电容式燃气管道泄漏检测装置及检测方法与流程

本发明涉及管道泄漏检测技术领域，特别是涉及一种电容式燃气管道泄漏检测装置及检测方法，用于对管道中燃气泄漏的定性测量。

背景技术：

经过多年的研究发展，各种各样的传感技术应用于燃气管道泄漏检测，如金属漏磁法、超声波法、可燃气体传感法、压力梯度法、负压波法、流量平衡法、传感电缆法、光纤传感法等。综述这些方法，均存在这样那样的不足，如传感电缆法需要和管道一起铺设且其测试是一次性的，若发生管道泄漏，接触到泄漏燃气的传感电缆将失去检测功能，需进行传感电缆更换；可燃气体传感法不能覆盖全部待测管道；负压波法不足之处是对诊断的实时性有非常高的要求，即诊断系统必须能够及时捕捉到泄漏刚发生时产生的负压波信号，否则管道内的压力将达到平衡虽然泄漏还在继续发生但负压波法却已不能进行检测，造成诊断的失败；声发射法系统在大范围中发展一个点式传感器的分布式网络，判断油气管道可能的泄漏位置和类型，其缺点是需要沿管道大量布置传感器，对已有埋地管道来说施工难度大，应用适应性差等。检测方法缺点的存在会使测量系统的适应性和性价比降低，可靠性受到一定的限制。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：为克服现有声发射技术的不足，提供了一种简单、适应性好的电容式燃气管道泄漏检测装置及检测方法。

本发明解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种电容式燃气管道泄漏检测装置，包括听诊头、导声管、传感球、球形膜电极和球形固定电极，所述听诊头至少为三个，每个听诊头上均安装导声管，所述导声管的另一端连接到传感球内部的膜腔上，所述传感球内壁上设有用于支撑球形膜电极和球形固定电极的支架，且所述支架固定在传感球内壁上；固定在传感球内壁的支架提供了球形膜电极和球形固定电极的支撑，进入膜腔的泄漏声引起球形膜电极振动，从而改变了球形膜电极和球形固定电极构成的电容式传感器的电极间距离，这是一个变极距式电容传感器，传感器的电容输出信号包含了燃气管道的泄漏信息。

使用时，所述检测装置置于被测燃气管道内，且所述听诊头与所述被测燃气管道内壁接触，且在气流作用下沿被测燃气管道内壁移动。检测时将前述的构件整体在上游处放入被测管道中，在下游处捕获即可。

优选的，所述听诊头和导声管为均为四个且沿传感球周向均匀分布。周向分布是指位置是位于听诊球被过球心的同一平面所截获得得圆周上。听诊头、导声管数量可以多，但四个就可以满足测量要求；四个听诊头之间成90度安装；所有听诊头的规格相同。

一种电容式燃气管道泄漏检测方法，包括上述的检测装置，还包括以下步骤：

步骤1：将检测装置置于被测燃气管道内，使听诊头与所述被测燃气管道内壁接触，传感球沿被测燃气管道轴线移动，带动听诊头沿被测燃气管道内壁移动；因此，检测时将前述的检测装置整体在上游处放入被测燃气管道中，在下游处捕获即可，无需提供额外的动力装置。

步骤2：当被测管道发生燃气泄漏时，在泄漏点处由于管内外压差，使管道中的流体在泄漏处形成多相湍射流，这一射流不但使流体的正常流动发生紊乱，而且与管道及周围介质相互作用向外辅射能量，在管壁上产生高频应力波，该应力波携带着泄漏点信息沿管壁向两侧传播。当传感球沿被测管道移动过程中，该应力波就会被听诊头拾取，然后经导声管和膜腔放大，被处于传感球内的电容式传感器接收，引起了传感器输出信号的变化，最后通过滤波、特征提取传感器输出信号来评价燃气管道的泄漏情况。

本发明结构简单、制造成本低、适应性好，简单实用。

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是本发明的结构示意图。

图中：1.听诊头；2.导声管；3.膜腔；4.支架；5.传感球；6.球形膜电极；7.球形固定电极；8.被测燃气管道。

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所示，本发明的一种电容式燃气管道泄漏检测装置，包括听诊头1、导声管2、传感球5、球形膜电极6和球形固定电极7，本实施例中听诊头1、导声管2为四个，也可以为三个或者更多个。规格相同的听诊头1上安装导声管2，该导声管2另外一端连接到位于传感球5内部的膜腔3，固定在传感球5内壁的支架4提供了球形膜电极6和球形固定电极7的支撑，进入膜腔3的泄漏声引起球形膜电极6振动，从而改变了球形膜电极6和球形固定电极7构成的电容式传感器的电极间距离，这是一个变极距式电容传感器，传感器的电容输出信号包含了燃气管道8的泄漏信息。传感球5沿被测燃气管道8轴线移动时，带动听诊头1沿被测燃气管道8内壁移动，检测时将前述的构件整体在上游处放入被测管道8中，在下游处捕获即可。

一种电容式燃气管道泄漏检测方法，包括上述的检测装置，还包括以下步骤：

步骤1：将检测装置置于被测燃气管道8内，使听诊头1与所述被测燃气管道8内壁连接，听诊球7在气流作用下沿被测燃气管道8轴线移动，带动听诊头1沿被测燃气管道8内壁移动；因此，检测时将前述的检测装置整体在上游处放入被测燃气管道8中，在下游处捕获即可，无需提供额外的动力装置。

步骤2：当被测管道发生燃气泄漏时，在泄漏点处由于管内外压差，使管道中的流体在泄漏处形成多相湍射流，这一射流不但使流体的正常流动发生紊乱，而且与管道及周围介质相互作用向外辅射能量，在管壁上产生高频应力波，该应力波携带着泄漏点信息沿管壁向两侧传播。听诊球7在沿被测管道移动过程中，泄漏处产生的该高频应力波就会被听诊头1拾取，然后经导声管2和膜腔3放大，最后被处于传感球5内球形膜电极6和球形固定电极7构成的电容式传感器接收，电容传感器极距的改变引起了传感器输出信号电容值的变化，从而通过该电容值的变化量δc来评价燃气管道8的泄漏情况。

假设燃气管道8泄漏前，球形膜电极6和球形固定电极7之间的电容值为c0；燃气管道8发生泄漏时，球形膜电极6和球形固定电极7之间的电容值为c1；c0和c1之间差为δc，则

式中，s0，s0，d1，d2分别为：球形膜电极6和球形固定电极7之间膜腔3里介质的介电常数，球形膜电极6和球形固定电极7之间的正对面积，管道8泄漏前球形膜电极6和球形固定电极7之间间距，管道8泄漏后球形膜电极6和球形固定电极7之间间距。

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。

技术特征：

技术总结
本发明提供一种电容式燃气管道泄漏检测装置及检测方法，包括听诊头、导声管、传感球、膜腔、支架、球形膜电极、球形固定电极。规格相同的听诊头上安装导声管，该导声管另外一端连接到位于传感球内部的膜腔里，固定在传感球内壁的支架提供了球形膜电极和球形固定电极的支撑，进入膜腔的泄漏声引起球形膜电极振动，从而改变了球形膜电极和球形固定电极构成的电容式传感器的电极间距离，这是一个变极距式电容传感器，传感器的电容输出信号包含了燃气管道的泄漏信息。传感球沿被测燃气管道轴线移动时，带动听诊头沿被测燃气管道内壁移动，检测时将前述的构件整体在上游处放入被测管道中，在下游处捕获即可。

技术研发人员：钟成;薛扬;高翔;陆贵荣;郝永梅
受保护的技术使用者：常州新奥燃气工程有限公司
技术研发日：2019.02.27
技术公布日：2019.05.24