CN210487190U - 换热器内漏检测系统和换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型换热器内漏检测系统和换热器公开了一种换热器内漏检测系统，涉及换热器内漏检测领域。包括：数据采集分析系统、至少一个第一次声波传感器和至少一个第二次声波传感器，其中，每个第一次声波传感器安装在换热器壳程的预设检测点，每个第二次声波传感器安装在换热器管程的预设检测点，全部第一次声波传感器和全部第二次声波传感器分别与数据采集分析系统连接。本实用新型提供的换热器内漏检测系统，通过对换热器的管程和壳程的次声波进行检测，能够及时的确定是否发生泄露。

Description

换热器内漏检测系统和换热器

技术领域

本实用新型涉及换热器内漏检测领域，尤其涉及一种换热器内漏检测系统。

背景技术

换热器是石油、化工、电力、食品等领域广泛应用的一种冷热交换设备，供不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递。间壁式换热器是常用的换热器，其工作原理是温度不同的两种流体在被壁面分开的空间里流动，通过壁面的导热和流体在壁表面对流，两种流体之间进行换热。其结构通常分为管程和壳程，由于其内部结构复杂易受腐蚀，导致管束及管板连接处易发生内漏。

换热器内漏很难在泄露早期发现并及时维修，现有的方案通常是通过在换热器的管程侧和壳程侧进出口管线加装压力表、温度表，通过分析经过换热器的出口压力波动和温度压力波动判断管道是否有内漏情况。或者通过定期取样化验换热器洁净侧的介质，分析介质中的杂质含量，当验出含有污染侧介质达到一定浓度时，判断换热器有泄露发生。

然而，现有的方案都是基于内漏发生，导致工艺量明显变化后，才能发现泄露情况，具有滞后性，无法及时发现换热器的泄露情况。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种换热器内漏检测系统，能够解决换热器内漏检测具有滞后性的问题，能够及时发现换热器的泄露，适用于管壳式、套管式和其他型式的换热器。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种换热器内漏检测系统，包括：数据采集分析系统、至少一个第一次声波传感器和至少一个第二次声波传感器，其中，每个所述第一次声波传感器安装在换热器壳程的预设检测点，每个所述第二次声波传感器安装在所述换热器管程的预设检测点，全部所述第一次声波传感器和全部所述第二次声波传感器分别与所述数据采集分析系统连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的换热器内漏检测系统，通过对换热器的管程和壳程的次声波进行检测，能够及时的确定是否发生泄露。

本实用新型解决上述技术问题的另一技术方案如下：

一种换热器，所述换热器上设置有如上述技术方案所述的换热器内漏检测系统。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

附图说明

图1为本实用新型的实施例提供的换热器内漏检测系统结构示意图；

图2为本实用新型的实施例提供的次声波检测结果示意图；

图3为本实用新型的其他实施例提供的换热器内漏检测系统结构框架示意图；

图4为本实用新型的其他实施例提供的换热器内漏检测系统结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，为本实用新型的实施例提供的换热器3内漏检测系统结构示意图，包括：数据采集分析系统、至少一个第一次声波传感器1和至少一个第二次声波传感器2，其中，每个第一次声波传感器1安装在换热器3壳程的预设检测点，每个第二次声波传感器2安装在换热器3管程的预设检测点，全部第一次声波传感器1和全部第二次声波传感器2分别与数据采集分析系统连接。

应理解，次声波传感器的数量可以根据实际需求设置，预设检测点可以根据实际需求选择。例如，预设检测点可以设置在管程入口阀门、管程出口阀门、壳程入口阀门、壳程出口阀门等位置处，也可以设置在换热器3的外表面指定位置处。

需要说明的是，换热器3在正常工作状态下，次声波传感器检测到的次声信号比较平缓，当有泄露或其他异常工况发生时传感器检测到的次声信号会产生突变，由于换热器3内漏位置液体对管壁的摩擦、压力波动及管壳程介质接触导致的两处介质性质流动特性发生变化，会对管程和壳程的次声信号波形均产生突变性影响，利用这一特性可以清楚判别换热器3是否发生泄露。

换热器3内部管道或内壁在发生泄漏时，管程或壳程内的介质从泄漏处喷射时会产生频率很低的次声波，根据换热器3管程、壳程的介质流动工况条件和泄漏孔径的大小，产生的次声波频率也不尽相同，最低频率可低到 0.04Hz，高频能达到5Hz左右。因此，本实施例优选采用的次声波传感器可以为低频高灵敏度次声波传感器，其灵敏度可达到-195dB，频响范围为 0.01Hz～20Hz。采用这种针对管道泄漏检测的次声波传感器能够符合各种工况条件下不同孔径的泄漏检测的要求。

次声波传感器在采集到次声波信号后，将所检测到的次声波信号转化为电信号输出给数据采集分析系统。数据采集分析系统在接收到次声波传感器发送的电信号后，对电信号进行分析，判断其是否出现次声波。采集到的次声波信息可以包括次声波的频率、波长及其对应的采集时间等信息。

如图2所示，提供了一种示例性的次声波检测结果示意图，图中横轴为时间，纵轴为振幅。从图中可以看出，在4000ms处，产生了次声波，说明此时换热器3发生了泄露。

需要说明的是，数据采集分析系统可以通过现有技术实现，例如可以通常图灵科技公司生产的次声波法泄漏监测系统实现对次声波信号的采集和判断。

应理解，数据采集分析系统为现有的技术，本领域人员知晓其包含的具体装置及工作原理，本申请未对数据采集分析系统的工作原理或方法流程进行改进。

例如，数据采集分析系统通常可以包括采集终端和数据处理终端，无论其具体型号如何，采集终端必然包含数据传输接口，或者无线通信模块，可以通过将数据线两端的接头分别插入采集终端的数据传输接口，以及次声波传感器的数据传输接口，实现次声波传感器与采集终端之间的数据连接。采集终端与数据处理终端的连接方式同理，不再赘述。

应理解，数据采集分析系统还可以采用采用服务器、服务器集群、台式计算机、笔记本计算机等任意具有数据存储、数据处理、运算功能的计算设备实现。

本实施例提供的换热器内漏检测系统，通过对换热器的管程和壳程的次声波进行检测，能够及时的确定是否发生泄露，提高了换热器安全生产的防控能力。

可选地，在一些实施例中，如图3所示，还包括：放大器4和低通滤波器5，每个第一次声波传感器依次通过放大器4和低通滤波器5与数据采集分析系统连接，每个第二次声波传感器依次通过放大器4和低通滤波器5与数据采集分析系统连接。

如图3所示，为本实用新型的其他实施例提供的换热器内漏检测系统结构框架示意图，同种采用了两个次声波传感器，分别是壳程次声波传感器11 和管程次声波传感器12，壳程次声波传感器11的输出端依次连接有放大器 4和低通滤波器5，管程次声波传感器12的输出端也依次连接有放大器4和低通滤波器5，两个低通滤波器5通过通信模块将采集到的数据发送给数据采集分析系统3。

应理解，在对模拟信号进行低通滤波后，为便于数据采集分析系统3处理，还可以设置有A/D转换器，将模拟信号转化成数字信号。

应理解，放大器4、低通滤波器5和A/D转换器可以集成在一个控制器内，实现前置放大、低通滤波和数模转换的功能。应理解，控制器可以采用现有技术中提供的任意具有信号控制功能的器件如微处理器、单片机、可编程逻辑控制器、数字化仪等实现，可以起到对次声波接收器的开关控制、功率控制、信号传输、信号放大、滤波处理等基础的信号处理功能。

为了在不降低次声波传感器灵敏度的基础上达到较宽的频率响应范围以满足各种应用条件下的要求，本实施例通过对输出的信号进行放大滤波处理；低通滤波器5通过设置截止频率在合理范围，用于过滤掉管道中高于截止频率的声波，有效避免管道中高频率声波的干扰，有助于次声波信号的提取。经过前置放大和滤波处理后的次声波信号经过系统的A/D转换器将模拟信号转化成数字信号，并通过通信模块传输给数据采集分析系统3的内存中，对信号数据进行处理和判断，根据次声波信号突变特征及发生的时机确定是否发生泄露。

可选地，如图3所示，还可以设置主控制室7，将数据采集分析系统3 处理和判断后的结果通过通信模块上传到主控制室7，在主控制室7对数据进行二次判别，能够提高检测的准确性。

可选地，在一些实施例中，如图3所示，还包括：报警器6，报警器6 与数据采集分析系统3连接。

在数据采集分析系统3根据采集的次声波信号判断发现换热器发生泄露后，可以通过报警器6进行报警，通过声光提示或向预设终端发送提示消息等方式进行报警，以便工作人员及时处理维修。

可选地，在一些实施例中，每个第一次声波传感器安装在换热器壳程入口处的预设检测点，每个第二次声波传感器安装在换热器管程出口处的预设检测点。

需要说明的是，预设检测点的位置和数量可以根据实际需求设置。

可选地，在一些实施例中，如图4所示，假设A流体走壳程，B流体走管程，A流体从壳程入口111流入，从壳程出口112流出，B流体从管程入口121流入，从管程出口122流出。壳程入口阀门8可以为球阀或者截止阀，管程出口阀门9可以为球阀或者截止阀。

每个第一次声波传感器1通过法兰安装在换热器壳程入口阀门8上，每个第二次声波传感器2通过法兰安装在换热器管程出口阀门9上。

可选地，在一些实施例中，数据采集分析系统包括：采集单元和信号处理单元，采集单元用于获取每个第一次声波传感器和每个第二次声波传感器采集的次声波信号，信号处理单元用于根据次声波信号确定换热器是否发生泄漏。

可选地，在一些实施例中，数据采集分析系统还包括：专家数据库，专家数据库与信号处理单元连接。

应理解，专家数据库中存储有专家经验信息，在获取到次声波信号后，可以通过调用专家数据库中的的专家经验信息，对次声波信号进行分析。

可选地，数据采集分析系统还可以通过模糊神经网络算法对次声波信号进行分析和判断。

专家数据库和神经网络模拟识别算法能够更好地适应复杂多变的换热器运行工况和换热器外部环境干扰。采用专家数据库可使得系统具有很好的自学习功能。在一个新安装的系统中，很难在短时间内提供完事的专家数据库所需要的样本素材，因此在系统在安装后需要借鉴类似现场所获得的样本素材进行神经网络的训练与识别。在系统运行过程中，特别是刚投运的开始阶段，需要与现场的具体情况进行相结合，剔除误报警，对于频发的误报警类型在人为干预的情况下加入到专家数据库中，从而将之完全排除掉，提高系统报警的准确性和可靠性。

可以理解，在一些实施例中，可以包含如上述各实施例中的部分或全部可选实施方式。

在本发明提供的其他实施例中，还提供一种换热器，换热器上设置有如上述任意实施例所述的换热器内漏检测系统。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例一”、“实施例二”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体方法、装置或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。

在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、方法、装置或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种换热器内漏检测系统，其特征在于，包括：数据采集分析系统、至少一个第一次声波传感器和至少一个第二次声波传感器，其中，每个所述第一次声波传感器安装在换热器壳程的预设检测点，每个所述第二次声波传感器安装在所述换热器管程的预设检测点，全部所述第一次声波传感器和全部所述第二次声波传感器分别与所述数据采集分析系统连接。

2.根据权利要求1所述的换热器内漏检测系统，其特征在于，还包括：放大器和低通滤波器，每个所述第一次声波传感器依次通过所述放大器和所述低通滤波器与所述数据采集分析系统连接，每个所述第二次声波传感器依次通过所述放大器和所述低通滤波器与所述数据采集分析系统连接。

3.根据权利要求1所述的换热器内漏检测系统，其特征在于，还包括：报警器，所述报警器与所述数据采集分析系统连接。

4.根据权利要求1所述的换热器内漏检测系统，其特征在于，每个所述第一次声波传感器安装在所述换热器壳程入口处的预设检测点，每个所述第二次声波传感器安装在所述换热器管程出口处的预设检测点。

5.根据权利要求1所述的换热器内漏检测系统，其特征在于，每个所述第一次声波传感器通过法兰安装在所述换热器壳程入口阀门上，每个所述第二次声波传感器通过法兰安装在所述换热器管程出口阀门上。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的换热器内漏检测系统，其特征在于，所述数据采集分析系统包括：采集单元和信号处理单元，所述采集单元用于获取每个所述第一次声波传感器和每个所述第二次声波传感器采集的次声波信号，所述信号处理单元用于根据所述次声波信号确定换热器是否发生泄漏。

7.根据权利要求6所述的换热器内漏检测系统，其特征在于，所述数据采集分析系统还包括：专家数据库，所述专家数据库与所述信号处理单元连接。

8.一种换热器，其特征在于，所述换热器上设置有如权利要求1至7中任一项所述的换热器内漏检测系统。

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