CN202419144U

CN202419144U - 一种基于虚拟仪器地下蒸汽管道泄漏检测装置

Info

Publication number: CN202419144U
Application number: CN2011205662039U
Authority: CN
Inventors: 张青春
Original assignee: Huaiyin Institute of Technology
Current assignee: Huaiyin Institute of Technology
Priority date: 2011-12-30
Filing date: 2011-12-30
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2021-12-30

Abstract

本实用新型公开了一种基于虚拟仪器地下蒸汽管道泄漏检测装置，包括超声波传感器、信号调理电路、数据采集器、计算机、显示器和键盘，超声波传感器安装在蒸汽管道处；显示器作为管道泄漏检测装置的信号显示测量、分析波形和数据，键盘作为控制信号的采集、输入测量参数；其特征在于：所述的信号调理电路包括前置放大器、高通滤波器、放大器，所述超声波传感器将管道泄漏点发出的超声信号转换为电信号，通过前置放大器对该两路电信号进行放大，前置放大器输出的电信号经高通滤波器进行滤波，滤波后的有用电信号通过放大器进行再次放大后送到采数据集器的两个输入端；数据采集器通过USB接口与计算机相连。该技术方案有效解决现有泄露检测装置受成本、人员和环境影响的问题，提供一种原理简单、制造成本低，测试精度高，易于实时控制的蒸汽管道泄漏检测装置。

Description

一种基于虚拟仪器地下蒸汽管道泄漏检测装置

技术领域：

本实用新型涉及检测技术领域，具体涉及一种基于虚拟仪器地下蒸汽管道泄漏检测装置。

背景技术：

随着城市和工业供热量的增加、管网的延伸、供热面积的不断扩大，损失率指标也呈上升趋势，而损失率中的一个主要分量就是管网泄漏。热力管道的敷设分为地下埋藏和架空两种，其中架空管道泄漏点易于查找和修复，但因其阻碍交通所以限制起应用，绝大部分地区蒸汽管道采用地下埋设方法。管道泄漏势必造成能源浪费，加之地下管道发生泄漏时泄漏点隐蔽不易查找、维修不及时，使原本较小的泄漏点扩大造成严重浪费。当发生泄漏时泄漏点附近易产生冷凝水，冷凝水在管道保温层中被加热甚至沸腾，沸水加剧管道壁穿孔和保温层老化造成恶性循环，而冷凝水被加热本身就是一种热能损失。冷凝水以蒸汽的形式从排气管排出带出的热量对路边的绿化带造成危害，管道发生严重泄漏地段的排气孔周围几乎没有植物生长。排气孔中发出冷凝水被加热的噪音也是一种污染。秋、冬季节当空气湿度较大时，排气管排出的水蒸气在空气中凝结成雾不易消散严重时影响交通。一般情况下引起地下蒸汽管道泄漏的原因有：管网陈旧老化导致泄漏、由于路基受压不堪重负导致路面凹陷将管道压断后发生泄漏、管道施工质量及采用的管道质量差有关、环境温度的变化等。

由于上述种种原因，地下蒸汽管道泄漏的问题是不可避免的，蒸汽管网系统中，每年由泄漏造成的浪费相当惊人。因此，及时准确的查找泄漏的位置是十分重要和必须的；多年来国内外很多的研究人员一直在从事管道泄漏诊断的工作，目前已有的检漏方法, 从最简单的人工分段沿管段巡视, 发展到较为复杂的计算机软硬件结合的方法。从陆上检测发展到海底检测, 甚至利用飞机进行空中对地下管道的检测。根据检测对象的不同, 管道检漏方法大致分为两种: 一是直接检测泄漏的石油、气体等的直接检漏方法; 另一种是检测因泄漏造成的流量、压力、声音等物理状态发生变化的间接检漏方法。直接检漏法包括：导电高聚物法、元件法、气体法、机载红外线法、封入气体压力检测法、水面监视法。间接检漏法包括：质量平衡法、水力坡降线法、分段密封法、音频泄漏法、声信号分析法、统计法、基于神经网络的方法、压力波法、负压波法、压力点分析( PPA) 法、示踪物管道漏法。

上述各类检测方法尽管在其它管道泄漏检测中有部分得到一定的应用，但是，由于受到检测经费、专业人员、管道埋设方法、环境干扰等多种因素的限制，未能在地下蒸汽管道检测中得到全面的推广应用。

发明内容：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于虚拟仪器地下蒸汽管道泄漏检测装置，该技术方案有效解决现有泄露检测装置受成本、人员和环境影响的问题，提供一种原理简单、制造成本低，测试精度高，易于实时控制的蒸汽管道泄漏检测装置。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种基于虚拟仪器地下蒸汽管道泄漏检测装置，包括超声波传感器、信号调理电路、数据采集器、计算机、显示器和键盘，超声波传感器安装在蒸汽管道处；显示器作为管道泄漏检测装置的信号显示测量、分析波形和数据，键盘作为控制信号的采集、输入测量参数；所述的信号调理电路包括前置放大器、高通滤波器、放大器，所述超声波传感器将管道泄漏点发出的超声信号转换为电信号，通过前置放大器对该两路电信号进行放大，前置放大器输出的电信号经高通滤波器进行滤波，滤波后的有用电信号通过放大器进行再次放大后送到采数据集器的两个输入端；数据采集器通过USB接口与计算机相连。

本实用新型进一步技术改进方案是：

所述前置放大器由由PGA202、PGA203两个芯片级联构成,放大倍数为1-8000；所述高通滤波器是由集成运放μA741与RC电路构成的二阶压控电压源高通滤波电路；所述放大器是由集成运放μA741组成的反向放大电路，放大倍数为5；所述泄漏检测装置还设置有无线发射和接收模块，数据采集器通过无线发射和接收模块与计算机无线连接。。

本实用新型与现有技术相比，具有以下明显优点：

本实用新型采用软件与硬件相结合的方式设计出一种友好的虚拟仪器人机界面，通过信号的相关分析和处理软件，自动判别蒸汽管道泄漏位置，测量精度可达到1%以内，同时该装置选配无线发射和接收模块，可实现蒸汽管道泄漏远程无线监测，该装置具有快速、便捷、实用、定位准确等优点，同时具有较高的性价比，可以取代价格昂贵的进口仪器。

附图说明：

图1为本实用新型的系统框图。

具体实施方式：

如图1所示，包括计算机、信号调理电路、超声波传感器、数据采集器、无线发射和接收模块、显示器和键盘，显示器作为管道泄漏检测装置的信号显示测量、分析波形和数据，键盘作为控制信号的采集、输入测量参数，超声波传感器安装在蒸汽管道处；信号调理电路包括前置放大器、高通滤波器、放大器；前置放大器由由PGA202、PGA203两个芯片级联构成,放大倍数为1-8000，高通滤波器是由集成运放μA741与RC电路构成的二阶压控电压源高通滤波电路，放大器是由集成运放μA741组成的反向放大电路，放大倍数为5；超声波传感器将管道泄漏点发出的两路超声信号转换为电信号，由于超声波传感器输出的电压很小，通过前置放大器对该两路电信号进行放大，高通滤波器对前置放大器输出的两路电信号进行滤波，滤除部分噪声信号，将滤波后的有用的电信号通过放大器进行再次放大后送到采数据集器的两个输入端，数据采集器通过USB接口或者无线发射和接收模块与计算机相连，通过键盘控制电信号的采集、输入测量参数、选择软件功能；利用虚拟仪器专用软件对电信号进行采集、处理、相关分析，确定泄漏点位置；显示器用于显示测量、分析波形和数据。

本实用新型采用的检测原理为：当管道发生泄漏时，泄漏点发出的超声波信号就会沿着管壁向管道两端排气孔传播，然后利用两个安装在两个排气孔上超声波传感器拾取泄漏点发出的超声波，用LABVIEW软件对这两路信号进行相关分析。没有泄漏时，相关函数的最大值在零附近；发生泄漏后，相关函数的最大值将发生显著变化；另外，当管道泄漏点的位置不同时，两路信号的延迟时间就有区别，信号的相关函数的值就会改变。因此，根据信号的相关函数信息，就可以对管道的泄漏状况进行检测。当管道中某点发生泄漏时，在互相关图上τ=△t处有最大值，由此就可确定泄漏点的位置。

本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims

1.一种基于虚拟仪器地下蒸汽管道泄漏检测装置，包括超声波传感器、信号调理电路、数据采集器、计算机、显示器和键盘，超声波传感器安装在蒸汽管道处；显示器作为管道泄漏检测装置的信号显示测量、分析波形和数据，键盘作为控制信号的采集、输入测量参数；其特征在于：所述的信号调理电路包括前置放大器、高通滤波器、放大器，所述超声波传感器将管道泄漏点发出的超声信号转换为电信号，通过前置放大器对该两路电信号进行放大，前置放大器输出的电信号经高通滤波器进行滤波，滤波后的有用电信号通过放大器进行再次放大后送到采数据集器的两个输入端；数据采集器通过USB接口与计算机相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟仪器地下蒸汽管道泄漏检测装置，其特征在于：所述前置放大器由由PGA202、PGA203两个芯片级联构成,放大倍数为1-8000。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于虚拟仪器地下蒸汽管道泄漏检测装置，其特征在于：所述高通滤波器是由集成运放μA741与RC电路构成的二阶压控电压源高通滤波电路。

4.根据权利要求1或2所述的一种基于虚拟仪器地下蒸汽管道泄漏检测装置，其特征在于：所述放大器是由集成运放μA741组成的反向放大电路，放大倍数为5。

5.根据权利要求1或2所述的一种基于虚拟仪器地下蒸汽管道泄漏检测装置，其特征在于：所述泄漏检测装置还设置有无线发射和接收模块，数据采集器通过无线发射和接收模块与计算机无线连接。