
管道泄漏检测传感技术在各个领域得到普遍应用。目前应用的技术中，声学传感系统在大范围中发展一个点式传感器的分布式网络，判断油气管道可能的泄漏位置和类型。这类技术的缺点是传感器需要埋地，对已有埋地管道来说施工难度大，应用适应性差。目前应用于管道泄漏监测的方法还有可燃气体传感法、压力梯度法、负压力波法、流量平衡法、传感电缆法、光纤传感法、次声波原理法、视频管道泄漏监测法等。综述这些方法，均存在这样那样的不足，如传感电缆法需要和管道一起铺设且其测试是一次性的，若发生管道泄漏，接触到泄漏燃气的传感电缆将失去监测功能，需进行传感电缆更换；可燃气体传感法不能覆盖全部待测管道，压力梯度法任然需沿管道布置大量压力传感器等等；这些缺点的存在会使测量系统的适应性和性价比降低，可靠性受到一定的限制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种复合传感式燃气管道泄漏检测装置及其检测方法。
为解决上述技术问题，本发明提供一种复合传感式燃气管道泄漏检测装置，包括：定位部件、移动管、测量动部件和测量静部件；
移动管设置于被测燃气管道内部，且移动管与被测燃气管道同轴设置，并通过定位部件限制移动管沿被测燃气管道轴线移动；
所述移动管中设有构成电容式传感器的测量动部件和测量静部件，其中测量动部件根据其附近压力变化而变化，测量静部件在移动管中保持位置固定。
进一步的，若干个定位部件一端安装在移动管外壁上，另一端与被测燃气管道接触而不固接。
进一步的，所述测量动部件包括若干均匀镶嵌在移动管外壁上的空心小球和圆形动电极；
所述空心小球的直径大于镶嵌孔径，空心小球的中心点位于移动管外侧，且弹簧自然状态下空心小球恰好镶嵌在移动管外壁上；
所有空心小球围成的面垂直移动管的轴线；空心小球通过弹簧连接圆形动电极；
所述测量静部件包括圆形固定支架和圆形静电极；
圆形固定支架与移动管同轴固定，静电极固定在圆形固定支架的中心位置；
圆形动电极和圆形静电极构成电容式传感器，用于根据圆形动电极和圆形静电极之间的正对面积输出电容值。
进一步的，所述圆形动电极的中心固定有发光器件；所述圆形静电极的中心固定有光敏器件，用于接收发光器件发射的光；发光器件和光敏器件构成光电式传感器，用于输出感应信号。
进一步的，所述移动管为两头密封的塑料管。
一种复合传感式燃气管道泄漏检测装置的检测方法，包括：
测量被测燃气管道泄漏前圆形动电极和圆形静电极之间的电容值C0，
Figure BDA0003618602180000021
在检测过程中，测得圆形动电极和圆形静电极之间的电容值发生变化，此时的电容值为C1，
Figure BDA0003618602180000022
计算电容值的变化量ΔC，
Figure BDA0003618602180000023
式中，S0,S1,ε,d分别为：被测燃气管道泄漏前圆形动电极和圆形静电极之间的正对面积，被测燃气管道泄漏发生后圆形动电极和圆形静电极之间的正对面积，圆形动电极和圆形静电极之间空气的介电常数，圆形动电极和圆形静电极之间距离常数；
通过所述电容值的变化量ΔC评价燃气管道的泄漏情况。
一种复合传感式燃气管道泄漏检测装置的检测方法，包括：
测量被测燃气管道泄漏前圆形动电极和圆形静电极之间的电容值C0，
Figure BDA0003618602180000031
在检测过程中，测得圆形动电极和圆形静电极之间的电容值发生变化，此时的电容值为C1，
Figure BDA0003618602180000032
计算电容值的变化量ΔC，
Figure BDA0003618602180000033
式中，S0,S1,ε,d分别为：被测燃气管道泄漏前圆形动电极和圆形静电极之间的正对面积，被测燃气管道泄漏发生后圆形动电极和圆形静电极之间的正对面积，圆形动电极和圆形静电极之间空气的介电常数，圆形动电极和圆形静电极之间距离常数；
采集检测过程中光电式传感器的输出值的变化量；
根据电容值的变化量ΔC或/和光电式传感器的输出值的变化量评价燃气管道的泄漏情况。
本发明所达到的有益效果：
本发明通过移动管中设置的构成电容式传感器的测量动部件感应其附近压力变化，由于测量静部件在移动管中保持位置固定，从而引起了电容式传感器输出电容值的变化，从而通过该电容值的变化量来评价燃气管道的泄漏情况。
附图说明
图1本发明检测装置结构示意图；
图2测量动部件结构示意图；
图3测量静部件结构示意图。
图1-3中：1.定位部件；2.测量动部件；3.测量静部件；4.被测燃气管道；5.移动管；6.空心小球；7.弹簧；8.圆形动电极；9.圆形静电极；10.发光器件；11.光敏器件；12.圆形固定支架。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1-3所示，一种复合传感式燃气管道泄漏检测装置，定位部件1安装在移动管5外壁上，保证测量时传感器沿被测燃气管道4轴线从上游向下游移动；一些带有弹簧的空心小球6被均匀的镶嵌在移动管5外壁一周，空心小球6的直径略大于镶嵌孔径，空心小球6的中心点位于移动管5外侧，且弹簧处于拉长状态，用于在未检测到燃气泄露时，空心小球压紧在镶嵌孔中。每个弹簧7的另一端连接在圆形动电极8上，在圆形动电极8的中心固定了一个发光器件10，从而空心小球6、弹簧7、圆形动电极8和发光器件10作为一个整体构成测量动部件2，它与塑料管5同轴安装；与测量动部件2平行且相距1毫米处，测量静部件3的圆形固定支架12与移动管5同轴安装，圆形静电极9被固定在了圆形固定支架12中心位置，圆形静电极9的中心固定了一个光敏器件11；从而圆形动电极8和圆形静电极9作为测量电极构成了变面积电容式传感器结构，发光器件10和光敏器件11构成了光电式传感器结构，然后将该电容式传感器和光电式传感器放到被测燃气管道4中。
当被测燃气管道4发生燃气泄漏时，就会引起被测燃气管道4泄漏处压力的明显改变，喷涌而出的燃气会引起泄漏处附近的空心小球6向泄漏点位移的变化，空心小球6的位移通过弹簧7引起圆形动电极8的位置改变，圆形静电极9的位置是固定的，从而最终改变了圆形动电极8和圆形静电极9之间的正对面积，引起了变面积电容式传感器输出电容值的变化，从而通过该电容值的变化量来评价燃气管道的泄漏情况。
上述的电容式传感器和光电式传感器可以通过存储器对采集的数据进行存储，检测完成后根据存储的采集数据进行分析，也可以通过数据线实时输出采集的数据，以便进行分析。
本发明还公开了一种复合传感式燃气管道泄漏检测装置的检测方法，
测得被测燃气管道4泄漏前，圆形动电极8和圆形静电极9之间的电容值为C0；被测燃气管道4发生泄漏时，圆形动电极8和圆形静电极9之间的电容值为C1；C0和C1之间差为ΔC，若没有泄露ΔC＝0，若有泄露ΔC不等于0，则
Figure BDA0003618602180000041
式中，S0,S1,ε,d分别为：被测燃气管道4泄漏前圆形动电极8和圆形静电极9之间的正对面积，被测燃气管道4泄漏发生后圆形动电极8和圆形静电极9之间的正对面积，圆形动电极8和圆形静电极9之间空气的介电常数，圆形动电极8和圆形静电极9之间距离常数。
另外、当被测燃气管道4发生燃气泄漏时，就会引起管道4泄漏处压力的改变，喷涌而出的燃气会引起泄漏处附近的空心小球6向泄漏点位移的变化，空心小球6的位移通过弹簧7引起圆形动电极8的位置改变，从而引起发光器件10位移的变化，光敏器件11的位置是固定的，从而相对位置的变化最终改变了光敏器件11接收到的光强，引起了光电式传感器输出值的变化，从而通过该光电式传感器输出值的变化量也能够评价燃气管道的泄漏情况，没变化的时候无泄露情况，有变化的时候则说明有泄露。
本发明具有变面积式电容传感器检测方式和光强变化式光电检测方式。当被测管道发生燃气泄漏时，就会引起管道泄漏处压力的改变，喷涌而出的燃气会引起泄漏处附近的空心小球向泄漏点位移的变化，空心小球的位移通过弹簧引起圆形动电极的位置改变，最终改变了圆形动电极和圆形静电极之间的正对面积，引起了电容式传感器输出电容值的变化，从而通过该电容值的变化量来评价燃气管道的泄漏情况。另外、当被测管道发生燃气泄漏时，就会引起管道泄漏处压力的改变，喷涌而出的燃气会引起泄漏处附近的空心小球向泄漏点位移的变化，空心小球的位移通过弹簧引起圆形动电极的位置改变，从而引起发光器件位移的变化，光敏器件的位置是固定的，从而相对位置的变化最终改变了光敏器件接收到的光强，引起了光电式传感器输出值的变化，从而通过该光电式传感器输出值的变化量也能够评价燃气管道的泄漏情况。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种复合传感式燃气管道泄漏检测装置，其特征在于，包括：定位部件(1)、移动管(5)、测量动部件(2)和测量静部件(3)；
移动管(5)设置于被测燃气管道(4)内部，且移动管(5)与被测燃气管道(4)同轴设置，并通过定位部件(1)限制移动管(5)沿被测燃气管道(4)轴线移动；
所述移动管(5)中设有构成电容式传感器的测量动部件(2)和测量静部件(3)，其中测量动部件(2)根据其附近压力变化而变化，测量静部件(3)在移动管(5)中保持位置固定。
2.根据权利要求1所述的复合传感式燃气管道泄漏检测装置，其特征在于，
若干个定位部件(1)一端安装在移动管(5)外壁上，另一端与被测燃气管道(4)接触而不固接。
3.根据权利要求1所述的复合传感式燃气管道泄漏检测装置，其特征在于，
所述测量动部件(2)包括若干均匀镶嵌在移动管(5)外壁上的空心小球(6)和圆形动电极(8)；
所述空心小球(6)的直径大于镶嵌孔径，空心小球(6)的中心点位于移动管(5)外侧，且弹簧自然状态下空心小球(6)恰好镶嵌在移动管(5)外壁上；
所有空心小球(6)围成的面垂直移动管(5)的轴线；空心小球(6)通过弹簧连接圆形动电极(8)；
所述测量静部件(3)包括圆形固定支架(12)和圆形静电极(9)；
圆形固定支架与移动管(5)同轴固定，静电极(9)固定在圆形固定支架的中心位置；
圆形动电极(8)和圆形静电极(9)构成电容式传感器，用于根据圆形动电极(8)和圆形静电极(9)之间的正对面积输出电容值。
4.根据权利要求3所述的复合传感式燃气管道泄漏检测装置，其特征在于，
所述圆形动电极(8)的中心固定有发光器件(10)；
所述圆形静电极(9)的中心固定有光敏器件(11)，用于接收发光器件(10)发射的光；
发光器件(10)和光敏器件(11)构成光电式传感器，用于输出感应信号。
5.根据权利要求1所述的复合传感式燃气管道泄漏检测装置，其特征在于，所述移动管(5)为两头密封的塑料管。
6.一种基于权利要求3所述的复合传感式燃气管道泄漏检测装置的检测方法，其特征在于，包括：
测量被测燃气管道(4)泄漏前圆形动电极(8)和圆形静电极(9)之间的电容值C0，
Figure FDA0003618602170000021
在检测过程中，测得圆形动电极(8)和圆形静电极(9)之间的电容值发生变化，此时的电容值为C1，
Figure FDA0003618602170000022
计算电容值的变化量ΔC，
Figure FDA0003618602170000023
式中，S0,S1,ε,d分别为：被测燃气管道(4)泄漏前圆形动电极(8)和圆形静电极(9)之间的正对面积，被测燃气管道(4)泄漏发生后圆形动电极(8)和圆形静电极(9)之间的正对面积，圆形动电极(8)和圆形静电极(9)之间空气的介电常数，圆形动电极(8)和圆形静电极(9)之间距离常数；
通过所述电容值的变化量ΔC评价燃气管道的泄漏情况。
7.一种基于权利要求4所述的复合传感式燃气管道泄漏检测装置的检测方法，其特征在于，包括：
测量被测燃气管道(4)泄漏前圆形动电极(8)和圆形静电极(9)之间的电容值C0，
Figure FDA0003618602170000024
在检测过程中，测得圆形动电极(8)和圆形静电极(9)之间的电容值发生变化，此时的电容值为C1，
Figure FDA0003618602170000025
计算电容值的变化量ΔC，
Figure FDA0003618602170000026
式中，S0,S1,ε,d分别为：被测燃气管道(4)泄漏前圆形动电极(8)和圆形静电极(9)之间的正对面积，被测燃气管道(4)泄漏发生后圆形动电极(8)和圆形静电极(9)之间的正对面积，圆形动电极(8)和圆形静电极(9)之间空气的介电常数，圆形动电极(8)和圆形静电极(9)之间距离常数；
采集检测过程中光电式传感器的输出值的变化量；
根据电容值的变化量ΔC或/和光电式传感器的输出值的变化量评价燃气管道的泄漏情况。
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