一种管道泄漏监测报警方法及其装置与流程

本发明涉及管道泄漏技术领域，特别是涉及一种管道泄漏监测报警方法及其装置。

背景技术

在现代的化工生产过程中，氮气的使用范围十分广泛，一方面氮气是多种化工反应的生产原料，另一方面氮气常常作为其他反应过程不稳定的反应的保护气。但由于氮气的相态与压力和温度相关，温度过低或压力过高氮气会液化为液体，液氮的温度最低可到-209℃。在液氮的输送过程中温度过低可能会造成管道的磨损，腐蚀，管道的泄漏和法兰、螺纹扣及填料函等管道连接部位发生泄漏。一旦管道发生泄漏可能造成低温氮气冻伤事故，工作人员的窒息，环境污染等危害。因此工业氮气管道输送泄漏监测必须落到实处。

如今在管道泄漏检测的研究中，超声导波技术以其沿传播路径衰减小，检测范围广，声场遍及范围广的优势，成为管道缺陷研究的热点。超声导波检测法的检测原理是通过激励换能器发出超声导波信号，接收换能器根据缺陷的信号回波来进行缺陷的识别，通过从回波中识别缺陷的尺寸，形状，便于后期管道的维修。对于超声导波激励换能器和接收换能器的选用上，利用电磁激励法产生激励信号衰减慢，和压电元器件方法接收超声导波回波信号更准确的优势，使控制器接受到的缺陷图更加准确。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：为了克服氮气管道输送过程中的管道泄漏问题，本发明提供一种管道泄漏监测报警方法及其装置，该检漏装置能够实时监测氮气输送管道是否泄漏，同时一旦发现泄漏将启动报警装置和应急阻漏措施。

本发明解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种管道泄漏监测报警装置，包括超声导波泄漏监测系统、第一气态氮气储罐和第二气态氮气储罐以及用于输送进入反应釜的管道装置，所述管道装置包括外管道和位于外管道内部的内管道；所述外管道位于厂房内外两端均与内管道外管壁封闭，所述外管道外管壁位于厂房外一端设有当外管道内压力超过安全压力时进行控制的压力安全阀和对外管道内压力进行观测的第二压力表，所述内管道位于厂房外一端通过第一支管道与第一气态氮气储罐相连通，所述内管道位于厂房外一端通过第二支管道与第二气态氮气储罐相连通，第一支管道和第二支管道与内管道的主管道形成y形三通结构，所述内管道连通所述第一气态氮气储罐的管道壁上设置第一截断阀，所述内管道连通所述第二气态氮气储罐的管道壁上设置第二截断阀，所述内管道位于厂房外的一端的主管道上设有调节压力的稳压阀和对所述内管道内压力进行观测的第一压力表；所述内管道位于厂房内一端与反应釜相连通，所述内管道与反应釜间设有压力控制阀以方便调节进入所述反应釜的氮气。

进一步，所述超声导波泄漏监测系统包括控制器、激励换能器和接收换能器，所述激励换能器用于内管道内的超声导波的激励，所述接收换能器用于内管道内超声导波回波信号的采集；所述激励换能器运用电磁激励法来激励产生超声导波，所述接收换能器利用压电元器件来进行监测的反射回波的接收，保证回波的高准确性。

所述控制器与接收换能器连接，用于接收所述接收换能器采集的超声导波回波信号，并对所述超声导波回波信号进行判断，一旦发现泄漏信号，立即将泄漏信号后能传输到后台中心，便于操控人员即时读取数据，并生成内管的缺陷检测图。

所述激励换能器位于所述内管道位于厂房外一端管道外壁，所述接收换能器位于所述内管道位于厂房内一端的管壁外侧，且所述激励换能器和接收换能器均位于外管道内部，所述控制器位于厂房内，控制器输出端与激励换能器通过线路连接，控制器输入端与接收换能器通过线路连接，所述线路由所述外管道位于厂房内一端接入。

进一步，还包括报警系统，所述报警系统包括报警器，所述报警器与控制器的输出端相连接，当所述控制器对接收的超声导波回波信号进行判断发现存在缺陷时，立即向所述报警器传输指令，进行报警。

进一步，所述线路外层用防腐蚀和耐低温的材料包裹，防止氮气泄漏后破坏电路。

一种管道泄漏监测报警方法，包括上述的报警装置，还包括以下步骤：

步骤一：控制器控制激励换能器发出设定频率值，在内管道上产生设定频率的超声导波信号，由接收换能器接收超声导波回波信号，再传输回控制器；

步骤二：控制器接收到接收换能器传回的超声导波回波信号后，对信号进行判断，一旦发现所述超声导波回波信号为异常信号，立即将泄漏信号后传输到后台中心，并生成内管道的缺陷检测图；同时传输指令给报警器，所述报警器立刻发出警报；

步骤三：控制器在传输报警指令后，立即发出关闭稳压阀的指令，切断泄漏源，实现紧急阻漏的效果。

工作原理：

使用内外管道进行输送氮气，当内管道发生泄漏时，溢出的氮气会先充满外管道，外管道起到防止氮气直接泄漏到大气中的作用。

外管道的压力超过安全压力时进行控制的压力安全阀，压力安全阀作用是当内管道发生泄漏后，预防内管道稳压阀失灵，造成的所述外管道内压过大发生爆炸事故。当报警器发出报警时，所述内管道位于厂房外的一端设有调节压力的稳压阀将自动关闭，保证所述内管道内无氮气输送。

控制器能根据接收的超声导波回波信号，对所述回波进行判断，一旦发现泄漏信号，立即将泄漏信号后能传输到后台中心，便于操控人员即时读取数据，并生成内管的缺陷检测图，并显示管道缺陷的类型，尺寸，便于所述内管道的维修。

本发明主要包括三个部分：一是氮气管道装置部分，有外管和内管，内管前端分别与第一气态氮气储气罐和第二气态氮气储气罐相连通，末端与反应釜相连通，并设有稳压阀。外管两端封闭，并设有安全阀。二是声超导波泄漏监测系统，由内管道与外管道间的激励换能器、接收换能器、管内线路和管道外的控制器，控制器连接的后台中心及管外线路组成，该系统可对内管道进行实时监测，绘制管道泄漏处的缺陷图，为后期的管道维修提供依据；三是报警系统部分，当控制器接收到异常信号时，就会对报警器下达指令，报警器发出警报，同时控制器控制内管道稳压阀关闭，切断氮气源，若稳压阀未能及时关闭，且外管道内压力超过安全阀的临界值时，安全阀打开进行泄压，防止外管道内压力过大。该装置利用超声导波检漏法，实现了工业氮气输送管道泄漏的有效检测和及时排除隐患，具有更灵敏，更方便，更安全的优点。做到较同类检漏装置安全系数高，环境污染小的优势。

本发明的有益效果是：

1、本发明输送装置能够实现对氮气的直接输送，能够保证氮气的供应充足，本发明的监测系统，能够通过内外管之间的激励换能器和接收换能器以及控制器组成的超声导波检测系统对内管道是否发生泄漏进行实时监测。本发明的报警系统，会根据控制器传出的指令信号做出判断，若发生泄漏，立刻发出警报，同时控制器会关闭内管道的稳压阀，确保切断泄漏源，为工作人员检查维修提供良好条件，减少因氮气泄漏导致的人员伤亡，环境污染等危害。

2、本发明管道装置中，外管道设置有压力安全阀，通过设置压力安全阀，能够对外管进行有效的保护，即当内管发生泄漏时，从内管泄漏到外管的气体会造成外管内的压力增大，当外管道内压力超过压力安全阀的临界值时，此时压力安全阀会自动打开，进行泄压。

3、本发明检测系统的激励换能器和接收换能器分别利用电磁激励法和压电元器件法，能够保证激励信号衰减慢于一般激励方法，接收信号的灵敏度优于其它接收方法。使传输给控制器的超声导波回波信号更加精准，并通过获取的上述信号绘制管道缺陷图，该监测方法简单、方便、有效。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明装置的整体结构图。

图2为本发明检测系统和报警系统原理框图。

图中：1、第一气态氮气储罐，2、第二气态氮气储罐，3、第一截断阀，4、第二截断阀，5、稳压阀，6、第一压力表，7、第一支管道，8、第二支管道，9、第二压力表，10，压力安全阀、11、激励换能器，12、外管道，13、接收换能器，14、内管道，15、控制器，16、报警器，17、线路，18、反应釜，19、压力控制阀。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1和图2所示，本发明的一种管道泄漏监测报警装置，包括超声导波泄漏监测系统、报警系统、第一气态氮气储罐1、第二气态氮气储罐2以及用于输送进入反应釜18的管道装置。

所述管道装置包括外管道12和位于外管道12内部的内管道14；所述外管道12位于厂房内外两端均与内管道14外管壁封闭，所述外管道12外管壁位于厂房外一端设有当外管道12内压力超过安全压力时进行控制的压力安全阀10和对外管道12内压力进行观测的第二压力表9，所述内管道14位于厂房外一端通过第一支管道7与第一气态氮气储罐1相连通，所述内管道14位于厂房外一端通过第二支管道8与第二气态氮气储罐2相连通，所述内管道14连通所述第一气态氮气储罐1的管道壁上设置第一截断阀3，所述内管道14连通所述第二气态氮气储罐2的管道壁上设置第二截断阀4，所述内管道14位于厂房外的一端的主管道上设有调节压力的稳压阀5和对所述内管道14内压力进行观测的第一压力表6；所述内管道14位于厂房内一端与反应釜18相连通，所述内管道14与反应釜18间设有压力控制阀19以方便调节进入所述反应釜18的氮气。

所述超声导波泄漏监测系统包括控制器15、激励换能器11和接收换能器13，所述激励换能器11用于内管道14内的超声导波的激励，所述接收换能器13用于内管道14内超声导波回波信号的采集；所述激励换能器11运用电磁激励法来激励产生超声导波，所述接收换能器13利用压电元器件来进行监测的反射回波的接收；

所述控制器15与接收换能器13连接，用于接收所述接收换能器13采集的超声导波回波信号，并对所述超声导波回波信号进行判断；

所述激励换能器11位于所述内管道14位于厂房外一端管道外壁，所述接收换能器13位于所述内管道14位于厂房内一端的管壁外侧，且所述激励换能器11和接收换能器13均位于外管道12内部，所述控制器15位于厂房内，控制器15输出端与激励换能器11通过线路17连接，控制器15输入端与接收换能器13通过线路17连接，所述线路17由所述外管道14位于厂房内一端接入。

所述报警系统包括报警器16，所述报警器16与控制器15的输出端相连接，当所述控制器15对接收的超声导波回波信号进行判断发现存在缺陷时，立即向所述报警器16传输指令，进行报警。所述线路17外层用防腐蚀和耐低温的材料包裹。

一种管道泄漏监测报警方法，包括上述报警装置，还包括以下步骤：

步骤一：控制器15控制激励换能器11发出设定频率值，在内管道14上产生设定频率的超声导波信号，由接收换能器13接收超声导波回波信号，再传输回控制器15；

步骤二：控制器15接收到接收换能器13传回的超声导波回波信号后，对信号进行判断，一旦发现所述超声导波回波信号为异常信号，立即将泄漏信号后传输到后台中心，并生成内管道14的缺陷检测图；同时传输指令给报警器16，所述报警器16立刻发出警报；

步骤三：控制器15在传输报警指令后，立即发出关闭稳压阀5的指令，切断泄漏源，实现紧急阻漏的效果。

本实施案例中，该工业氨气输送装置在使用时，先调节内管道14一端的稳压阀5，使内管道14的压力稳定到1.8mpa，调节外管道安全阀10临界值为1.6mpa。打开控制器15，调节激励换能器11发出64khz的频率，记录内管道14内的超声导波信号。当管道未发生泄漏时，控制器15未接收到异常信号，报警器16未发出警报。当管道泄漏时，控制器15接收到异常信号，并根据多个异常信号绘制出管道缺陷图，同时控制器15发出指令拉响警报器并且下达指令，关闭稳压阀5，切断氮气源。当稳压阀5失灵时，内管道14泄漏的氮气迅速充满外管道12，当外管道12内压力超过1.6mpa时，外管道安全阀10打开，释放出氮气。

本实施案例中。该超声导波检测方法通过激励换能器11和接收换能器14所激励接收的异常信号进行分析，作出判断，依据判断选择发出警报，并绘制管道缺陷图，为后期维修提供依据。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本发明的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。