利用次声波实现管道泄漏检测的系统技术方案

本发明专利技术公开了一种利用次声波实现管道泄漏检测的系统，在需检测的管道的上游检测点和下游检测点处分别安装两个次声波传感器，次声波传感器采集到的由于管道泄漏产生的次声波信号输入到信号采集分析系统；信号采集分析系统根据所述次声波信号到达上游检测点和下游检测点的时间差乘以声波在流体内传播速度来确定泄漏发生的位置，并通过ＧＰＲＳ和ＣＤＭＡ的两种通讯模块及光缆通讯或以太网通讯等与外部交互信息。系统还采用ＧＰＳ授时解决上下游检测设备的时间同步问题。能够满足各种不同泄漏情况、不同工况条件下的利用次声波实现管道泄漏检测的系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种管道泄漏检测技术，尤其涉及一种利用次声波实现管道泄漏检测 的系统。
技术介绍
石油天然气输送管道由连接加压站、分输站、加热站的管道组成，在两个加压站中 间的管道距离从20 100千米不等，由于管道大部分地处野外，无法提供安装位置、电源和 通讯设备，因此，对管道泄漏检测系统要求有效检测距离在20千米以上。现有技术中，应用于管道泄漏检测技术主要是负压波法检测，其原理是当管道 发生泄漏时，泄漏点的流体迅速流失，压力下降，导致管道内外存在压力差，进而产生泄漏 点两侧位置的流体向泄漏点位置不断补充的过程，该 过程依次向上游的输送首站以及下游 的输送末站传递，相当于在泄漏点位置产生了以一定速度传播的负压力波。根据负压力波 传播到输送首站的时间tl与传播到输送末站的时间t2的时间差，以及管道内负压力波的 传播速度计算出泄漏点的位置。此技术的重要特点是需要产生压力下降，压力下降产生 的波动是否能够有效检测也很大程度取决于所采用的仪表精度。如在IMpa工况压力下， l/4inch孔径产生的泄漏在经过20千米油管道衰减后产生的压降约为0. OOlMpa, 一般一个 满量程为IMpa的压力表，很难有效检测到如此小的压降，虽然有分辨率更高的压力表，但 不符合大的压降的检测量程要求。上述现有技术至少存在以下缺点难以适应不同环境下的管道泄漏检测要求，对于泄漏产生的压力波这种突发性的 检测很难满足现场的实际应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够满足各种不同泄漏情况、不同工况条件下的利用次 声波实现管道泄漏检测的系统。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的本专利技术的利用次声波实现管道泄漏检测的系统，在需检测的管道上设置上游检测 点和下游检测点，在所述上游检测点和下游检测点处分别安装至少一个次声波传感器，所 述的次声波传感器采集到的由于管道泄漏产生的次声波信号输入到信号采集分析系统；所述信号采集分析系统根据所述次声波信号到达上游检测点和下游检测点的时 间差乘以声波在流体内传播速度来确定泄漏发生的位置，并通过通讯模块与外部交互信 肩、ο由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，本专利技术所述的利用次声波实现管道泄漏 检测的系统，由于在需检测的管道的上游检测点和下游检测点处分别安装至少一个次声波 传感器，次声波传感器采集到的由于管道泄漏产生的次声波信号输入到信号采集分析系 统；信号采集分析系统根据所述次声波信号到达上游检测点和下游检测点的时间差乘以声波在流体内传播速度来确定泄漏发生的位置，并通过通讯模块与外部交互信息。能够满足 各种不同泄漏情况、不同工况条件下的利用次声波实现管道泄漏检测的系统。附图说明图1为本专利技术的系统结构组成示意图； 图2为本专利技术的现场安装示意图；图3为本专利技术的系统工作流程图；图4为本专利技术在现场实测的一个泄漏次声波示意图；图5为本专利技术在现场实测的又一个泄漏次声示意图。具体实施例方式本专利技术的利用次声波实现管道泄漏检测的系统，其较佳的具体实施方式是在需检测的管道上设置上游检测点和下游检测点，在所述上游检测点和下游检测 点处分别安装至少一个次声波传感器，所述的次声波传感器采集到的由于管道泄漏产生的 次声波信号输入到信号采集分析系统；所述信号采集分析系统根据所述次声波信号到达上游检测点和下游检测点的时 间差乘以声波在流体内传播速度来确定泄漏发生的位置，并通过通讯模块与外部交互信 肩、ο所述的次声波传感器的频响范围为0. OlHz 20Hz。所述次声波传感器通过前置滤波放大器与所述信号采集分析系统连接；所述前置滤波放大器对收到的次声波传感器进行信号识别，从中滤除因工况变化 和外界环境变化所引发的干扰信号，并进行放大。所述上游检测点和下游检测点分别装有两个次声波传感器；所述信号采集分析系统利用两个次声波传感器同时收到工况改变时的大信号时 能够通过反向相加的方式去除因为工况改变而导致系统工作不正常的问题。所述两个次声波传感器之间的间距为40-100米。所述信号采集分析系统在信号识别算法中采用专家数据库、模糊神经网络算法和 小波变换的信号处理方式对信号进行综合的分析和判断。所述通讯模块采用GPRS和CDMA的两种通讯模块与外部通讯。所述通讯模块包括冗余设计，所述冗余设计包括光缆通讯和/或以太网通讯。系统还包括GPS的高精度授时，用于解决所述上游检测点和下游检测点的时间同 步问题。所述GPS的授时精度在Ins以下，系统每间隔一小时进行一次GPS的授时校准。系统还包括太阳能加蓄电池供电系统，用于为现场检测设备供电。本专利技术能够满足各种不同泄漏情况，不同工况条件下的管道泄漏检测系统。本系 统是基于次声波的管道泄漏检测技术，其原理是管道在发生泄漏时由于压力波动会产生 频率很低的声波，根据管道的工况条件和泄漏孔径的大小，产生的次声波频率也不尽相同， 最低频率可低到0. 05Hz，高频能达到4Hz左右。本专利技术采用的次声波传感器是超低频高灵 敏度次声波传感器，其灵敏度可达到_195dB，频响范围为0. OlHz 20Hz。采用这种针对管 道泄漏检测的次声波传感器能够符合各种工况条件下不同孔径的泄漏检测的要求。次声波传感器将所检测到的次声波信号转化为电信号输出，通过AD采集后进行必要的信号识别， 从中滤除因工况变化和外界环境变化所引发的干扰信号。根据次声波信号到达上下游的时 间差乘以声波在流体内传播速度来确定泄漏发生的位置。为了在不降低传感器灵敏度的基础上达到较宽的频率响应范围以满足各种应用 条件下的要求，可以在传感器的后端连接一个前置匹配放大电路，此前置匹配放大电路的 输入阻抗值为1000M欧姆。经过前置放大电路后的次声波信号经过系统的A/D转换器转化 成数字信号存储到DSP的内存中。DSP对接收到的信号进行信号处理和判断，最终将处理和 判断的结果通过通讯模块上传到主控制室。系统为了达到很高的报警准确率和较高的定位精度，在信 号识别算法中可以采用 专家数据库、模糊神经网络算法和小波变换等信号处理方式对信号进行综合的分析和判 断。采用专家数据库可使得系统具有很好的自学习功能。在实际应用中可以根据现场收集 到的具体信号，在人为干预的情况下进行训练，提高系统对干扰信号的识别能力。利用小波变换主要是为了突出波形锐度问题。因为次声波信号由于频率较低，波 长较长，上下游收到的次声波信号进行时间差定位计算时需要找到相同的点进行计算。通 过小波变换把最大值点进行锐化。从而根据同一质点(最大值点)到达上下游检测设备的 时间差进行定位计算。为了更好实现本专利技术在现场的实际应用，最好还要包含以下内容在上、下游端安装检测设备时，每一端在安装次声波传感器时最好安装两个次声 波传感器，其目的是利用两个次声波传感器同时收到工况改变时的大信号时能够通过反向 相加的方式有效地去除因为工况改变而系统工作不正常的情况。通讯模块的冗余设计由于通讯在现场的应用环境较为复杂，又要求在泄漏发生 时系统能够及时发出报警提示，因此需要通讯故障率尽可能小，网络时延尽可能短，因此， 在本专利技术里采用了 GPRS和CDMA的两种通讯模块的综合使用，系统还可以根据现场的实际 情况改用更为可靠的通讯方案，如采用光缆通讯或是以太网通讯。GPS的高精度授时系统采用GPS授时是为了解决上下游检测设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用次声波实现管道泄漏检测的系统，其特征在于，在需检测的管道上设置上游检测点和下游检测点，在所述上游检测点和下游检测点处分别安装至少一个次声波传感器，所述的次声波传感器采集到的由于管道泄漏产生的次声波信号输入到信号采集分析系统；所述信号采集分析系统根据所述次声波信号到达上游检测点和下游检测点的时间差乘以声波在流体内传播速度来确定泄漏发生的位置，并通过通讯模块与外部交互信息。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨霄峰，张健，孙旭，贾宗贤，狄彦，邹润，于殿强，杨文新，尹振兴，孙清源，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司管道储运分公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]