基于主动声发射原理的输油管道泄漏检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于主动声发射原理的输油管道泄漏检测装置及方法。其中检测装置包括电声换能器、信号发生器、声发射传感器、前置放大器和信号采集器。检测方法是采用主动声发射技术，并利用声发射传感器实时检测由安装在管道一端的电声换能器发出信号的声能变化，并以此来判断管道中是否存在盗油支管或正常泄漏部位，因此检测结果的准确性和灵敏度高，从而可以防止人为或正常的泄漏事故发生。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种， 属于管道监测
技术背景目前管道运输业已成为与铁路、公路、航空、水运并驾齐驱的五大运输 业之一。但是，随着管线的增多，管道使用时间的增长，管道泄漏事故发生 的概率也在增大。众所周知，如果管道内输送的流体具有危险性和污染性， 比如石油、天然气，那么一旦发生泄漏事故将会造成巨大的生命及财产损失 和环境污染。特别是在我国，油气管网己有相当一部分步入衰老期，并且近 十余年来又遭到前所未有的人为破坏，因此由泄漏事故而造成的损失十分巨 大，从而严重地影响了管道运输业的发展。另外，2000年前后我国的输油管道受到打孔盗油分子前所未有的破坏， 因而引起了有关部门及科研院所的高度重视，目前已有数十家单位开展了管 道泄漏检测技术的研究，部分受破坏严重的管道已经安装上泄漏检测装置。 这些装置在我国打孔盗油活动猖獗的特定时期内对于打击盗油分子的嚣张气 焰，避免管道泄漏事故进一步扩大起到了非常重要的作用。中国专利技术专利申 i青第96121000. 1、 99107241.3号及中国技术专利申请第02235420,4号 中对该
的内容已经做了较为详细的叙述。这些检测方法主要是基于 管道内流体的压力、流量变化或负压波来判断是否存在泄漏事故。虽然这些 方法对于管道内流体的压力、流量的大规模突发性变化比较敏感，从而可以 有效地检测出人为或正常的泄漏事故。但是，由于有些管道在安装泄漏检测 装置就有可能之前已经遭到了盗油分子的破坏，即盗油分子通常选择在隐蔽 处从输油管道中接出一条支管到很远的地方进行盗油，这些支路大部分时间 是常开的，因此不会使输油管道中的流量和压力产生较大的波动，这样即使 在该管道上安装了常规的泄漏检测装置也无法检测到。此外，盗油分子在盗 油过程中若采用缓慢放油的方法，或其支管相对输油管道很细，则常规的泄 漏检测装置也无法检测到该类泄漏。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种检测结果的准确性和灵 敏度高的基于主动声发射原理的管道泄漏检测装置及方法。为了达到上述目的，本专利技术提供的基于主动声发射原理的管道泄漏检测 装置包括电声换能器、信号发生器、声发射传感器、前置放大器和信号采集 器;其中电声换能器安装在管道的一端管壁上，其部分结构伸入到管道内部的流体中，并且通过信号传输电缆与安装在管道外部的信号发生器相连；声发射 传感器安装在管道的另一端管壁上，其敏感元件伸入到管道内部的流体中， 并且通过信号传输电缆依次与安装在管道外部的前置放大器和信号采集器相、所述的信号采集器包括依次相连的信号调理模块、A/D转换模块和计算机。所述的信号传输电缆采用同轴电缆，因此具有良好的抗干扰性能。 本专利技术提供的基于主动声发射原理的管道泄漏检测方法是首先利用信号发生器发出大功率电信号，并通过信号传输电缆传输给电声换能器；电声换能 器接收到上述电信号后将其转换成声信号，并以管道内部的流体为载体向管 道沿线的两个方向传输;安装在管道另一端的声发射传感器接收到该振动信号 后将其转换成电信号，并经由信号传输电缆传输给前置放大器;前置放大器将 该信号放大后再经由信号传输电缆传输给信号采集器中的信号调理模块;信号 调理模块对信号进行滤波处理，并将滤波后的信号调整为能够被A/D转换模 块接受的范围，再由A/D转换模块转换为数字信号，并且将该数字信号通过 计算机接口传输至计算机中;最后由计算机根据接收到的声能信号能量大小来 判断管道中的流量是否发生变化。本专利技术提供的是采 用主动声发射技术，并利用声发射传感器实时检测由安装在管道一端的电声 换能器发出信号的声能变化，并以此来判断管道中是否存在盗油支管或正常 泄漏部位，因此检测结果的准确性和灵敏度高，从而可以防止人为或正常的 泄漏事故发生。 附图说明图1为本专利技术提供的基于主动声发射原理的管道泄漏检测装置构成示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术提供的基于主动声发射原理的管道 泄漏检测装置及方法进行详细说明。如图1所示，本专利技术提供的基于主动声发射原理的管道泄漏检测装置包括电声换能器l、信号发生器2、声发射传感器3、前置放大器5和信号采集 器6;其中电声换能器1安装在管道10的一端管壁上，其部分结构伸入到管道 内部的流体中，并且通过信号传输电缆4与安装在管道IO外部的信号发生器 2相连；声发射传感器3安装在管道10的另一端管壁上，其敏感元件伸入到 管道内部的流体中，并且通过信号传输电缆4依次与安装在管道IO外部的前 置放大器5和信号采集器6相接。所述的信号采集器6包括依次相连的信号调理模块7、 A/D转换模块8和 计算机9。所述的信号传输电缆4采用同轴电缆，因此具有良好的抗干扰性能。 利用上述基于主动声发射原理的管道泄漏检测装置对管道进行检测的过 程如下首先利用信号发生器2发出大功率电信号，以满足激励电声换能器l 所需的能量，另外，信号发生器2发出的电信号具有一定的频率，信号形式 为正弦波，频率为低频信号，范围为1 100Hz均可，具体频率值可通过实验 确定，并通过信号传输电缆4传输给电声换能器1;电声换能器1接收到上述 电信号后将其转换成声信号，并以管道10内部的流体为载体向管道10沿线 的两个方向传输，由于该信号的频率很低且可以传播较远的距离，因此能够 被安装在管道10另一端的声发射传感器3接收到;声发射传感器3为一种压电 换能装置，其接收到该振动信号后将其转换成电信号，并经由信号传输电缆4 传输给前置放大器5;前置放大器5将从声发射传感器3感应到的微弱声信号 进行放大，并初步滤除一些噪声信号，然后再经由信号传输电缆4传输给信 号采集器6中的信号调理模块7;信号调理模块7对信号进行滤波处理，其滤 波采用窄带通滤波器，滤波器中心点为发送信号的频率，并将滤波后的信号 调整为能够被A/D转换模块8接受的范围，再由A/D转换模块8转换为数字 信号，并且A/D转换模块8将该数字信号通过图中未示出的计算机接口传输 至计算机6中;最后由计算机6根据接收到的声能信号能量大小来判断管道10 中的流量是否发生变化。当位于电声换能器1和声发射传感器3之间管道10上无盗油支管11或正常泄漏部位存在时，由计算机6接收到的声能信号能量应在检测时间内没有变化;当位于电声换能器1和声发射传感器3之间管道10 上存在盗油支管11或正常泄漏部位时，即使盗油支管11相对管道IO很细， 盗油分子只要开启盗油支管11上的阀门12，部分声能就会从该支路传出，因 此在上述两种情况下由计算机6接收到的声能信号能量应在检测时间内由大 变小，若再经过一段时间后能量又由小变大，这时就可以断定盗油分子将盗 油支管11上的阀门12关小，反之则可以断定其将阀门12开大。另外，如果 开启管道10中的正常支管也会对本检测装置产生影响，因此在检测过程中要 停止对这些正常支管的操作，或通过人为判断的方法来去掉已知的对正常支 管进行的操作所造成的报警。权利要求1、一种基于主动声发射原理的管道泄漏检测装置，其特征在于所述的基于主动声发射原理的管道泄漏检测装置包括电声换能器(1)、信号发生器(2)、声发射传感器(3)、前置放大器(5)和信号采集器(6)；其中电声换能器(1)安装在管道(10)的一端管壁上，其部分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于主动声发射原理的管道泄漏检测装置，其特征在于：所述的基于主动声发射原理的管道泄漏检测装置包括电声换能器（１）、信号发生器（２）、声发射传感器（３）、前置放大器（５）和信号采集器（６）；其中电声换能器（１）安装在管道（１０）的一端管壁上，其部分结构伸入到管道内部的流体中，并且通过信号传输电缆（４）与安装在管道（１０）外部的信号发生器（２）相连；声发射传感器（３）安装在管道（１０）的另一端管壁上，其敏感元件伸入到管道内部的流体中，并且通过信号传输电缆（４）依次与安装在管道（１０）外部的前置放大器（５）和信号采集器（６）相接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李一博，曾周末，靳世久，周琰，陈世利，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]