一种可调节监测距离的气体管道泄漏监测方法及装置与流程

本发明涉及一种气体管道泄漏监测技术领域，特别是关于一种可调节监测距离的气体管道泄漏监测方法及装置。

背景技术：

气体管道泄漏是管道安全运营的重大隐患，为此管道运营企业往往需要定期对管道进行巡检。但人工巡检往往不能发现管道微小泄漏，且费时费力。为降低管道安全运营风险，企业往往会安装泄漏监测设施以保证管道安全状态。基于检测管捕集泄漏气体的监测系统能够对泄漏气体进行识别，具有较高的准确性和灵敏度。但以往基于检测管捕集泄漏气体的监测系统，往往采用真空泵为动力源，且需要检测管内维持负压状态，由于负压动力系统压差最大约为1bar，一次性可监测的管道距离通常较短，而长输管线，特别是长输天然气管线，站间距可达30-40km，负压型泄漏监测方法无法达到长距离监测目标。

例如，公开号为cn203604997u、cn104359629a、cn102518948b、cn103244833b的专利文献中公开的埋地管道泄漏监测报警系统均为负压型系统。该系统需要在检测管内形成负压，通过设置在检测管两端的检测控制结构来对泄漏状态进行监测。目前，公开的基于检测管泄漏监测系统尚无正压型系统。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的是提供一种可调节监测距离的气体管道泄漏监测方法及装置，其采用正负压型动力系统，将两种动力方式集成在系统中，根据监测距离可以调整监测模式和动力方式，方便灵活，最大监测距离可达40km。且不同监测模式下，设定了特定的泄漏识别模式和定位模式，对长短距离气体管道泄漏均具有很好的适应性。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种可调节监测距离的气体管道泄漏监测方法，其包括短距离泄漏监测模式和长距离泄漏监测模式，两种模式均基于气体管道泄漏监测装置进行操作；所述装置包括过滤单元、空压机、检测管、标识气体注入单元、真空泵、物性检测单元、质量流量控制单元和气体分析仪；所述过滤单元的出口端经所述空压机与所述检测管的入口端连接，位于所述过滤单元的出口端经管路与所述标识气体注入单元出口端连接，所述检测管的出口端与所述真空泵一端连接，所述真空泵的另一端经所述物性检测单元与所述质量流量控制单元一端连接，所述质量流量控制单元另一端与所述气体分析仪一端连接，所述气体分析仪另一端为放空端；所述短距离泄漏监测模式为：1)将过滤单元与气体分析仪的放空端之间连通；控制标识气体注入单元向检测管内注入预先设定量的标识气体；2)打开真空泵，通过控制质量流量控制单元，使载气流速在2m/s左右；同时，物性检测单元、质量流量控制单元和气体分析仪开始记录数据；3)检测管外部气体通过扩散进入到检测管内，载气在真空泵泵送作用下，将带有泄漏气体的载气通过气体分析仪进行检测，通过分析载气中泄漏气体浓度的变化梯度来确定泄漏是否发生；所述长距离泄漏监测模式与所述短距离泄漏监测模式操作一致，动力单元改为空压机；同时，在长距离监测模式下，采用间歇监测模式，通过控制空压机的压力，控制出口流速为0.5m/s；载气在空压机外压作用下，将带有泄漏气体的载气通过气体分析仪进行检测，通过分析载气中泄漏气体浓度的峰值来确定泄漏是否发生。

进一步，所述短距离泄漏监测模式中，确定泄漏是否发生的方法为：当泄漏气体浓度变化量达到设定的触发泄漏报警下限，泄漏报警发生；通过流速与检测时间的关系，定位泄漏点位置，通过标识气体信号识别，来确定监测总长，并对泄漏位置进行修正。

进一步，所述长距离泄漏监测模式中，确定泄漏是否发生的方法为：当泄漏气体浓度峰值达到设定的触发泄漏报警下限，泄漏报警发生；根据气体物性和质量守恒来反算泄漏点的位置，通过标识气体信号识别，来确定监测总长，并对泄漏位置进行修正。

一种实现上述方法的可调节监测距离的气体管道泄漏监测装置，其包括过滤单元、空压机、检测管、标识气体注入单元、真空泵、物性检测单元、质量流量控制单元、气体分析仪、可编程控制器和工控电脑；所述过滤单元的出口端经所述空压机与所述检测管的入口端连接，气体管道的泄露气体依次经所述过滤单元和空压机进入用于捕捉泄漏气体的所述检测管，位于所述过滤单元的出口端经管路与所述标识气体注入单元出口端连接，所述检测管的出口端与所述真空泵一端连接，所述真空泵的另一端经所述物性检测单元与所述质量流量控制单元一端连接，所述质量流量控制单元另一端与所述气体分析仪一端连接，所述气体分析仪另一端为放空端；所述空压机、真空泵、物性检测单元、质量流量控制单元和气体分析仪均与所述可编程控制器电连接，所述可编程控制器与所述工控电脑进行信息交互。

进一步，所述检测管与所述气体管道平行布置，位于所述气体管道正上方。

进一步，位于所述标识气体注入单元出口端的管路上设置有电磁阀，该电磁阀与所述可编程控制器电连接。

进一步，所述检测管的内径为15～20mm，所述检测管包括内部支撑层、中间渗透膜层和外部编制层。

进一步，所述中间渗透膜层的膜厚为0.4～1mm。

进一步，所述真空泵对应的所述检测管监测里程小于15km，所述空压机对应的监测里程为大于15km范围；所述真空泵作为动力单元进行抽吸时，控制入口真空度为20～95kpa，所述空压机作为动力单元对载气进行推动时，出口压力范围为0.5～10bar。

进一步，所述气体分析仪为激光式传感器、红外光谱式传感器或半导体式的气体传感器。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明通过在检测管入口端和出口端分别安装空压机和真空泵作为系统动力，构成正负压动力系统，根据检测管监测距离，选择对应的泄漏监测模式，实现短距离负压连续监测模式和长距离正压间歇监测模式。2、本发明采用薄壁检测管实现对微量泄漏气体的捕集。弥补了单纯负压动力系统监测距离较短的缺陷，增大了基于检测管泄漏监测系统的一次监测距离范围。3、本发明对气体管道能够实现低至每小时几十升的微小泄漏监测能力，能发现不同距离管道渗漏或早期泄漏。4、本发明通过设置特有的正负压动力系统，能将单套设备泄漏监测距离扩大到40km左右。根据监测距离范围，确定操作模式和泄漏监测算法，能够针对短距离进行不间断连续监测，也能通过本装置能实现对长输管线的间歇泄漏监测。综上，本发明对预防管道事故，维护管道安全有重大意义，可以广泛在气体管道泄漏监测技术领域中应用。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明提供一种可调节监测距离的气体管道泄漏监测装置，该装置可进行泄漏监测的管道为天然气、氢气、丙烷、乙烯或氯气等气体管道。本发明包括过滤单元1、空压机2、检测管3、标识气体注入单元4、真空泵5、物性检测单元6、质量流量控制单元7、气体分析仪8、可编程控制器9和工控电脑10。

过滤单元1的出口端经空压机2与检测管3的入口端连接，气体管道11的泄露气体依次经过滤单元1和空压机2进入用于捕捉泄漏气体的检测管3，检测管3与气体管道11平行布置，位于气体管道11正上方。位于过滤单元1的出口端经管路与标识气体注入单元4出口端连接，标识气体注入单元4输出的标识气体用于将进入检测管3的载气进行标识。检测管3的出口端与真空泵5一端连接，真空泵5的另一端经物性检测单元6与质量流量控制单元7一端连接，质量流量控制单元7另一端与气体分析仪8一端连接，气体分析仪8另一端为放空端；由空压机2和真空泵5构成正负压动力系统，由物性检测单元6测试检测管3流出载气的压力、温度和密度等物性。其中，空压机2、真空泵5、物性检测单元6、质量流量控制单元7和气体分析仪8均与可编程控制器9电连接，可编程控制器9与工控电脑10进行信息交互；可编程控制器9对接收到的物性、特征气体浓度、流量等初始数据进行采集后上传至工控电脑10，工控电脑10根据预装载气实时分析系统和泄漏定位系统，完成系统泄漏报警和泄漏点定位功能。

上述实施例中，位于标识气体注入单元4出口端的管路上设置有电磁阀，该电磁阀与可编程控制器9电连接。

上述各实施例中，检测管3的内径为15～20mm，为一多层结构的复合软管，该检测管3包括内部支撑层、中间渗透膜层和外部编制层。其中，中间渗透膜层的膜厚为0.4～1mm。

上述各实施例中，正负压动力系统中的空压机2和真空泵5对应不同的监测里程范围。真空泵5对应的检测管监测里程小于15km，空压机2对应的监测里程为大于15km范围。真空泵5作为动力单元进行抽吸时，控制入口真空度为20～95kpa。空压机2作为动力单元对载气进行推动时，出口压力范围为0.5～10bar。

上述各实施例中，质量流量控制单元7包括流量控制器和流量计，能够对流量进行精确控制，控制气体流速一般为0.5～3m/s。

上述各实施例中，气体分析仪8根据所要监测的气体特性，可选为激光式传感器、红外光谱式传感器或半导体式等反应灵敏的气体传感器。

上述各实施例中，标识气体注入单元4中的标识气体应与所监测的检测管3内气体不同，以便于对终止信号进行区分。

基于上述监测装置，本发明还提供一种可调节监测距离的气体管道泄漏监测方法，其包括短距离泄漏监测模式和长距离泄漏监测模式，两种模式均基于气体管道泄漏监测装置进行操作。其中：

短距离泄漏监测模式为：

1)将过滤单元1与气体分析仪8的放空端之间连通。控制标识气体注入单元4向检测管3内注入预先设定量的标识气体。

2)打开真空泵5，通过控制质量流量控制单元7，使载气流速在2m/s左右。同时，物性检测单元6、质量流量控制单元7和气体分析仪8开始记录数据，并将相关数据上传至工控机11。

3)检测管3外部气体通过扩散进入到检测管3内，载气在真空泵5泵送作用下，将带有泄漏气体的载气通过气体分析仪8进行检测，通过分析载气中泄漏气体浓度的变化梯度来确定泄漏是否发生：当泄漏气体浓度变化量达到设定的触发泄漏报警下限，泄漏报警发生；通过流速与检测时间的关系，定位泄漏点位置，通过标识气体信号识别，来确定监测总长，并对泄漏位置进行修正。

长距离泄漏监测模式为：长距离泄漏监测模式操作与短距离泄漏监测模式操作一致，动力单元由真空泵5改为空压机2。同时，在长距离监测模式下，采用间歇监测模式，通过控制空压机2的压力，控制出口流速为0.5m/s。载气在空压机2外压作用下，将带有泄漏气体的载气通过气体分析仪8进行检测，通过分析载气中泄漏气体浓度的峰值来确定泄漏是否发生。当泄漏气体浓度峰值达到设定的触发泄漏报警下限，泄漏报警发生。根据气体物性和质量守恒来反算泄漏点的位置，通过标识气体信号识别，来确定监测总长，并对泄漏位置进行修正。

其中，质量守恒定位方法为通过测定载气的物性状态参数，将抽出的载气根据同质量等体积反算距离，确定泄漏点位置。

综上所述，本发明在使用时，首先根据检测距离能够进行监测模式的选择。对于监测距离少于15km的情况，自动选用真空泄漏监测方式即短距离泄漏监测模式，动力系统选用真空泵5，可采用连续监测模式，真空泵5不停地输运载气，气体分析仪8对载气中监测气体进行检测，当监测气体浓度变化超出了报警设定阈值，触发泄漏报警，根据流量控制器检测流量数据和时间关系，确定泄漏点位置。

当监测距离大于15km后，系统转变为正压式泄漏监测方式即长距离泄漏监测模式，动力系统选用空压机2，采用间歇式操作，保持检测管处于一定时间间隔的常压态后，空压机2开始启动，维持预先设定的压力，维持检测管3出口流量稳定，气体分析仪8对泄漏气体浓度进行检测，当浓度峰值达到或超过设定的报警阈值后，系统发出泄漏报警，通过物性检测单元测定的物性数据结合质量守恒，对泄漏点进行定位。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的，本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但是这些变更和修改均落入本发明的保护范围内。