专利名称：一种用于可燃气体泄漏检测的装置及方法
技术领域：
本发明属于油气安全工程领域，特指一种用于可燃气体泄漏检测的装置及方法， 是目前国内用于实现燃气在线检漏和定位的新方法，且具有间歇式控制优点，也可用于对其它气体取气检测和分析的工艺系统中。
背景技术：
天然气易燃、易爆，爆炸极限仅为59Γ15%，属甲类化学危险品，稍有泄漏，很容易与空气混合形成爆炸性混合气体，遇到火源就可能发生火灾爆炸事故；因此，输气管道的泄漏检测及定位技术作为确保管道安全运行的技术手段，越来越引起人们的重视；随着管道在役时间的不断增加，不可避免会因腐蚀、老化、第三方破坏等原因引起管道泄漏事故发生， 管道泄漏后，不仅造成燃气资源的浪费、环境的污染，还将直接威胁人民生命财产安全；因此无论是从安全因素、经济因素还是环境保护因素出发，对燃气管道泄漏特征进行分析，开发适用于燃气管线的泄漏检测和定位方法，及时发现泄漏并准确定位泄漏点位置，维护管道正常运行，将损失降到最低，保障人民生命、财产安全，具有十分重要的意义。对管道泄漏检测方法的研究已有几十年的历史；但由于问题的复杂性，如管道输送介质的多样性，管道所处的环境(如地上、管沟、埋地、海底)的多样性，以及泄漏形式的多样性(渗漏、穿孔、断裂等)，使得目前还没有一种通用的方法解决管道泄漏检测问题。燃气泄露检测通常从检测参数角度将各种检测方法分为直接检漏法和间接检漏法；直接检漏法利用安装在管道外边的检测器，直接检测漏到管外的输送液体或其挥发气体，从而达到检漏目的；本系统直接检测泄漏气体，利用检测管，在负压作用下让泄露燃气进入检测管中，并沿检测管流动至检测终端，通过负压容器设备的稳定控制，根据对记录的泄漏发生时间、浓度、管内气体运动流速等参数分析来实现高精度的泄漏检测和定位。国内外针对燃气泄漏在线检测的实用技术还很少，缺少针对燃气管线泄漏在线检测定位技术设备，本发明可以填补这方面的空白。
发明内容
本发明的目的是为满足石油工业安全生产管理的需要，提供一种操作简单，精度高，稳定可靠的用于可燃气体泄漏在线检测的装置和方法。本发明包括稳压真空泵、自动控制比例阀、PLC控制器、负压容器、真空泵、第一电磁真空阀门、单向阀门、温度变送器、压力变送器、第二电磁阀门、流量计、可燃气体检测器、 气体检测管和截止阀。在负压容器的一端，真空泵依次通过第一电磁真空阀门、单向阀门与负压容器连接，稳压真空泵依次通过自动控制比例阀、单向阀门与负压容器连接；在负压容器的另一端，气体检测管依次通过可燃气体检测器、流量计、第二电磁阀门与负压容器连接，负压容器内设有温度变送器和压力变送器；单向阀门和负压容器连接的管路与第二电磁阀门和负压容器连接的管路之间设有截止阀，PLC控制器通过信号线分别与真空泵、第一电磁真空阀
3门、稳压真空泵、自动控制比例阀、温度变送器、压力变送器、第二电磁阀门、流量计和可燃气体检测器连接。系统采取以负压容器作为稳定控制手段，通过实时记录时间、气体浓度和气体流量等相关参数，实现燃气泄露后高精度检测和定位功能，本发明的特点包括以下步骤
(1)开启真空泵，对负压容器进行抽真空，待负压容器内绝对压力达到或小于设定值Pc 时，电磁真空阀门关闭，真空泵停转；
(2)PLC控制器控制第二电磁阀门、自动控制比例阀和稳压真空泵开启，并控制从气体检测管流入负压容器的进气量和由稳压真空泵抽出负压容器的出气量相当，维持负压容器内压力处于稳定平衡状态，压力变化值上下不超过设定压力Pc的10% ；
(3)在步骤(2)中提供负压作用下，若燃气管道发生泄露，泄露气体可进入检测管中，当渗透进入检测管内的气体流经可燃气体检测器时，可被可燃气体检测器检测到，PLC控制器将采集到的浓度、气体成份组成等数据进行处理分析，根据设定程序进行声光报警，实现首次的泄露检测，随后将系统运行过程中记录的时间、气体浓度和气体流量信息通过PLC控制器预先设定的分析程序分析处理后，可实现泄漏点定位；
(4)若负压容器压力小于或等于Pc，则重复进行步骤(2)和(3)，若负压容器压力大于或等于1. IPc时，则重复步骤(1)到(3)。本发明中采用泵阀联动技术，根据设定的压力范围来对负压容器抽真空；利用自动控制比例阀控制稳压真空泵的排气量，根据第二电磁真空阀门开启后进入负压容器内气体流量大小控制自动控制比例阀开启大小，达到进、出气量动态平衡，进而实现负压容器压力稳定的目的；稳压真空泵和自动控制比例阀，用于控制负压容器压力平衡，设置可燃气体检测器是对来流气体检测的必要手段，其信号由PLC自动采集分析；设置第一电磁真空阀门，其信号通过PLC自动采集并根据工况控制第一电磁真空阀门的开启与闭合；设置温度变送器、压力变送器，其信号通过PLC自动采集分析，达到实现控制负压容器内压力平衡的目的；设置单向阀为保证真空泵停止时，流体不会倒流入负压容器，设置截止阀是当负压容器出现故障也能紧急实现检测的目的，但定位精度会有影响。本发明通过设置第一电磁真空阀门、第二电磁真空阀门、自动控制比例阀、可燃气体检测器、气体压力传感器、有效地实现了连续或间歇式控制容器内压力稳定和可燃气体泄漏检测定位的目的；本发明操作方便、结构简单、主要解决了两方面的问题一是实现了可燃气体泄漏在线检测；二是实现了负压容器内的压力稳定，同时也预留了自动化控制接口为系统全自动化的实现提供了可能。
图1为本发明系统示意图中1稳压真空泵，2自动控制比例阀，3 PLC控制器，4负压容器，5真空泵，6第一电磁阀门，7单向阀门，8温度变送器，9压力变送器，10第二电磁阀门，11流量计，12可燃气体检测器，13气体检测管，14截止阀。
具体实施方式
实施例本发明包括稳压真空泵1、自动控制比例阀2、PLC控制器3、负压容器4、真空泵 5、第一电磁真空阀门6、单向阀门7、温度变送器8、压力变送器9、第二电磁阀门10、流量计 11、可燃气体检测器12、气体检测管13和截止阀14。在负压容器4的一端，真空泵5依次通过第一电磁真空阀门6、单向阀门7与负压容器4连接，稳压真空泵1依次通过自动控制比例阀2、单向阀门7与负压容器4连接；在负压容器4的另一端，气体检测管13依次通过可燃气体检测器12、流量计11、第二电磁阀门10与负压容器4连接，负压容器4内设有温度变送器8和压力变送器9 ；单向阀门7和负压容器4连接的管路与第二电磁阀门10和负压容器4连接的管路之间设有截止阀14，PLC 控制器3通过信号线分别与真空泵5、第一电磁真空阀门6、稳压真空泵1、自动控制比例阀 2、温度变送器8、压力变送器9、第二电磁阀门10、流量计11和可燃气体检测器12连接。本实施例中，控制负压容器内压力稳定的控制方法步骤如下当负压容器4绝对压力高于1000 时，第一电磁真空阀门6自动打开，真空泵5开启工作，真空泵5开始对负压容器4进行抽真空，待真空度达到或小于1000 时，第一电磁真空阀门6关闭，真空泵 5停转；待至2小时后，开启第二电磁真空阀门10、自动控制比例阀2和稳压真空泵1，通过 PLC控制器3控制第二电磁真空阀门10和自动控制比例阀2和稳压真空泵1，使得从气体检测管13流入负压容器4的进气量和由稳压真空泵1抽出负压容器4的出气量相当，负压容器4压力处于动态平衡过程，压力变化前后不超过原始压力的10%，如此持续运行时间30 分钟；在持续运行的同时，若气体检测管13来流气体中混有可燃气体，如甲烷，可扩散至可燃气体检测器12，随即被可燃气体检测器12检测到，进而将检测到的浓度、成份组成等信息传至PLC控制器3，PLC控制器3进行判断后，可根据设定的程序进行相应的动作，如记录数据、声光报警等，实现首次的泄露检测，随后将系统运行过程中记录的时间、气体浓度和气体流量信息通过PLC控制器3预先设定的分析程序分析处理后，可实现泄漏点定位；若管内无可燃气体，则运行正常，持续30分钟后关闭第二电磁真空阀门10，待负压容器4压力达到或小于IX 10 时，重新开启第二电磁真空阀门10，重复进行步骤(2)和(3);若负压容器4压力大于或等于1. IXlO3Pa时，重复进行步骤(1)到(3)。
权利要求
1.一种用于可燃气体泄漏检测的装置，其特征在于所述装置包括稳压真空泵(1)、自动控制比例阀(2)、PLC控制器(3)、负压容器(4)、真空泵(5)、第一电磁真空阀门(6)、单向阀门(7)、温度变送器(8)、压力变送器(9)、第二电磁阀门(10)、流量计(11)、可燃气体检测器(12)和气体检测管(13)；在负压容器(4)的一端，真空泵(5)依次通过第一电磁真空阀门(6)、单向阀门(7)与负压容器(4)连接，稳压真空泵(1)依次通过自动控制比例阀(2)、 单向阀门(7)与负压容器(4)连接；在负压容器(4)的另一端，气体检测管(13)依次通过可燃气体检测器(12)、流量计(11)、第二电磁阀门(10)与负压容器(4)连接，负压容器(4)内设有温度变送器(8)和压力变送器(9);PLC控制器(3)通过信号线分别与真空泵(5)、第一电磁真空阀门(6)、稳压真空泵(1)、自动控制比例阀(2)、温度变送器(8)、压力变送器(9)、 第二电磁阀门(10)、流量计(11)和可燃气体检测器(12)连接。
2.如权利要求1所述的一种用于可燃气体泄漏检测的装置，其特征在于所述单向阀门(7)和负压容器(4)连接的管路与第二电磁阀门(10)和负压容器(4)连接的管路之间设有截止阀(14)。
3.一种用于可燃气体泄漏检测的方法，包括以下步骤(1)开启真空泵，对负压容器进行抽真空，待负压容器内绝对压力达到或小于设定值Pc 时，电磁真空阀门关闭，真空泵停转；(2)PLC控制器控制第二电磁阀门、自动控制比例阀和稳压真空泵开启，并控制从气体检测管流入负压容器的进气量和由稳压真空泵抽出负压容器的出气量相当，维持负压容器内压力处于稳定平衡状态，压力变化值上下不超过设定压力Pc的10% ；(3)在步骤(2)中提供负压作用下，若燃气管道发生泄露，泄露气体可进入检测管中，当渗透进入检测管内的气体流经可燃气体检测器时，可被可燃气体检测器检测到，PLC控制器将采集到的浓度、气体成份组成的数据进行处理分析，根据设定程序进行声光报警，实现首次的泄露检测，随后将系统运行过程中记录的时间、气体浓度和气体流量信息通过PLC控制器预先设定的分析程序分析处理后，可实现泄漏点定位；(4)若负压容器压力小于或等于Pc，则重复进行步骤(2)和(3)，若负压容器4压力大于或等于1. IPc时，则重复步骤(1)到(3)。
全文摘要
本发明属于油气安全工程领域，特指一种用于可燃气体泄漏检测的装置及方法，是目前国内用于实现燃气在线检漏和定位的新方法，且具有间歇式控制优点，也可用于对其它气体取气检测和分析的工艺系统中。本发明通过设置第一电磁真空阀门、第二电磁真空阀门、自动控制比例阀、可燃气体检测器、气体压力传感器，有效地实现了连续或间歇式控制容器内压力稳定和可燃气体泄漏检测定位的目的；本发明操作方便、结构简单、主要解决了两方面的问题一是实现了可燃气体泄漏在线检测；二是实现了负压容器内的压力稳定，同时也预留了自动化控制接口为系统全自动化的实现提供了可能。
文档编号F17D5/02GK102518948SQ20111044741
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月28日 优先权日2011年12月28日
发明者冯建国, 周诗岽, 廉明明, 王树立 申请人:常州大学