掺氢气体储运设施泄漏检测方法、系统和设备技术方案

本发明专利技术属于氢气泄漏检测技术领域，具体涉及了一种掺氢气体储运设施泄漏检测方法、系统和设备，旨在解决现有的泄漏检测方法效率低、容易误检或漏检的问题。本发明专利技术包括：将氢敏显色凝胶涂敷于待检测区域，采集待检测区域的凝胶图像信息，通过管道泄漏检测神经网络将凝胶图像与数据库图像进行比对，得出管道泄漏的泄露源类型或叠加泄露源类型，通过CFD正演和反演相比对精确判断泄漏源位置，同时获取管道泄漏的程度。本发明专利技术解决了传统的胶带法检额容易误检或漏检的问题，能够准确的识别管道的泄漏源类型、泄漏程度和精确位置，提高了检测的准确性，检测方式简便。检测方式简便。检测方式简便。

【技术实现步骤摘要】
掺氢气体储运设施泄漏检测方法、系统和设备


[0001]本专利技术属于及氢气泄漏检测
，具体涉及了一种掺氢气体储运设施泄漏精准检测方法、系统和设备。

技术介绍

[0002]开发和利用新能源已经成为了今后发展的重要方向，氢能作为可再生能源和21世纪能源，这部分相关研究已经越来越热。在大量的科学研究和实践过程中，氢能的制备、储存和运输均受到广泛关注。但是由于氢高能流密度、高爆炸极限(4％
‑
75％)导致的高危特性，在很长时间以来，都没有进行大规模的推广和应用。为了高效推进氢气大规模应用，需要着重解决的问题就是安全。
[0003]在氢气的储存和运输过程中需要着重考虑安全因素。氢原子非常小，在钢制容器中极容易透过铁原子，进入到材质内部与碳元素发生反应，继而导致容器失效。同样的，在站场以及管段间难免会存在法兰连接以及管道焊缝，这几个高风险位置就很容易出现从微渗漏、泄漏，直至管段破裂的风险。为此，尽早预知找到微泄漏源进行精准堵漏是提升氢能利用安全性的关键。
[0004]常规的查找泄漏源位置的方案主要分为以下几个步骤：(1)正常运行站场，达到氢敏报警器检测阈值，发出报警信号；(2)站场管段停输排查风险；(3)巡线工人手持氢敏检测器沿线探查泄漏源；(4)施工封堵对管段进行检修；(5)恢复生产。
[0005]由于无法第一时间预知泄漏源的位置，风险排查时间将大大增加，由此产生的经济损失可能是巨大的。人工巡线过程中简便又快捷的方式莫过于肥皂水或发泡水进行泄漏位置初检，主要是通过肥皂水鼓泡的直观视觉给出泄漏大致位置；或者应用泄漏检测胶带缠绕，以观察到某一范围内出现面域变色作为泄漏标志。但这两种方式无法给出微泄漏的形态、位置，无法为后续维修防护提供更多信息，这就有可能造成漏检或风险研判失败，造成后续管段破裂或造成生产事故。因此，实际生产过程中开发一种精确地直观显示泄漏位置尤其是微泄漏，并能够较为详细的描述泄漏类型的简易办法是极其必要的。

技术实现思路

[0006]为了解决现有技术中的上述问题，即现有的泄漏检测方法效率低、容易误检或漏检的问题，本专利技术提出了一种掺氢气体储运设施微泄漏精准检测方法，应用于储运设施、储罐、阀门检测等领域，包括：
[0007]步骤S100，将氢敏显色凝胶涂敷于待检测区域；
[0008]步骤S200，持续采集待检测区域连续时间段的凝胶图像信息；所述凝胶图像信息包括外表面视角图像和截面视角图像；
[0009]步骤S300，基于所述凝胶图像信息，通过管道泄漏检测神经网络，获得泄漏情况信息。
[0010]在一些优选的实施方式中，所述氢敏显色凝胶，包括含水率为65％
‑
85％的第一检
测凝胶，和含水率为65％
‑
40％的第二检测凝胶。
[0011]在一些优选的实施方式中，所述步骤S100，具体为，当站场泄漏检测报警器发出警报且警报不连续时，将泄漏易发区作为待检测区域，对待检测区域涂敷氢敏显色凝胶，具体为：将第二检测凝胶制成条带缠绕在法兰处；将第一检测凝胶涂刷在管道焊口或管体应力集中位置，静置预设的等待时间，将凝胶取下后，对泄漏位置进行标记，若存在泄漏情况，凝胶外表面会出现云状变色区，侧视能够看到类柱状的变色区域，不同泄漏源导致看到不同的凝胶变色柱形状。
[0012]在一些优选的实施方式中，所述泄漏情况信息，包括泄漏源类型、泄漏程度和精确泄漏位置。
[0013]在一些优选的实施方式中，所述泄漏源类型包括点泄漏源、点泄漏源叠加、带状泄漏源、带状泄漏源叠加和点与带状泄露源叠加。
[0014]在一些优选的实施方式中，当泄漏源类型为点泄漏源时，所述凝胶图像信息的外表面视角图像变色形状为类O型；当泄漏源类型为带状泄露源时，所述凝胶图像信息的外表面视角图像变色形状为分段的I型；当泄露源类型为两个点时，所述凝胶图像信息的外表面视角图像变色形状为类Φ型。
[0015]在一些优选的实施方式中，当泄漏源类型为点泄漏源叠加时，随着泄漏点位置的不断增大扩散到凝胶外部平面时，外表面视角图像出现类正方形变色区域；
[0016]当泄漏源类型为带状泄漏源叠加时，在带状变色区域中间位置出现叠加，变色程度剧增，出现菱形的变色区域；特别的，当带状泄露源垂直叠加时，变色区域会形成三条喷射柱；当三条带状泄露源叠加时，变色区域会出现四条喷射柱。
[0017]在一些优选的实施方式中，当泄漏源类型为点与带状泄露源叠加时，分别出现抛物线、钥匙形和火箭形变色区域。
[0018]在一些优选的实施方式中，所述管道泄漏检测神经网络，其训练方法为：
[0019]步骤A100，基于设定的泄漏点位置A(x1，y1，z1)，通过CFD正时间推演得到不同泄漏条件下氢气或掺氢气体在水凝胶中的扩散规律和云图，通过COMSOL Multiphysics正向模拟生成点泄漏源、点泄漏源叠加、带状泄漏源、叠加泄漏源和点与带状泄露源叠加的模拟图像，作为初始训练集图像；
[0020]步骤A200，将所述模拟图像设置对应泄漏类型、泄漏程度和泄漏精确位置的标签；
[0021]步骤A300，将各个时段的所述训练集图像输入所述管道泄漏检测神经网络，输出训练集泄漏类型、训练集泄漏程度和训练集泄漏估计位置A
″
；
[0022]步骤A400，将所述训练集泄漏类型、训练集泄漏程度和训练集泄漏估计位置A
″
与标签比对，计算损失函数，通过随机梯度下降算法直至损失函数低于预设的阈值，获得训练好的管道泄漏检测神经网络。
[0023]在一些优选的实施方式中，所述管道泄漏检测神经网络，其训练方法还包括逆时间反演以提高准确率的步骤，具体为：
[0024]步骤A500，对一段均匀时间间隔的表面视角图像和截面视角图像进行数据切片，通过CFD逆时间反演获得反演泄漏点位置A
′
(x2，y2，z2)，将所述反演泄漏点位置与正时间推演的泄漏点位置A(x1，y1，z1)进行对比初步确定泄漏源位差，并得到判断因子ξ；
[0025]步骤A600，所述判断因子为ξ＝|AA
′
|，若|AA
′
|＞ε，则持续重复执行步骤A100
‑
A500的步骤并调整网络参数；将所述训练集泄漏估计位置A
″
A
″
与A和A
′
进行比对；当判断因子|AA
′
|+|A
′
A
″
|+|AA
″
|＜ε，则表明计算所得训练集泄漏精确位置A
″
为准确位置，获得训练好的管道泄漏检测神经网络。
[0026]本专利技术的另一方面，提出一种掺氢气体储运设施泄漏检测系统，其特征在于，所述系统包括：凝胶图像信息动态获取模块和泄露情况识别模块；
[0027]所述凝胶图像信息动态获取模块，结合实际需求每间隔Δt时间进行一次拍照采集，配本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种掺氢气体储运设施泄漏检测方法，其特征在于，所述方法包括：步骤S100，将氢敏显色凝胶涂敷于待检测区域；步骤S200，持续采集待检测区域连续时间段的凝胶图像信息；所述凝胶图像信息包括外表面视角图像和截面视角图像；步骤S300，基于所述凝胶图像信息，通过管道泄漏检测神经网络，获得泄漏情况信息。2.根据权利要求1所述的掺氢气体储运设施泄漏检测方法，其特征在于，所述氢敏显色凝胶，包括含水率为65％
‑
85％的第一检测凝胶，和含水率为65％
‑
40％的第二检测凝胶。3.权利要求2所述的掺氢气体储运设施泄漏检测方法，其特征在于，所述步骤S100，具体为，当站场泄漏检测报警器发出警报且警报不连续时，将泄漏易发区作为待检测区域，对待检测区域涂敷氢敏显色凝胶，具体为：将第二检测凝胶制成条带缠绕在法兰处；将第一检测凝胶涂刷在管道焊口或管体应力集中位置，静置预设的等待时间，将凝胶取下后，对泄漏位置进行标记，若存在泄漏情况，凝胶中会出现放射型点源变色区域。4.根据权利要求1所述的掺氢气体储运设施泄漏检测方法，其特征在于，所述泄漏情况信息，包括点泄漏源类型、泄漏程度和精确泄漏位置。5.根据权利要求4所述的掺氢气体储运设施泄漏检测方法，其特征在于，所述泄漏源类型包括点泄漏源、点泄漏源叠加、带状泄漏源、带状泄漏源叠加和点与带状泄露源叠加。6.根据权利要求5所述的掺氢气体储运设施泄漏检测方法，其特征在于，当泄漏源类型为点泄漏源时，所述凝胶图像信息的外表面视角图像变色形状为类O型；当泄漏源类型为带状泄露源时，所述凝胶图像信息的外表面视角图像变色形状为分段的I型；当泄露源类型为两个点时，所述凝胶图像信息的外表面视角图像变色形状为类Φ型。7.根据权利要求5所述的掺氢气体储运设施泄漏检测方法，其特征在于，当泄漏源类型为点泄漏源叠加时，随着泄漏点位置的不断增大扩散到凝胶外部平面时，外表面视角图像出现类正方形变色区域；当泄漏源类型为带状泄漏源叠加时，在带状变色区域中间位置出现叠加，变色程度剧增，出现菱形的变色区域；特别的，当带状泄露源垂直叠加时，变色区域会形成三条喷射柱；当三条带状泄露源叠加时，变色区域会出现四条喷射柱。8.根据权利要求5所述的掺氢气体储运设施泄漏检测方法，其特征在于，当泄漏源类型为点与带状泄露源叠加时，分别出现抛物线、钥匙形和火箭形变色区域。9.根据权利要求1所述的掺氢气体储运设施...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐周云，周立娇，范勇，李胜利，李德权，安明宇，刘峰，刘志国，黄润康，李思宁，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司中国石油天然气管道工程有限公司，
类型：发明
国别省市：