一种多相态CO2储运装置泄漏检测与定位装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种多相态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。本实用新型专利技术可以在油气处理厂、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。储运装置泄漏检测领域中应用。储运装置泄漏检测领域中应用。

【技术实现步骤摘要】
一种多相态CO2储运装置泄漏检测与定位装置


[0001]本技术涉及一种CO2储运装置泄漏检测
，特别是关于一种多相态CO2储运装置泄漏检测与定位装置。

技术介绍

[0002]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。

技术实现思路

[0003]针对上述问题，本技术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。
[0004]为实现上述目的，本技术采取以下技术方案：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。
[0005]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。
[0006]进一步，所述薄弱位置包括法兰、阀门、接头以及盲板抽堵处。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]本技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：本技术提出了一种多相态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。本技术具有识别速度快，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
[0010]图1是本技术一实施例中多相态CO2储运装置泄漏检测系统结构示意图。
具体实施方式
[0011]为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例的附图，对本技术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技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本技术的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]因此，本技术提出了一种多相态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。
[0015]理想气体的声速方程为：
[0016][0017]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)。
[0018]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：
[0019][0020]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。
[0021]经过进一步整理，声速与气体浓度关系式为：
[0022][0023]其中：C
air
环境温度为T时的空气中声速。
[0024]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。
[0025]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。
[0026]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。
[0027]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本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：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，
申请(专利权)人：中海石油中国有限公司，
类型：新型
国别省市：