一种压力管道泄漏信号检测实验系统的制作方法

本实用新型涉及管道泄漏信号检测领域，尤其涉及一种压力管道泄漏信号检测实验系统。

背景技术：

管道广泛应用于石油、天然气以及水资源等的运输中。由于管道距离较长，时常经过无人地区，或者管道本身被地埋等因素，如何对管道泄漏的情况进行排查以及定位泄漏位置，往往是个复杂的课题。

管道泄漏检测方法主要有：人工检测法；以水听器为代表的点式传感方法；以负压波为代表的管道末端检测方法；以及以声光纤法为代表的分布式连续检测法。

1、人工检测法需要耗费巨大的人力物力，已被其他检测方式取代。

2、以水听器为代表的点式传感方法，具有单点检测性能好，定位准确的特点，但其不适合长距离，大范围的布设，并且由于传感器众多，系统集成复杂。

3、以负压波为代表的管道末端检测方法，具有检测范围大、可靠性高以及灵敏度高的特点，但其定位能力受信号质量影响，定位准确度较差。

4、以声光纤法为代表的分布式连续检测法，是近几十年在激光技术发展下新兴的检测手段。该方法可以对数十公里长的管线同时进行检测，通过检测带压管道泄漏产生的介质在管道上产生的振动，来对管道泄漏进行检测和定位，且检测灵敏度高、定位精度高，具有广泛的应用前景。但是由于周围环境也存在振动，为了识别管道泄漏引起的振动，需在事前对泄漏信号进行采集，需要有专业的系统工具进行特征分析。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种压力管道泄漏信号检测实验系统，该实验系统可以在多种不同材质的管道下，检测出多种泄漏孔径、多种压力条件下的泄漏信号，实现了对管道泄漏定位，详见下文描述：

一种压力管道泄漏信号检测实验系统，所述实验系统包括：蓄水箱，所述蓄水箱上设置有压力泵，所述压力泵和输水管道连接，所述输水管道上设置有压力阀；所述蓄水箱连接回收槽；

待测管道上设置有压力计、且待测管道上通过胶粘或土埋固定设置有传感光纤；所述传感光纤通过分布式光纤传感主机模块连接计算机；所述输水管道和所述待测管道分别连接阀门；所述待测管道上开设有泄漏孔；

所述分布式光纤传感主机模块用于提供探测输入光、并检测返回的光信号，将所述光信号转化为模拟电信号，并将所述模拟电信号转化为数字信号，传给所述计算机；所述计算机接收所述数字信号，给出泄漏信息。

进一步地，所述输水管道的端面为软管。

进一步地，所述压力计用于测量所述待测管道内的液体压力。

本实用新型提供的技术方案的有益效果是：本实用新型提供的实验系统可以工作在多种不同材质的待测管道下，检测出多种泄漏孔径、压力条件下的泄漏信号，完成了信号采集和特征分析，实现了对管道泄漏的定位；该实验系统具有结构设计合理、检测灵敏度高、定位精度高、使用方便、适用性广泛等优点，可以为研究管道泄漏信号特征提供实验支持。

附图说明

图1为本实用新型提供的压力管道泄漏信号检测实验系统的结构示意图；

图2为泄漏定位结果图；

图3为所检测到的泄漏点时域信号和背景信号的对比图；

图4为所检测到的泄漏点频域信号和背景信号的对比图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1：蓄水箱； 2：压力泵；

3：压力阀； 4：输水管道；

5：待测管道； 6：压力计；

7：回收槽； 8：传感光纤；

9：分布式光纤传感主机模块； 10：计算机；

11：阀门。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

在使用分布式光纤测振法检测管道泄漏时，需要事先获得待测管道泄漏所产生振动的特征。在本实验系统中，可以模拟和测试各种管材在压力条件下的泄漏规律和振动信号特征，为分布式光纤测振法检测管道泄漏提供数据支持。

实施例1

本实用新型实施例提供了一种压力管道泄漏信号检测实验系统，参见图1，压力管道泄漏信号检测实验系统包括：蓄水箱1、压力泵2、压力阀3、输水管道4、待测管道5、压力计6、回收槽7、传感光纤8、分布式光纤传感主机模块9、计算机10和阀门11。

其中，蓄水箱1上设置有压力泵2，压力泵2和输水管道4连接，输水管道4上设置有压力阀3；待测管道5上设置有压力计6；回收槽7与蓄水箱1相连接；传感光纤8通过胶粘或土埋固定在待测管道5上；传感光纤8通过分布式光纤传感主机模块9连接计算机10；阀门11分别连接输水管道4和待测管道5。

其中，蓄水箱1为液体储存装置，为内循环的液体提供暂存空间。压力泵2为动力装置，为液体循环提供压力。压力阀3用于配合压力泵2，以调节待测管道5内液体压力至所需值。

输水管道4端面为软管，可以配合不同孔径的待测管道5。

待测管道5上具有事先制造好的泄漏孔，其泄漏孔的孔径、位置、数量均可事先加工。压力计6测量待测管道5内的液体压力，为测试提供参考数据。回收槽7用于回收待测管道5泄漏处的液体，并利用重力将液体送回蓄水箱1。

传感光纤8通过胶粘或土埋固定在待测管道5上，用于检测待测管道5上的泄漏信号。分布式光纤传感主机模块9为实验系统提供探测输入光并检测返回的光信号，将光信号转化为模拟电信号，再将模拟电信号转化为数字信号，传给计算机10。

计算机10负责处理从分布式光纤传感主机模块9接收到的数字信号，给出泄漏信息，如泄漏位置、泄漏特征、泄漏程度等。

阀门11用于在刚开始液体循环时排空输水管道4和待测管道5内的空气，在测试时处于关闭状态。

具体实现时，该实验系统工作时，首先，将压力阀3和阀门11打开，启动压力泵2，将输水管道4和待测管道5内的空气排出。之后，关闭阀门11，调节压力阀3，将压力计6的示数调制实验所需大小。待压力计6的示数稳定后，启动分布式光纤传感主机模块9和计算机10，采集和处理实验信号。

当需要测量其他类型的管道时，关闭系统，替换待测管道5，重新开始工作测量。

其中，计算机10的处理过程，为本领域技术人员所公知，本实用新型实施例对计算机10的处理过程未做任何改进。

实施例2

本实用新型提供的压力管道泄漏信号检测实验系统实验结果：

参见图2、图3和图4，实验使用直径为63mm的聚氯乙烯塑料管材作为待测管道5，在管材上人工制造直径5mm的圆形泄漏孔，使用胶将传感光纤8粘在待测管道5上，同时覆盖沙土。在0.1Mpa的水压下，测得其泄漏信号。

参见图2，横坐标为距离管道首端的距离，纵坐标为该位置振动的强度幅值，泄漏孔位于待测管道5的450m处，表明该实验系统能准确找到待测管道5的泄漏位置。

参见图3，所检测到的泄漏点时域信号和背景信号对比，横坐标为系统运行时间，纵坐标为振动波形的幅值，泄漏所产的振动波形(点状线)和背景波形(线形线)，表明该实验系统能有效检测到振动波形，其振动模式和背景噪声有显著区别。

参见图4，所检测到的泄漏点频域信号和背景信号对比，横坐标为振动频率，纵坐标为振动声强的幅值，泄漏信号的频谱(线形线)和背景噪声频谱(点状线)，表明在63mm聚氯乙烯管材上，0.1MPa水压下，直径5mm的圆孔泄漏产生的振动信号主要集中在75Hz以下，其振动特征明显。

通过上述实验数据表明，该实验系统具有结构设计合理、检测灵敏度高、定位精度高、使用方便、适用性广泛等优点，可以为研究管道泄漏信号特征提供实验支持。

本实用新型实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。