CN220568359U - 一种架空天然气管道泄漏检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种架空天然气管道泄漏检测装置，包括架空天然气管道，所述架空天然气管道上设有传感器，还包括处理器、AD转换模块和电荷放大器，所述传感器与电荷放大器电连接，所述电荷放大器与所述AD转换模块信号连接，所述AD转换模块与处理器信号连接。本实用新型通过压电薄膜传感器、stm32处理器、AD转换模块和电荷放大器，压电薄膜传感器设置在架空天然气管道上，当天然气泄漏时，架空天然气管道的压力出现异常，压电薄膜传感器将采集到的信号发送到stm32处理器，stm32处理器对接收到信号后发出预警提示；现有技术并未对架空天然气管道设置泄漏检测装置，本方案提出的一种架空天然气管道泄漏检测装置，具有检测准确率高、适应环境能力强的优点。

Description

一种架空天然气管道泄漏检测装置

技术领域

本实用新型属于天然气管道设备技术领域，具体涉及一种架空天然气管道泄漏检测装置。

背景技术

天然气管道是指将天然气(包括油田生产的伴生气)从开采地或处理厂输送到城市配气中心或工业企业用户的管道，又称输气管道，利用天然气管道输送天然气，是陆地上大量输送天然气的方式。

部分地区受地形影响，天然气管道无法接地只能架空搭建，天然气管道架在空中容易受冷空气影响，导致管道内燃气凝结成冰，天然气属于易燃易爆介质，稍有不慎会引发安全事故，因此做好架空天然气管道的保护措施是十分重要的，目前的架空天然气管道缺少泄漏检测装置。

本实用新型提供一种检测准确率高的用于架空天然气管道的泄漏检测装置，降低了露天天然气场站和长输管线的天然气泄漏风险隐患。

实用新型内容

针对上述背景技术所提出的问题，本实用新型的目的是：旨在提供一种架空天然气管道泄漏检测装置。

为实现上述技术目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种架空天然气管道泄漏检测装置，包括架空天然气管道，所述架空天然气管道上设有传感器，还包括处理器、AD转换模块和电荷放大器，所述传感器与电荷放大器电连接，所述电荷放大器与所述AD转换模块信号连接，所述AD转换模块与处理器信号连接。

进一步，所述传感器为压电薄膜传感器，这样的结构设计，压电薄膜很薄，质轻，非常柔软，可以无源工作，并且压电薄膜对动态应力非常敏感，擅于探测细微的信号，此外，压电薄膜极其耐用，可以经受数百万次的弯曲和振动。

进一步，所述压电薄膜传感器包括压电薄膜，所述压电薄膜分为两层，一层为正银电极层，另一层为负银电极层，这样的结构设计，银电极层是指在电极上涂有银浆的电极，其优点有：制备容易，电势稳定，重现性好，电极结构牢固，温度滞后性小，可在高温下使用。

进一步，所述压电薄膜传感器还包括压力弹性元件薄膜PET，所述压力弹性元件薄膜PET包覆于所述正银电极层和所述负银电极层外层，这样的结构设计，压力弹性元件薄膜PET可对正银电极层和负银电极层进行保护，提升其抗张强度、抗冲击强度、耐热和耐寒能力。

进一步，还包括导线正极线和导线负极线，所述导线正极线与所述电荷放大器正极电连接，所述导线负极线与所述电荷放大器负极电连接。

进一步，所述压电薄膜传感器与架空天然气管道外表面胶连接，这样的结构设计，使用胶水可将压电薄膜传感器无缝隙地紧贴在架空天然气管道上，采用胶连接既便捷又牢固，且不破坏压电薄膜传感器的特性。

进一步，所述处理器采用stm32处理器，这样的结构设计，stm32处理器高性能、低功耗，运行稳定且购买成本很低。

进一步，所述压电薄膜为厚度50微米的聚偏二氟乙烯压电薄膜，这样的结构设计，聚偏二氟乙烯压电薄膜具有独特的介电效应、压电效应、热电效应，与传统的压电材料(如陶瓷压电片)相比具有频响宽、动态范围大、力点转换灵敏度高、力学性能好、机械强度高、声阻抗易匹配等特点，并具有重量轻，柔软不脆、耐冲击、不易受水和化学药品的污染、易制成任意形状及面积。

进一步，所述压电薄膜和压力弹性元件薄膜PET均采用长方形结构，这样的结构设计，可增加压电薄膜传感器的探测面积。

本实用新型的有益效果：本实用新型通过压电薄膜传感器、stm32处理器、AD转换模块和电荷放大器，压电薄膜传感器设置在架空天然气管道上，当天然气泄漏时，架空天然气管道的压力出现异常，压电薄膜传感器将采集到的信号发送到stm32处理器，stm32处理器对接收到信号后发出预警提示；现有技术并未对架空天然气管道设置泄漏检测装置，本方案提出的一种架空天然气管道泄漏检测装置，具有检测准确率高、适应环境能力强的优点，适用于露天天然气场站和架空的长输管线，能够有效降低天然气泄漏的风险。

附图说明

本实用新型可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明；

图1为本实用新型一种架空天然气管道泄漏检测装置实施例的电路连接图；

图2为本实用新型一种架空天然气管道泄漏检测装置实施例的剖视图；

主要元件符号说明如下：处理器1、AD转换模块2、电荷放大器3、传感器4、架空天然气管道5、压电薄膜6、正银电极层7、负银电极层8、导线正极线9、导线负极线10、压力弹性元件薄膜PET11。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型，下面结合附图和实施例对本实用新型技术方案进一步说明。

如图1-2所示，本实用新型的一种架空天然气管道泄漏检测装置，包括架空天然气管道5，架空天然气管道5上设有传感器4，还包括处理器1、AD转换模块2和电荷放大器3，传感器4与电荷放大器3电连接，电荷放大器3与AD转换模块2信号连接，AD转换模块2与处理器1信号连接。

优选，传感器4为压电薄膜传感器，这样的结构设计，压电薄膜6很薄，质轻，非常柔软，可以无源工作，并且压电薄膜6对动态应力非常敏感，擅于探测细微的信号，此外，压电薄膜极其耐用，可以经受数百万次的弯曲和振动。实际上也可以根据具体情况具体考虑使用其他能够实现同样功能的传感器4。

优选，压电薄膜传感器包括压电薄膜6，压电薄膜6分为两层，一层为正银电极层7，另一层为负银电极层8，这样的结构设计，银电极层是指在电极上涂有银浆的电极，其优点有：制备容易，电势稳定，重现性好，电极结构牢固，温度滞后性小，可在高温下使用。

优选，压电薄膜传感器还包括压力弹性元件薄膜PET11，压力弹性元件薄膜PET11包覆于正银电极层7和负银电极层8外层，这样的结构设计，压力弹性元件薄膜PET11可对正银电极层7和负银电极层8进行保护，提升其抗张强度、抗冲击强度、耐热和耐寒能力。

优选，还包括导线正极线9和导线负极线10，导线正极线9与电荷放大器3正极电连接，导线负极线10与电荷放大器3负极电连接。

优选，压电薄膜传感器与架空天然气管道5外表面胶连接。这样的结构设计，使用胶水可将压电薄膜传感器无缝隙地紧贴在架空天然气管道上，采用胶连接既便捷又牢固，且不破坏压电薄膜传感器的特性。实际上也可以根据具体情况具体考虑压电薄膜传感器与架空天然气管道5之间其他的连接方式。

优选，处理器1采用stm32处理器，这样的结构设计，stm32处理器高性能、低功耗，运行稳定且购买成本很低。实际上也可以根据具体情况具体考虑采用其他能实现相同功能的处理器1。

优选，压电薄膜6为厚度50微米的聚偏二氟乙烯压电薄膜，这样的结构设计，聚偏二氟乙烯压电薄膜具有独特的介电效应、压电效应、热电效应，与传统的压电材料(如陶瓷压电片)相比具有频响宽、动态范围大、力点转换灵敏度高、力学性能好、机械强度高、声阻抗易匹配等特点，并具有重量轻，柔软不脆、耐冲击、不易受水和化学药品的污染、易制成任意形状及面积。实际上也可以根据成本具体考虑压电薄膜6的厚度。

优选，压电薄膜6和压力弹性元件薄膜PET11均采用长方形结构，这样的结构设计，可增加压电薄膜传感器的探测面积。实际上也可以根据具体情况具体考虑压电薄膜6和压力弹性元件薄膜PET11采用其他的形状结构。

本实施例的工作原理为：

压电薄膜传感器采集到天然气传输时对管道壁的压力信号时，会输出微弱的电荷信号，电荷信号传输至电荷放大器3，电荷放大器3将压电薄膜传感器4产生的微弱电荷信号转换成电压信号，随后传输至AD转换模块2，转换成数字信号，再将数字信号传至STM32处理器，STM32处理器对数据进行处理；

通常情况下，先将STM32处理器压力阈值设置为a，当检测到压力值低于阈值a，则判定天然气有泄漏风险，在架空天然气管道5正常运行时，压力信号值维持在某一个值附近，当架空天然气管道5发生天然气泄漏时，架空天然气管道5的压力出现异常，压电薄膜传感器采集到的信号值会突然出现较大幅度的衰减，低于设置的阈值a，STM32处理器即判定架空天然气管道5压力出现异常，出现天然气泄漏的风险。

上述实施例仅示例性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种架空天然气管道泄漏检测装置，包括架空天然气管道(5)，其特征在于：所述架空天然气管道(5)上设有传感器(4)，还包括处理器(1)、AD转换模块(2)和电荷放大器(3)，所述传感器(4)与电荷放大器(3)电连接，所述电荷放大器(3)与所述AD转换模块(2)信号连接，所述AD转换模块(2)与处理器(1)信号连接。

2.根据权利要求1所述的一种架空天然气管道泄漏检测装置，其特征在于：所述传感器(4)为压电薄膜传感器。

3.根据权利要求2所述的一种架空天然气管道泄漏检测装置，其特征在于：所述压电薄膜传感器包括压电薄膜(6)，所述压电薄膜(6)分为两层，一层为正银电极层(7)，另一层为负银电极层(8)。

4.根据权利要求3所述的一种架空天然气管道泄漏检测装置，其特征在于：所述压电薄膜传感器还包括压力弹性元件薄膜PET(11)，所述压力弹性元件薄膜PET(11)包覆于所述正银电极层(7)和所述负银电极层(8)外层。

5.根据权利要求1所述的一种架空天然气管道泄漏检测装置，其特征在于：还包括导线正极线(9)和导线负极线(10)，所述导线正极线(9)与所述电荷放大器(3)正极电连接，所述导线负极线(10)与所述电荷放大器(3)负极电连接。

6.根据权利要求2所述的一种架空天然气管道泄漏检测装置，其特征在于：所述压电薄膜传感器与架空天然气管道(5)外表面胶连接。

7.根据权利要求1所述的一种架空天然气管道泄漏检测装置，其特征在于：所述处理器(1)采用stm32处理器。

8.根据权利要求3所述的一种架空天然气管道泄漏检测装置，其特征在于：所述压电薄膜(6)为厚度50微米的聚偏二氟乙烯压电薄膜。

9.根据权利要求3或4所述的一种架空天然气管道泄漏检测装置，其特征在于：所述压电薄膜(6)和压力弹性元件薄膜PET(11)均采用长方形结构。