管道泄漏检测定位实验系统及其检测方法技术方案

技术编号:14483574 阅读:157 留言:0更新日期:2017-01-26 03:21
本发明专利技术涉及一种科研实验系统,尤其是一种管道泄漏检测定位实验系统及其检测方法,用于实现不同泄漏检测方法对长距离输送气体、液体管道的泄漏检测及定位实验。包括输送管道、介质输送装置、负压波检测装置和声发射检测装置;介质输送装置包括输送管道、介质容器、稳压罐、水泵、油泵、水箱出口流量计、水箱入口流量计、油罐出口流量计、油罐入口流量计、氮气瓶出口阀、水箱出口阀和油罐出口阀;输送管道折弯处采用U型管道,其余部分为直线管段;负压波检测装置包括压力传感器、电磁流量计、数据采集卡和计算机;声发射检测装置包括声发射传感器、信号前置放大器、声发射检测仪和计算机;声发射检测仪对信号进行处理并将其传输至计算机进行分析。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种科研实验系统,尤其是一种管道泄漏检测定位实验系统及其检测方法,用于实现不同泄漏检测方法对长距离输送气体、液体管道的泄漏检测及定位实验。
技术介绍
目前,管道运输是现代五大运输方式之一,相比其他四种(公路、水路、铁路、航空)运输方式,它具有高效、安全、便于管理等诸多优点。管道运输是一种连续运输方式,运输效率高;管道一般埋于地下,不受外界环境条件的影响;管道运输一般不产生环境污染和噪声污染且运输成本低。管道运输在石油化工、天然气以及其他流体输送中占有重要的地位。截至2015年底,据不完全统计,我国已建成的油气输送管线总长度超过100000千米。伴随着管线里程的增加,管道设备老化,管道壁面腐蚀,地质条件变化(如地质运动、水灾、地震等)以及人为原因(如施工、盗挖、恐怖袭击等)导致的管道泄漏事故逐年增多。管道一旦出现泄漏,泄漏出来的输送介质(如原油、天然气)不仅仅会造成巨大的经济损失,还会对管道周边的生态环境造成污染,同时,如果泄漏物具有易燃易爆性,还可能引起火灾甚至爆炸,造成巨大人员财产损失,产生不良社会影响。例如2013年青岛市“11.22”中石化东黄输油管道泄漏爆炸事件,就是由于输油管线破裂,原油泄漏至雨水管道及海面,并且在抢修作业过程中被点燃,发生多起爆燃及火灾,此次事件造成63人死亡,9人失踪,156人受伤。目前,管道泄漏检测及定位技术形成了较为成熟的理论体系,但是国内应用到实际管线上面的管道泄漏检测及定位技术较先进理论体系有滞后性。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述不足之处提供一种管道泄漏检测定位实验系统及其检测方法,本专利技术目的旨在解决三个问题:1.对新的管道泄漏检测及定位理论技术应用在实际管线上的可行性进行研究;2.对已开发出的成套检测定位设备进行测试实验,评价其性能指标;3.开发集成多种管道泄漏检测定位技术的多功能实验平台,用于对比各种检测定位技术的优劣,从而对管道泄漏检测定位技术进行改进。本专利技术一种管道泄漏检测定位实验系统及其检测方法是采取以下技术方案实现:一种管道泄漏检测定位实验系统,包括输送管道、介质(水、油、氮气)输送装置、负压波检测装置和声发射检测装置。介质输送装置包括输送管道、介质容器(氮气瓶、水箱、油罐)、稳压罐、水泵、油泵、水箱出口流量计、水箱入口流量计、油罐出口流量计、油罐入口流量计、氮气瓶出口阀、水箱出口阀、油罐出口阀;输送管道折弯处采用U型管道,其余部分为直线管段,通过打开不同介质的输入阀门,使管道可以输入气体做气体介质实验,也可以放空气体输入水或油来做液体介质实验。介质容器安装在管道入口处,稳压罐安装在管道出口处,在氮气钢瓶与输送管道之间设置有阀门,在水箱与输送管道之间依次设置有阀门、流量计和水泵,在油罐与输送管道之间设置有阀门、流量计和油泵。压力泵将液体试验介质(水、油)输送至管道起点,在管道终点通过软管将介质再回流至容器内,形成循环流动,在管道出口还设有稳压罐,能够保证管道内的压力平稳。所述的介质容器设置有氮气瓶、水箱、油罐。负压波检测装置包括压力传感器、电磁流量计、数据采集卡、计算机,在管道入口和出口处分别设置有压力传感器和流量计,压力传感器和流量计的输出端与数据采集卡的输入端相连,数据采集卡的输出端与计算机相连,数据采集卡能够采集传感器和流量计的信号,并将信号传输至计算机进行分析处理。声发射检测装置包括声发射传感器、信号前置放大器、声发射检测仪和计算机,在管道入口和出口处分别设置有声发射传感器,声发射传感器的输出端与前置放大器的输入端相连,前置放大器的输出端与声发射检测仪输入端相连,声发射检测仪输出端与计算机相连,声发射传感器的信号通过前置放大器放大后输送给声发射检测仪,声发射检测仪对信号进行处理并将其传输至计算机进行分析。所述实验管道为DN100无缝钢管,管道被安装在底部带有轮子的支架上,支架采用的是等边角钢。管道系统总高度为2.2m,总长度为100m,另外还有两根1m长的DN50和DN200的无缝钢管,用于换下管道中某一段来测量管道变径对信号的影响。为了模拟实际泄漏场景,该管道泄漏检测定位实验系统提供一种泄漏模拟方式,即将带有控制阀的一段直管道换在管道中的任意可替换管节处,控制阀后端上安装有涡轮流量计,这样可以模拟管道在不同位置泄漏的情况,达到对多点泄漏的模拟结果。其次,通过调节控制阀的开度可以模拟不同大小的泄漏孔,泄漏流量可以直接从控制阀后端的流量计直接读出,从而可以测量泄漏孔大小对泄漏信号的影响。压力传感器采用的是MIK-P300压力变送器,其量程为-0.1~1000bar,精度为0.3、0.5级,所述压力传感器和电磁流量计的数据通过YAV16AD系列USB数据采集卡进行数据采集、传输,采集到的数据上传至计算机进行存储与处理。YAV16AD系列USB数据采集卡质量稳定可靠,能在抑制干扰、高速采样、智能控制、数据组合等方面发挥出色作用,能够确保上传数据的稳定性,可以较好地完成实时数据处理、连续快速采集存盘等工作。所述声发射检测装置包括SR40M声发射传感器、PAI前置传感器、SAEU2S-1016-10型声发射检测仪。传感器感应信号通过前置放大器将信号放大并传输到声发射检测仪,声发射检测仪对波形信号进行处理,并将频域及功率谱参数实时输出至计算机,实现连续在线监测,SAEU2S-1016-10型声发射检测仪采用USB2.0通讯接口,内置5张卡,单卡2个独立声发射通道,每通道独立16bitAD精度,10MHz采样速率。一种管道泄漏检测定位实验系统的检测方法,其步骤如下:(1)首先根据管道泄漏检测定位实验系统结构组装好实验系统,检查各种部件的线路,确保连接良好,检查装置气密性;(2)将带有控制阀的管段换在该管道系统的某一直线管段;(3)开启容器出口处的阀门,开启压力泵将实验介质打入到管道里,并打开容器介质回收处的阀门,使介质循环流动;(4)当管道内充满介质后,首先打开计算机,计算机装有信号处理模块LabVIEW,计算机获取管道两端的压力和流量信号,此时的信号为正常时的信号,然后打开控制阀开关,观察控制阀后端的流量计的示数,可以计算一定时间内泄漏量,控制阀开启后获取此时的压力和流量信号,通过传感器测得信号传输至管道两端所用的时间以及信号在管道中的传播速度,根据信号传输至管道两端的时间差采用负压波分析进行泄漏定位;(5)类似地,在采用声发射方法检测时,先打开声发射分析仪和计算机的信号处理模块LabVIEW,在打开控制阀开关后,声发射传感器能够感知泄漏产生的声波并将信号传输至前置处理器对信号进行放大,放大后的信号传输至声发射检测仪,声发射检测仪能够对信号进行各种谱分析、小波分析、模式识别,再在计算机中进行处理,根据时差定位法可以确实泄漏位置;(6)通过负压波分析方法和声发射检测方法计算泄漏的具体位置,并与实际泄漏位置进行对比,得出误差大小,然后更换泄漏位置,测出多组数据,得出实验误差;(7)然后将DN50管段和DN200管段两个变径管道换到管道中某段,然后重复上述方法,分析变径对管道泄漏定位检测的影响。所述的信号处理模块采用LabVIEW模块。一种管道泄漏检测定位实验系统用于水、油、气输送管道泄漏检测及定位。本专利技术的有益效果是,本专利技术的管道本文档来自技高网...
管道泄漏检测定位实验系统及其检测方法

【技术保护点】
一种管道泄漏检测定位实验系统,其特征在于:包括输送管道、介质输送装置、负压波检测装置和声发射检测装置;介质输送装置包括输送管道、介质容器、稳压罐、水泵、油泵、水箱出口流量计、水箱入口流量计、油罐出口流量计、油罐入口流量计、氮气瓶出口阀、水箱出口阀和油罐出口阀;输送管道折弯处采用U型管道,其余部分为直线管段,通过打开不同介质的输入阀门,介质容器安装在管道入口处,稳压罐安装在管道出口处,在氮气钢瓶与输送管道之间设置有阀门,在水箱与输送管道之间依次设置有阀门、流量计和水泵,在油罐与输送管道之间设置有阀门、流量计和油泵;压力泵将液体试验介质输送至管道起点,在管道终点通过软管将介质再回流至容器内,形成循环流动,在管道出口还设有稳压罐,能够保证管道内的压力平稳;负压波检测装置包括压力传感器、电磁流量计、数据采集卡和计算机;在管道入口和出口处分别设置有压力传感器和流量计,压力传感器和流量计的输出端与数据采集卡的输入端相连,数据采集卡的输出端与计算机相连,数据采集卡能够采集传感器和流量计的信号,并将信号传输至计算机进行分析处理;声发射检测装置包括声发射传感器、信号前置放大器、声发射检测仪和计算机;在管道入口和出口处分别设置有声发射传感器,声发射传感器的输出端与前置放大器的输入端相连,前置放大器的输出端与声发射检测仪输入端相连,声发射检测仪输出端与计算机相连,声发射传感器的信号通过前置放大器放大后输送给声发射检测仪,声发射检测仪对信号进行处理并将其传输至计算机进行分析。...

【技术特征摘要】
1.一种管道泄漏检测定位实验系统,其特征在于:包括输送管道、介质输送装置、负压波检测装置和声发射检测装置;介质输送装置包括输送管道、介质容器、稳压罐、水泵、油泵、水箱出口流量计、水箱入口流量计、油罐出口流量计、油罐入口流量计、氮气瓶出口阀、水箱出口阀和油罐出口阀;输送管道折弯处采用U型管道,其余部分为直线管段,通过打开不同介质的输入阀门,介质容器安装在管道入口处,稳压罐安装在管道出口处,在氮气钢瓶与输送管道之间设置有阀门,在水箱与输送管道之间依次设置有阀门、流量计和水泵,在油罐与输送管道之间设置有阀门、流量计和油泵;压力泵将液体试验介质输送至管道起点,在管道终点通过软管将介质再回流至容器内,形成循环流动,在管道出口还设有稳压罐,能够保证管道内的压力平稳;负压波检测装置包括压力传感器、电磁流量计、数据采集卡和计算机;在管道入口和出口处分别设置有压力传感器和流量计,压力传感器和流量计的输出端与数据采集卡的输入端相连,数据采集卡的输出端与计算机相连,数据采集卡能够采集传感器和流量计的信号,并将信号传输至计算机进行分析处理;声发射检测装置包括声发射传感器、信号前置放大器、声发射检测仪和计算机;在管道入口和出口处分别设置有声发射传感器,声发射传感器的输出端与前置放大器的输入端相连,前置放大器的输出端与声发射检测仪输入端相连,声发射检测仪输出端与计算机相连,声发射传感器的信号通过前置放大器放大后输送给声发射检测仪,声发射检测仪对信号进行处理并将其传输至计算机进行分析。2.根据权利要求1所述的管道泄漏检测定位实验系统,其特征在于:所述的介质容器设置有氮气瓶、水箱、油罐。3.根据权利要求1所述的管道泄漏检测定位实验系统,其特征在于:所述实验管道为DN100无缝钢管,管道被安装在底部带有轮子的支架上,支架采用的是等边角钢,管道系统总高度为2.2m,总长度为100m,另外还有两根1m长的DN50和DN200的无缝钢管,用于换下管道中某一段来测量管道变径对信号的影响。4.根据权利要求1所述的管道泄漏检测定位实验系统,其特征在于:该管道泄漏检测定位实验系统提供一...

【专利技术属性】
技术研发人员:蒋军成刁旭陈强沈国栋倪磊邹梦雅傅刚
申请(专利权)人:南京工业大学
类型:发明
国别省市:江苏;32

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