CN215764621U - 长输天然气管道爆管保护系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种长输天然气管道爆管保护系统，包括：压力变送器、电动控制阀和逻辑控制装置；压力变送器和电动控制阀均安装在天然气管道中，电动控制阀相对于压力变送器位于天然气管道的上游；压力变送器用于测量天然气管道内的压力而生成压力检测信号，以及将压力检测信号发送给逻辑控制装置；逻辑控制装置用于根据压力检测信号生成控制电动控制阀开闭的控制信号，以及将控制信号下发给电动控制阀；电动控制阀用于根据控制信号控制自身阀体的开闭。本申请提供的爆管保护系统中的压力变送器和电动控制阀占地面积和体积均小于现有的气液联动执行机构，可以较为方便地安装至天然气管道中。

Description

长输天然气管道爆管保护系统

技术领域

本申请涉及天然气管道技术领域，尤其涉及一种长输天然气管道爆管保护系统。

背景技术

天然气管道是将天然气等燃料气体从开采地或处理厂输送到城市配气中心或者工业企业用户的专用管道；因为天然气管道运输具有运输成本低、燃气运输量大、安全性能高、运输损耗小以及无“三废”排出等优点，其是陆地输送天然气的主要方式。

天然气具有快速扩散、容易点燃的特点，如果天然气管道发生泄漏极易引起重大的安全事故。为了能够降低因为天然气管道泄漏造成的爆管事故发生频率，准确定位天然气管道发生泄漏的具体位置并及时处置，长输天然气管道均采用爆管检测方法对干线截断阀进行控制；气液联动执行机构是目前天然气长输管道中控制截断球阀关闭的安全控制设备，其通过从管道中获取带压气体作为动力，以液压油作为传动介质，驱动线路截断阀完成开关动作；但是气液联动执行机构具有价格贵、结构复杂、不易维护并且更换困难等问题。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本申请提供了一种长输天然气管道爆管保护系统。

本申请提供一种长输天然气管道爆管保护系统，包括：压力变送器、电动控制阀和逻辑控制装置；

所述压力变送器和所述电动控制阀均安装在所述天然气管道中，所述电动控制阀相对于所述压力变送器位于所述天然气管道的上游；

所述压力变送器用于测量所述天然气管道内的压力而生成压力检测信号，以及将所述压力检测信号发送给所述逻辑控制装置；

所述逻辑控制装置用于根据所述压力检测信号生成控制所述电动控制阀开闭的控制信号，以及将所述控制信号下发给所述电动控制阀；

所述电动控制阀用于根据所述控制信号控制自身阀体的开闭。

可选地，所述长输天然气管道爆管保护系统还包括数据采集装置；

所述数据采集装置与所述压力变送器、所述电动控制阀和所述逻辑控制装置均通信连接；

所述数据采集装置用于获取所述压力检测信号并转发给所述逻辑控制装置，以及获取所述控制信号并下发给所述电动控制阀。

可选地，所述数据采集装置包括数据采集模块和远程传输模块；

所述数据采集模块用于获取所述压力检测信号并转发给所述远程传输模块；

所述远程传输模块用于将压力检测信号发送给所述逻辑控制装置，以及接收所述逻辑控制装置发送的所述控制信号并转发给所述数据采集模块；

所述数据采集模块还用于将所述控制信号下发给所述电动控制阀。

可选地，所述远程传输模块为无线传输模块或者以太网传输模块。

可选地，所述逻辑控制装置包括监测模块、控制模块和报警提示模块；

所述监测模块用于根据所述压力检测信号判定所述天然气管道是否爆管；

所述控制模块用于在所述监测制模块判定所述天然气管道爆管时生成所述控制信号；

所述报警提示模块用于在所述监测模块判定所述天然气管道爆管时生成报警提示信息。

可选地，所述长输天然气管道爆管保护系统还包括上位监控装置；

所述逻辑控制装置还包括上报模块；

所述上报模块用于将所述压力检测信号、所述控制信号和所述报警提示信息上报给所述上位监控装置。

可选地，所述上位监控装置还用于获取用户输入的主动控制信号，以及将所述主动控制信号下发给所述逻辑控制装置；

所述逻辑控制装置还用于将所述主动控制信号下发给所述电动控制阀。

可选地，所述逻辑控制装置还包括用于为所述监测模块、所述控制模块和所述报警提示模块供电的直流电源模块。

可选地，所述电动控制阀为包括角度传感器的角行程电控阀；

所述角度传感器用于检测所述电动控制阀中阀体的旋转角度而生成开度信号，以及将所述开度信号发送给所述逻辑控制装置。

可选地，所述电动控制阀为包括行程传感器的直行程电动阀；

所述行程传感器用于检测所述电动控制阀的移动距离而生成行程信号，以及将所述行程信号发送给所述逻辑控制装置。

本申请提供的天然气管道爆管保护系统，采用电气化控制的压力变送器、电动控制阀和逻辑控制装置，通过电气化检测方式和电气化控制的方式实现爆管检测和管道输送的关断，这一爆管保护系统中的压力变送器和电动控制阀占地面积和体积均小于现有的气液联动执行机构，可以较为方便地安装至天然气管道中。

从实际应用的角度考虑，本方案提供的爆管保护系统的检测和控制方式可以采用通用的检测部件，并不是如现有的气液联动执行机构采用专用设备实现天然气管道的关断，因此使用成本和后期维护成本降低；此外，本申请实施例提供的天然气管道爆管保护系统采用电控方式实现关断保护，其可以集成至现有的天然气管道管理系统中，或者采用现有天然气管道管理系统中的部分设备。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种长输天然气管道爆管保护系统结构示意图；

图2是本申请实施例提供的数据采集装置的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的逻辑控制装置结构示意图；

其中：11-压力变送器，12-电动控制阀，13-逻辑控制装置，131-监测模块，132-控制模块，133-报警提示模块，134-直流电源模块，135-上报模块，14-数据采集装置，141-采集模块，142-远程传输模块。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面将对本申请的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但本申请还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。

图1是本申请实施例提供的一种长输天然气管道爆管保护系统结构示意图，如图1所示，本申请实施例提供的爆管保护系统包括压力变送器11、电动控制阀12和逻辑控制装置13。

压力变送器11和电动控制阀12均安装在天然气管道中，并且电动控制阀12相对于压力变送器11位于天然气管道的上游。压力变送器11中的压力传感器位于天然气管道内部，其用于测量天然气管道内的压力而生成压力检测信号；压力变送器11可以将压力检测信号发送给逻辑控制装置13。

本申请实施例的一个应用中，压力变送器11为智能型的压力变送器11，其对压力检测精度可以精确到0.075％，其可以采用HART数字通讯方式或者4-20mA直流的方式输出压力检测信号，其动态响应时间小于100ms，稳定性超过10年。

本申请实施例中，逻辑控制装置13在接收到压力检测信号后，根据连续采集的压力检测信号确定天然气管道中的压力变化情况是否正常，根据压力变化情况是否正常确定天然气管道是否出现爆管问题，以及对应性地生成控制电动控制阀12开闭的控制信号；随后，逻辑控制装置13将控制信号下发给电动控制阀12，以使得电动控制阀12根据控制信号动作而实现位于天然气管道中阀体的开闭，继而控制天然气输送。

本申请实施例中，压力变送器11可以以设定周期采集天然气管道中的压力而生成压力检测信号，逻辑控制装置13则缓存一定周期的压力检测信号，并且根据相邻周期压力检测信号的差值，确定天然气管道的压降速率平均值。如果压降速率平均值小于或等压降速率的设定值，则判定天然气管道正常；如果压降速率平均值大于压降速率的设定值，则判定天然气管道出现爆管或者泄露事故；随后逻辑控制装置13将根据判定结果确定生成何种控制信号，以及将控制信号下发给电动控制阀12。

本申请实施例提供的天然气管道爆管保护系统，采用电气化控制的压力变送器11、电动控制阀12和逻辑控制装置13，通过电气化检测方式和电气化控制的方式实现爆管检测和管道输送的关断，这一爆管保护系统中的压力变送器11和电动控制阀12占地面积和体积均小于现有的气液联动执行机构，可以较为方便地安装至天然气管道中。

从实际应用的角度考虑，本方案提供的爆管保护系统的检测和控制方式可以采用通用的检测部件，并不是如现有的气液联动执行机构采用专用设备实现天然气管道的关断，因此使用成本和后期维护成本降低。

此外，本申请实施例提供的天然气管道爆管保护系统采用电控方式实现关断保护，其可以集成至现有的天然气管道管理系统中，或者采用现有天然气管道管理系统中的部分设备。

请继续参见图1，本申请实施例提供的长输天然气管道爆管保护系统还包括数据采集装置14；数据采集装置14与前述的压力变送器11、电动控制阀12和逻辑控制装置13均通信地连接；数据采集装置14作为一数据采集和中转设备，其可以获取压力变送器11生成的压力检测信号，并将其转发给逻辑控制装置13，以及将从逻辑控制装置13获取的控制信号下发给电动控制阀12。

图2是本申请实施例提供的数据采集装置的结构示意图，实际应用中，数据采集装置14可以包括数据采集模块141和远程传输模块142。数据采集模块141用于获取压力检测信号并转发给远程传输模块142，远程传输模块142则用于将压力检测信号发送给逻辑控制装置13，以及将逻辑控制装置13发送的控制信号转发给数据采集模块141；数据采集模块141还用于将控制信号下发给电控控制阀。

本申请实施例中的远程传输模块142是一工业级的数据传输模块，其可以采用串口、以太网连接或者无线传输的方式实现和逻辑控制装置13进行通信连接，也就是说远程传输模块142可以是以太网传输模块或者无线传输模块。

实际应用中，本申请实施例提供的数据采集装置14可以部署在距离压力变送器11和电动控制阀12较近的位置，以能够较近地获取压力检测信号并方便地下发控制信号。在一个具体应用中，数据采集装置14包括8路直流模拟量输入接口、8路开关量输入接口、8路直流模拟量输出接口和8路开关量输出接口，另外还配置有1路RS485和1路RS232接口

应当注意的是，实际应用中，压力变送器11、电动控制阀12和数据采集装置14均应当达到相应防爆级别的装置。

图3是本申请实施例提供的逻辑控制装置结构示意图，本申请实施例具体应用中，逻辑控制装置13包括监测模块131、控制模块132和报警提示模块133。监测模块131用于根据压力检测信号判定天然气管道是否爆管，也就是监测模块131用于执行缓存压力检测信号以及根据压力检测信号做比较而确定压降速率是否大于设定值的步骤；控制模块132用于在检测模块判定天然气管道爆管时生成控制信号；报警提示模块133则用于在监测模块131判定天然气管道爆管时生成报警提示信息。

采用前述的监测模块131、控制模块132和报警提示模块133的模块化结构，可以根据判断逻辑、控制逻辑和设备老化的情况适应性地修改各个模块，继而提高逻辑控制装置13的适用性。在一些应用中，逻辑控制装置13也可以是一集成的模块，例如其可以是一集成的可编程逻辑控制器。

另外请注意，逻辑控制模块132还包括用于为监测模块131、控制模块132和报警提示模块133供电的直流电源模块134；直流电源模块134将市电交流整流为满足监控模块、控制模块132和报警提示模块133使用的直流点。

本申请实施例一些应用中，长输天然气管道爆管保护系统还可以包括上位监控装置；对应的，逻辑控制装置13还包括上报模块135，上报模块135用于将压力检测信号、控制信号和报警提示信息上报给上位监控装置；实际应用中，上位监控装置可以部署在总爆管监控室内，以实现爆管检测的全面综合管理。具体的，可以根据天然气管路的部署情况部署多套包括压力变送器11、电动控制阀12和逻辑控制器的子系统，以及部署一个上位监控装置，各个子系统和上位监控装置组合形成爆管保护系统。

本申请实施例的一些应用中，上位监控装置还可以获取用户输入的主动控制信号，以及将主动控制信号下发给逻辑控制装置13；逻辑控制装置13还用于将主动控制信号下发给电动控制阀12。如此，实际应用中的爆管保护系统还可以作为调控天然气管道输送量、输送路径的设备，以提高其应用性。

本申请实施例具体应用中，电动控制阀12可以是具有反馈控制的阀门，其用于检测控制阀阀体实际状态的传感器可以生成反馈信号，并将反馈信号发送给逻辑控制装置13，以使得逻辑控制装置13确定是否完成控制。

在一个具体应用中，电动控制阀12可以是为包括角度传感器的角行程电控阀，角度传感器用于检测电控控制阀中阀体的旋转角度而生成开度信号，以及将开度信号发送给逻辑控制装置13。在本申请实施例的另一具体应用中，电动控制阀12可以是为包括行程传感器的直行程电控阀，行程传感器用于检测电动控制阀12的移动距离而生成行程信号，以及将行程信号发送给逻辑控制装置13。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种长输天然气管道爆管保护系统，其特征在于，包括：压力变送器、电动控制阀和逻辑控制装置；

所述压力变送器和所述电动控制阀均安装在所述天然气管道中，所述电动控制阀相对于所述压力变送器位于所述天然气管道的上游；

所述压力变送器用于测量所述天然气管道内的压力而生成压力检测信号，以及将所述压力检测信号发送给所述逻辑控制装置；

所述逻辑控制装置用于根据所述压力检测信号生成控制所述电动控制阀开闭的控制信号，以及将所述控制信号下发给所述电动控制阀；

所述电动控制阀用于根据所述控制信号控制自身阀体的开闭。

2.根据权利要求1所述长输天然气管道爆管保护系统，其特征在于，还包括数据采集装置；

所述数据采集装置与所述压力变送器、所述电动控制阀和所述逻辑控制装置均通信连接；

所述数据采集装置用于获取所述压力检测信号并转发给所述逻辑控制装置，以及获取所述控制信号并下发给所述电动控制阀。

3.根据权利要求2所述长输天然气管道爆管保护系统，其特征在于：

所述数据采集装置包括数据采集模块和远程传输模块；

所述数据采集模块用于获取所述压力检测信号并转发给所述远程传输模块；

所述远程传输模块用于将压力检测信号发送给所述逻辑控制装置，以及接收所述逻辑控制装置发送的所述控制信号并转发给所述数据采集模块；

所述数据采集模块还用于将所述控制信号下发给所述电动控制阀。

4.根据权利要求3所述长输天然气管道爆管保护系统，其特征在于：

所述远程传输模块为无线传输模块或者以太网传输模块。

5.根据权利要求1所述长输天然气管道爆管保护系统，其特征在于，所述逻辑控制装置包括监测模块、控制模块和报警提示模块；

所述监测模块用于根据所述压力检测信号判定所述天然气管道是否爆管；

所述控制模块用于在所述监测制模块判定所述天然气管道爆管时生成所述控制信号；

所述报警提示模块用于在所述监测模块判定所述天然气管道爆管时生成报警提示信息。

6.根据权利要求5所述长输天然气管道爆管保护系统，其特征在于，还包括上位监控装置；

所述逻辑控制装置还包括上报模块；

所述上报模块用于将所述压力检测信号、所述控制信号和所述报警提示信息上报给所述上位监控装置。

7.根据权利要求6所述长输天然气管道爆管保护系统，其特征在于：

所述上位监控装置还用于获取用户输入的主动控制信号，以及将所述主动控制信号下发给所述逻辑控制装置；

所述逻辑控制装置还用于将所述主动控制信号下发给所述电动控制阀。

8.根据权利要求5所述长输天然气管道爆管保护系统，其特征在于：

所述逻辑控制装置还包括用于为所述监测模块、所述控制模块和所述报警提示模块供电的直流电源模块。

9.根据权利要求1所述长输天然气管道爆管保护系统，其特征在于：

所述电动控制阀为包括角度传感器的角行程电控阀；

所述角度传感器用于检测所述电动控制阀中阀体的旋转角度而生成开度信号，以及将所述开度信号发送给所述逻辑控制装置。

10.根据权利要求1所述长输天然气管道爆管保护系统，其特征在于，

所述电动控制阀为包括行程传感器的直行程电动阀；

所述行程传感器用于检测所述电动控制阀的移动距离而生成行程信号，以及将所述行程信号发送给所述逻辑控制装置。

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