CN218823015U - 一种多相态co2储运装置泄漏检测与定位装置 - Google Patents

一种多相态co2储运装置泄漏检测与定位装置 Download PDF

Info

Publication number
CN218823015U
CN218823015U CN202223215225.8U CN202223215225U CN218823015U CN 218823015 U CN218823015 U CN 218823015U CN 202223215225 U CN202223215225 U CN 202223215225U CN 218823015 U CN218823015 U CN 218823015U
Authority
CN
China
Prior art keywords
storage
frequency signal
leakage
transportation device
phase
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202223215225.8U
Other languages
English (en)
Inventor
曹杨
周伟
刘涛
王红红
李彦尊
王魁涛
张海娟
陈坤亮
雷博雯
杨雅琪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Research Center of CNOOC China Ltd
CNOOC China Ltd
Original Assignee
Beijing Research Center of CNOOC China Ltd
CNOOC China Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Research Center of CNOOC China Ltd, CNOOC China Ltd filed Critical Beijing Research Center of CNOOC China Ltd
Priority to CN202223215225.8U priority Critical patent/CN218823015U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN218823015U publication Critical patent/CN218823015U/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/70—Combining sequestration of CO2 and exploitation of hydrocarbons by injecting CO2 or carbonated water in oil wells

Landscapes

  • Examining Or Testing Airtightness (AREA)

Abstract

本实用新型涉及一种多相态CO2储运装置泄漏检测与定位装置，其包括：高频信号驱动器，设置在多相态CO2储运装置上的薄弱位置一侧，用于发射高频信号；高频信号接收器，设置在多相态CO2储运装置上的薄弱位置另一侧，用于接收高频信号；信号处理器，与高频信号接收器连接，用于接收高频信号接收器传输至的高频信号，并对该高频信号进行处理后传输至信号运算储存器内，进行存储；逻辑判断器，将信号运算储存器传输至的信号与无CO2泄漏时的检测信号进行对比，得到CO2泄漏检测结果。本实用新型可以在油气处理厂、油气站场、陆岸终端以及长输管道等涉及CO2储运装置泄漏检测领域中应用。

Description

一种多相态CO2储运装置泄漏检测与定位装置
技术领域
本实用新型涉及一种CO2储运装置泄漏检测技术领域，特别是关于一种多相态CO2储运装置泄漏检测与定位装置。
背景技术
随着我国实施“碳中和、碳达峰”的任务目标，CO2输送与封存项目越来越多。依托原有工艺设施，多相态的CO2储运装置越来越多出现在油气处理厂、油气站场以及陆岸终端等场所，随之而来的CO2泄漏问题也将日益突出。当前CO2泄漏检测的方法有气体传感器测量法、红外温度扫描法、管道压降识别法、压力波检测法等。上述方法都有一定适用条件，存在各种各样的问题，在CO2检测的精准性上有待改善的空间。CO2管输是实现其封存的前提，且往往采用高纯度、高压力的输送方式。由于CO2具有腐蚀性，使得储运装置发现腐蚀破坏而出现泄漏。根据经验，泄漏的位置往往发生在储运装置的薄弱环节或经常拆换的部件，如法兰、阀门、接头以及盲板抽堵等特殊位置。一旦CO2发生泄漏，CO2会在短时间内弥散在泄漏点附近的空气中，使得CO2浓度急剧上升。对于不同气体介质环境，超声波展示了不同的传播特性。超声波在CO2气体中的传播速率与其在空气中有明显不同，呈现出较为明显的相位差，基于这一原理，使得采用超声波驱动检测方法来对储运装置CO2泄漏进行检测与识别成为可能。
发明内容
针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种多相态CO2储运装置泄漏检测与定位装置，其能够精准识别CO2泄漏，灵敏度高。
为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种多相态CO2储运装置泄漏检测与定位装置，其包括：高频信号驱动器，设置在多相态CO2储运装置上的薄弱位置一侧，用于发射高频信号；高频信号接收器，设置在多相态CO2储运装置上的薄弱位置另一侧，用于接收高频信号；信号处理器，与高频信号接收器连接，用于接收高频信号接收器传输至的高频信号，并对该高频信号进行处理后传输至信号运算储存器内，进行存储；逻辑判断器，将信号运算储存器传输至的信号与无CO2泄漏时的检测信号进行对比，得到CO2泄漏检测结果。
进一步，还包括显示设备；该显示设备与所述逻辑判断器连接，用于将接收到的所述逻辑判断器传输至的CO2泄漏检测结果进行显示。
进一步，所述薄弱位置包括法兰、阀门、接头以及盲板抽堵处。
进一步，所述信号处理器采用Analog Devices公司生产的型号为AD7490BCPZ芯片。
进一步，所述逻辑判断器采用Intel公司生产的型号为JX-009的芯片。
本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：本实用新型提出了一种多相态CO2储运装置泄漏检测与定位装置，通过在储运系统的薄弱位置安装该检测装置，基于超声波在CO2中呈现出不同的传播特性，检测CO2储运装置的薄弱环节是否存在CO2泄漏，并在检测系统的终端显示是否发生泄漏及其泄漏位置。本实用新型具有识别速度快，灵敏度高，环境适应好等特点，能够精准识别CO2泄漏，为CO2泄漏检测与快速辨识提供了可靠的手段。
附图说明
图1是本实用新型一实施例中多相态CO2储运装置泄漏检测系统结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在当前“碳达峰、碳中和”的背景下，二氧化碳封存技术蓬勃发展。不同相态状态下的CO2输运成为CCUS活动中最常见的做法。但是，通过管道运输高压、高纯度状态下的CO2，存在CO2泄漏问题，尤其是在管道中接头、法兰、阀门的薄弱环节存在较大的泄漏风险。对于CO2储运系统往往有多个薄弱部件，分布在较大的区域范围内，一旦发现CO2泄漏，如何识别与发现泄漏及其位置是首要问题。
因此，本实用新型提出了一种多相态CO2储运装置泄漏检测与定位装置，通过在储运系统的薄弱位置安装该检测装置，基于超声波在CO2中呈现出不同的传播特性，检测CO2储运装置的薄弱环节是否存在CO2泄漏，并在检测系统的终端显示是否发生泄漏及其泄漏位置；其中，多相态包括气态、密相、超临界态。该方法具有识别速度快，灵敏度高，环境适应好等特点，能够精准识别CO2泄漏，为CO2泄漏检测与预警提供了可靠的手段。
理想气体的声速方程为：
Figure BDA0003972280640000031
式中，C为理想气体的声速；M为理想气体的摩尔质量；γ为理想气体的比热比；T为环境温度；R为理想气体常数，取值为8.314J/(mol·K)。
当空气中混有泄漏气体时，M与γ可看作是混合气体的加权平均值，因此若空气中泄漏气体浓度u确定，混合气体的相对分子质量和比热比被确定，此时声速公式(1)修正为：
Figure BDA0003972280640000032
其中，u为泄漏气体浓度；M1为空气的摩尔质量；M2为泄漏气体的摩尔质量；γ1为空气的比热比；γ2为泄漏气体的比热比。
经过进一步整理，声速与气体浓度关系式为：
Figure BDA0003972280640000033
其中：Cair环境温度为T时的空气中声速。
可见，声音在不同气体介质中，传播速率不同。当空气中混合不同浓度泄漏气体时，超声波声速会发生改变。可以看出声速变化快慢主要由泄漏气体成分即分子量决定，而气体比热容比对超声波声速影响较小。
相位测量法原理是通过测量超声波接收信号与某一固定信号之间的相位差值来反应声速变化量，由于超声波声速随气体浓度变化而变换，接收信号则会出现相移，因此，接收信号与固定信号之间相位差会变化，且变化量与气体浓度成函数关系。
当发射同一频率的声波信号在同样距离的不同气体介质中传播时，接收到的声波信号会存在时间差，在相位上会存在一个相位差。泄漏气体的摩尔质量与空气的摩尔质量差距越大，泄漏气体被检测识别的效果将更加明显。
超声波双通道相位差检测系统是把超声波同时加载于接近同程的两个腔体一端，两路接收信号取于腔体另一端，一个腔体中封闭为空气，另一腔体中为待测泄漏气体。超声波信号通过两个腔体时由于气体浓度不同导致声波传输速度不同，则两测量端收到不同步声波信号，体现在接收信号具有相位差。该相位差经检相技术提取并送入后续信号处理单元计算处理得到待测气体的浓度。根据双通道结构获取信号相位差可在一定程度实现系统温度补偿。环境温度对超声波声速会造成影响，但双通道温度变化相同，信号相位差受温度影响在一定程度上减小，这也是采取双通道进行相位差测量的主要原因。
在本实用新型的一个实施例中，提供一种多相态CO2储运装置泄漏检测与定位装置。本实施例中，基于上述检测原理，可以用来检测声波信号传播路径上是否存在某种不同气体介质存在，同时应用到储运装置的薄弱处是否CO2泄漏检测。如图1所示，本实施例中的多相态CO2储运装置泄漏检测与定位装置包括：
高频信号驱动器3，设置在CO2储运装置1上的薄弱位置2一侧，用于发射高频信号；
高频信号接收器4，设置在CO2储运装置1上的薄弱位置2另一侧，用于接收高频信号；
信号处理器5，与高频信号接收器4连接，用于接收高频信号接收器4传输至的高频信号，并对该高频信号进行处理后传输至信号运算储存器6内，进行存储；
逻辑判断器7，根据预置在逻辑判断器7内的对比判断逻辑，将信号运算储存器6传输至的信号与无CO2泄漏时的检测信号进行对比，得到CO2泄漏检测结果。
上述实施例中，还包括显示设备8。该显示设备8与逻辑判断器7连接，用于将接收到的逻辑判断器7传输至的CO2泄漏检测结果进行显示。
上述实施例中，CO2储运装置1上的薄弱位置位置2包括法兰、阀门、接头以及盲板抽堵处等。
上述实施例中，优选的，信号处理器5采用Analog Devices公司生产的型号为AD7490BCPZ芯片。逻辑判断器7采用Intel公司生产的型号为JX-009的芯片。
综上，本实用新型使用时，当管道薄弱处没有CO2泄漏时，检测通道中CO2浓度为正常空气中CO2的浓度。此时，高频单周期的相位差
Figure BDA0003972280640000041
近似为0。当管道薄弱处有CO2泄漏时，检测通道中将充满高浓度CO2，高频单周期的相位差
Figure BDA0003972280640000042
大于0，通过对高频单周期的相位差
Figure BDA0003972280640000043
不为0进行对比后，得到管道薄弱处的CO2是否发生泄漏的检测结果。
上述实施例中，优选的，通过在储运系统的薄弱位置安装该检测装置，基于超声波在CO2中呈现出不同的传播特性，检测CO2储运装置的薄弱环节是否存在CO2泄漏，并在检测系统的终端显示是否发生泄漏及其泄漏位置。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种多相态CO2储运装置泄漏检测与定位装置，其特征在于，包括：
高频信号驱动器，设置在多相态CO2储运装置上的薄弱位置一侧，用于发射高频信号；
高频信号接收器，设置在多相态CO2储运装置上的薄弱位置另一侧，用于接收高频信号；
信号处理器，与高频信号接收器连接，用于接收高频信号接收器传输至的高频信号，并对该高频信号进行处理后传输至信号运算储存器内，进行存储；
逻辑判断器，将信号运算储存器传输至的信号与无CO2泄漏时的检测信号进行对比，得到CO2泄漏检测结果。
2.如权利要求1所述多相态CO2储运装置泄漏检测与定位装置，其特征在于，还包括显示设备；该显示设备与所述逻辑判断器连接，用于将接收到的所述逻辑判断器传输至的CO2泄漏检测结果进行显示。
3.如权利要求1所述多相态CO2储运装置泄漏检测与定位装置，其特征在于，所述薄弱位置包括法兰、阀门、接头以及盲板抽堵处。
4.如权利要求1所述多相态CO2储运装置泄漏检测与定位装置，其特征在于，所述信号处理器采用Analog Devices公司生产的型号为AD7490BCPZ芯片。
5.如权利要求1所述多相态CO2储运装置泄漏检测与定位装置，其特征在于，所述逻辑判断器采用Intel公司生产的型号为JX-009的芯片。
CN202223215225.8U 2022-11-30 2022-11-30 一种多相态co2储运装置泄漏检测与定位装置 Active CN218823015U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202223215225.8U CN218823015U (zh) 2022-11-30 2022-11-30 一种多相态co2储运装置泄漏检测与定位装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202223215225.8U CN218823015U (zh) 2022-11-30 2022-11-30 一种多相态co2储运装置泄漏检测与定位装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN218823015U true CN218823015U (zh) 2023-04-07

Family

ID=87271237

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202223215225.8U Active CN218823015U (zh) 2022-11-30 2022-11-30 一种多相态co2储运装置泄漏检测与定位装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN218823015U (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103629534A (zh) 一种基于综合信号的输油管道泄漏检测和定位方法
CN101968162A (zh) 基于负压波和声波协同检测的管道泄漏定位系统及方法
US10481036B2 (en) Pipeline leak detection system
CN109854953B (zh) 一种特殊工况下的原油输送管线泄漏检测系统及方法
US20210003436A1 (en) Time-of-flight generating circuit and chip, flow meter and method of the same
CN110487493A (zh) 一种用于压力容器气密性试验的多区域泄漏检测方法
CN110792928B (zh) 一种基于大数据的组合算法的管道泄漏诊断方法
US11835423B2 (en) Pipeline leak detection apparatus, and methods thereof
CN218823015U (zh) 一种多相态co2储运装置泄漏检测与定位装置
CN115791004A (zh) 一种多相态co2储运装置泄漏检测方法与系统
KR101965690B1 (ko) 상수관로 모니터링 시스템
CN110131591B (zh) 管道泄漏的定位方法、装置和设备
CN108980631A (zh) 一种基于在线仿真的负压波法管道泄漏检测系统
US20200355532A1 (en) Ultrasonic flowmeter, method for operating an ultrasonic flowmeter, measuring system and method for operating a measuring system
CN106371094A (zh) 一种基于雷达测距技术的输送带撕裂故障检测方法及装置
CN112197913A (zh) 一种滑动式管道漏点检测定位装置及其检测定位方法
CN105547414A (zh) 一种输气管道监控系统及其监控方法
CN113154269A (zh) 一种管道液体泄漏监测报警定位系统及方法
CN111102477A (zh) 一种基于超声波声速的管道泄漏定位方法及装置
CN108663177A (zh) 一种接头盒密封性检测方法和装置
Pei The gas leak locating detection based on the improved ultrasonic transducer array group
CN114384272B (zh) 一种变压器油流测速方法与装置
CN113720765B (zh) 输气管道腐蚀状态检测方法及系统
CN115046603A (zh) 带压力补偿的科里奥利质量流量计装置
CN114484292B (zh) 一种可燃气体监测装置和方法

Legal Events

Date Code Title Description
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant