基于微波技术的输气管道阀门内漏检测装置制造方法
【专利摘要】本实用新型是一种基于微波技术的输气管道阀门内漏检测装置。涉及无线电定向、阀和管道系统【技术领域】。基于微波技术的输气管道阀门内漏检测装置由微波信号源、天线、信号放大器、解调器和输出组成；经调谐电压调谐的微波信号源输出接发射天线，接收天线接信号放大器，信号放大器输出依次接解调器和输出电路。本实用新型能定量检测输气管道阀门小泄漏甚至微小泄漏，检测速度快，结果准确，安全可靠。
【专利说明】基于微波技术的输气管道阀门内漏检测装置
【技术领域】
[0001]本实用新型是一种基于微波技术的输气管道阀门内漏检测装置。涉及无线电定向、阀和管道系统【技术领域】。
技术背景
[0002]阀门是输气管道中使用最为广泛的设备之一，作用非常关键，阀门内漏对输气管道的安全运行带来较大危害，因此，阀门内漏精确检测对提高管道输送管理水平，减少经济损失，具有重要的现实意义。
[0003]目前阀门内漏主要采用压力法，声音法，示踪剂法等。
[0004]压力法
[0005]一般利用安装在现场的压力表或压力变送器等仪表，通过观测阀门前后压力仪表的变化，来判断是否发生泄漏。中国发明专利申请号为98209418.3公开了一种利用压力传感器自动检测千斤顶泄漏的装置。
[0006]声发射方法
[0007]阀门发生内漏时会产生噪声，通过测量噪声，可以判断是否发生泄漏。中国发明专利申请号为200910217337.7公开了一种基于声发射检测的高压加热器内部泄漏故障诊断装置
[0008]示踪法
[0009]中国发明专利申请号为200710032409.1.公开了一种在煤气中加入二甲醚来检
测阀门是否泄漏的装置。
[0010]上述方法对于阀门的较小渗漏效果较差。
[0011 ] 与本实用新型相关的电磁波检测泄漏方法
[0012]中国发明专利管道系统组成部分的电磁波检测方法提出了由发送装置的发送天线CN95191631.9提出了由发送装置的发送天线在检查对象管道系统的管道内激励电磁波并使其在管内传播，同时使接受装置的接收天线在外部沿管道移动，接受泄漏的电磁波而对管道系统的组成部分进行检查，根据接收装置接收的电磁波检测出管道的泄漏和裂纹。
[0013]中国发明专利申请号200410048038.2它是往管道中发射TEOl和TMOl模式的微波，并分别检测TEOl和TMOl微波的模式、反射波功率或散射波功率，以及反射系数模和相角值，当检测到的任何一个值超过相应的超限阈值时，说明管道中有缺陷存在，则启动微波源向管道中发射调制微波，同时检测调制微波发射至收到反射时的时间差，然后根据时间差计算出管道中的缺陷位置。
[0014]目前尚未有公开的基于微波阀门内漏检测方法，公开的电磁波检测泄漏的方法均为检测管道泄漏和管道裂纹，并不适用于阀门内漏的检测。微波检测管道泄漏和阀门泄漏两者具有较大的不同，第一是电磁波的接收端放置位置不同，管道泄漏检测时接收端放置在管道外侧，而阀门内漏检测时，接收端需要放置在管道内部；第二是方法侧重点不同，管道泄漏检测时重点关注泄漏点的位置，而阀门内漏检测时重点关注阀门泄漏量的大小。实用新型内容
[0015]本实用新型的目的是发明一种定量检测小泄漏甚至微小泄漏检测速度快、结果准确、安全可靠的基于微波技术的输气管道阀门内漏检测装置。
[0016]本实用新型的微波检测方法示意图如图1所示。利用待检测阀门4上游合适部位的现有仪表接口或新钻孔，经连接装置I 2将管道内部发射天线3放置在阀门上游的管道内，并使其产生的电磁波在管道内传播；在待检测阀门4下游合适部位的现有仪表接口或新钻孔，放置微波检测装置7并经连接装置II 6连接管道内部接收天线5，通过检测电磁波接收装置的电平情况来判断阀门是否发生泄漏以及泄漏量的大小。
[0017]微波发射装置I通过同轴电缆向管道内部发射天线3发射微波，在待检测阀门4上游形成电磁场，利用微波检测装置7通过管道内部接收天线5检测待检测阀门4下游的微波强度，通过计算可以得出阀门内漏的当量孔径。
[0018]正常情况下，阀门上游的微波不会传播到下游或者下游可以检测到极为微小的微波泄漏。当阀门密封破损导致发生内漏时，微波会从内漏处向下游传播，通过用接收天线接收泄漏的微波强度即可检测出阀门内漏的存在，并通过与上游微波强度的比较可以判断出内漏量的大小。
[0019]阀门内漏的当量孔径可由下式计算:
[0020]d = 3√kλ2/α
[0021]式中
[0022]d—阀门内漏当量孔径，m
[0023]k一系数，π-1
[0024]λ 一使用的电磁波波长，m
[0025]α 一电磁波衰减率，db
[0026]基于微波技术的输气管道阀门内漏检测装置具体构成如图2所示，由振荡器、隔离器、可变衰减器、定向耦合器、检波器、数据采集电路、主控计算机和发射天线几部分组成。振荡器、隔离器、可变衰减器、定向耦合器依次连接，定向耦合器一路输出接检波器，检波器输出经数据采集电路接主控计算机的输入，定向耦合器另一路输出经发射天线输出，另一检波器接收检波后输出经另一数据采集电路接主控计算机的输入。
[0027]振荡器产生的微波信号由定向耦合器分为两路信号，一路信号经检波器后作为参考通道输出信号，用于系统测量阀门内漏量的参考信号；另一路信号经由发射天线到被测阀门上游空间。
[0028]所述微波发射装置原理框图如图3所示，包括振荡器、隔离器、可变衰减器、定向耦合器、检波器、数据采集电路和发射天线；振荡器、隔离器、可变衰减器、定向耦合器依次连接，定向耦合器一路输出接检波器，检波器输出接数据采集电路，定向耦合器另一路输出接发射天线。
[0029]振荡器产生的微波信号由定向耦合器分为两路信号，一路信号经检波器后作为参考通道输出信号，用于系统测量阀门内漏量的参考信号；另一路信号经由发射天线到被测阀门上游空间，由于被测阀门空间的大小阀门规格尺寸变化，因此系统的发射功率大小与阀门测试空间的大小、设备的架设和安装等方面有关。为了适应不同的应用环境，通过可变衰减器来调节测量系统的发射功率，当设备安装、调试完成后，通过可变衰减器调整系统至合适的发射功率。
[0030]所述微波接收装置原理框图如图4所示，由接收天线、检波器和数据采集电路组成。接收天线输出接检波器，检波器输出接数据采集电路。
[0031]所述基于微波技术的输气管道阀门内漏检测装置的电原理图如图5所示，振荡器HMC513LP5的SMA接口和隔离器MTG801A的SMA接口通过同轴电缆进行连接，隔离器MTG801A的SMA接口和可变衰减器8495B的SMA接口通过同轴电缆进行连接，可变衰减器8495B的SMA接口和定向耦合器87310B的SMA接口 1通过同轴电缆进行连接，定向耦合器873IOB的SMA接口 2和发射天线RF的SMA接口通过同轴电缆进行连接，定向耦合器873IOB的SMA接口 3和检波器8474C的SMA接口通过同轴电缆进行连接，数据采集电路A/D的SMA接口和检波器8474C的SMA接口通过同轴电缆进行连接，据采集电路A/D的R232接口和PC计算机R232接口通过R232连接线连接，接收天线RF的SMA接口和检波器8474C的SMA接口通过同轴电缆进行连接。
[0032]本实用新型的效果是
[0033]1、提出了一种采用微波来判断硬质密封阀门是否发生泄漏，并能判断泄漏量的大小;
[0034]2、采用微波进行检测，检测速度快，结果准确；
[0035]3、利用现有仪表接口或新钻孔，采用螺纹连接结构，安全可靠。
【专利附图】
【附图说明】
[0036]图1微波检测方法示意图
[0037]图2微波检测装置原理框图
[0038]图3微波发射装置原理框图
[0039]图4微波接收装置原理框图
[0040]图5微波检测装置电原理图
[0041]其中1一微波发射装置2—连接装置I
[0042]3—管道内部发射天线 4 一待检测阀门
[0043]5—微波检测装置6—连接装置II
[0044]7—管道内部接收天线
【具体实施方式】
[0045]实施例.本例是一实验样机，具体构成如图2所示，由振荡器、隔离器、可变衰减器、定向耦合器、检波器、数据采集电路、主控计算机和发射天线几部分组成。振荡器、隔离器、可变衰减器、定向耦合器依次连接，定向耦合器一路输出接检波器，检波器输出经数据采集电路接主控计算机的输入，定向耦合器另一路输出经发射天线输出，另一检波器接收检波后输出经另一数据采集电路接主控计算机的输入。
[0046]所述微波发射装置原理框图如图3所示，包括振荡器、隔离器、可变衰减器、定向耦合器、检波器、数据采集电路和发射天线；振荡器、隔离器、可变衰减器、定向耦合器依次连接，定向耦合器一路输出接检波器，检波器输出接数据采集电路，定向耦合器另一路输出接发射天线。
[0047]所述微波接收装置原理框图如图4所示，由接收天线、检波器和数据采集电路组成。接收天线输出接检波器，检波器输出接数据采集电路。
[0048]基于微波技术的输气管道阀门内漏检测装置的电原理图如图5所示，振荡器HMC513LP5的SMA接口和隔离器MTG801A的SMA接口通过同轴电缆进行连接，隔离器MTG801A的SMA接口和可变衰减器8495B的SMA接口通过同轴电缆进行连接，可变衰减器8495B的SMA接口和定向耦合器87310B的SMA接口 I通过同轴电缆进行连接，定向耦合器873IOB的SMA接口 2和发射天线RF的SMA接口通过同轴电缆进行连接，定向耦合器873IOB的SMA接口 3和检波器8474C的SMA接口通过同轴电缆进行连接，数据采集电路A/D的SMA接口和检波器8474C的SMA接口通过同轴电缆进行连接，据采集电路A/D的R232接口和PC计算机R232接口通过R232连接线连接，接收天线RF的SMA接口和检波器8474C的SMA接口通过同轴电缆进行连接。
[0049]其中:
[0050]振荡器、隔离器、可变衰减器、定向耦合器、检波器、数据采集电路、主控计算机和发射天线均选市销产品，具体型号如下:
[0051]振荡器选择Hittite公司HMC513LP5微波射频器件；
[0052]隔离器选择月航公司MTG801A铁氧体隔离器；
[0053]可变衰减器选择Agilent公司8495B可变衰减器；
[0054]定向I禹合器选择Agilent公司87310B定向I禹合器；
[0055]检波器选择Agilent公司8474C检波器；
[0056]数据采集电路选择威创达公司400M高速采集卡。
[0057]本例实施操作过程如下:微波发射装置I通过连接装置2连接到阀门上游管道，微波检测装置5通过连接装置6连接到阀门下游管道。微波发射装置通过同轴电缆向管道内部发射天线3发射微波，在待检测阀门4上游形成电磁场，利用微波检测装置5通过管道内部接收天线7检测待检测阀门4下游的微波强度，通过计算可以得出阀门内漏的当量孔径。
[0058]本例经试验，利用现有仪表接口或新钻孔，采用螺纹连接结构，安全可靠；能判断是否发生泄漏，并能判断泄漏量的大小；检测速度快，结果准确。
【权利要求】
1.一种基于微波技术的输气管道阀门内漏检测装置，其特征在于它由振荡器、隔离器、可变衰减器、定向耦合器、检波器、数据采集电路、主控计算机和发射天线几部分组成；振荡器、隔离器、可变衰减器、定向耦合器依次连接，定向耦合器一路输出接检波器，检波器输出经数据采集电路接主控计算机的输入，定向耦合器另一路输出经发射天线输出，另一检波器接收检波后输出经另一数据采集电路接主控计算机的输入。
2.根据权利要求1所述的基于微波技术的输气管道阀门内漏检测装置，其特征在于具体构成由振荡器、隔离器、可变衰减器、定向耦合器、检波器、数据采集电路、主控计算机和发射天线几部分组成；振荡器、隔离器、可变衰减器、定向耦合器依次连接，定向耦合器一路输出接检波器，检波器输出经数据采集电路接主控计算机的输入，定向耦合器另一路输出经发射天线输出，另一检波器接收检波后输出经另一数据采集电路接主控计算机的输A ； 振荡器产生的微波信号由定向耦合器分为两路信号，一路信号经检波器后作为参考通道输出信号，用于系统测量阀门内漏量的参考信号；另一路信号经由发射天线到被测阀门上游空间。
3.根据权利要求1所述的基于微波技术的输气管道阀门内漏检测装置，其特征在于所述微波发射装置包括振荡器、隔离器、可变衰减器、定向耦合器、检波器、数据采集电路和发射天线；振荡器、隔离器、可变衰减器、定向耦合器依次连接，定向耦合器一路输出接检波器，检波器输出接数据采集电路，定向耦合器另一路输出接发射天线； 振荡器产生的微波信号由定向耦合器分为两路信号，一路信号经检波器后作为参考通道输出信号；另一路信号经由发射天线到被测阀门上游空间，通过可变衰减器调节测量系统的发射功率。
4.根据权利要求1所述的基于微波技术的输气管道阀门内漏检测装置，其特征在于所述微波接收装置由接收天线、检波器和数据采集电路组成；接收天线输出接检波器，检波器输出接数据采集电路。
5.根据权利要求1所述的基于微波技术的输气管道阀门内漏检测装置，其特征在于基于微波技术的输气管道阀门内漏检测装置的电原理为:振荡器HMC513LP5的SMA接口和隔离器MTG801A的SMA接口通过同轴电缆进行连接，隔离器MTG801A的SMA接口和可变衰减器8495B的SMA接口通过同轴电缆进行连接，可变衰减器8495B的SMA接口和定向耦合器87310B的SMA接口 I通过同轴电缆进行连接，定向耦合器87310B的SMA接口 2和发射天线RF的SMA接口通过同轴电缆进行连接，定向耦合器873IOB的SMA接口 3和检波器8474C的SMA接口通过同轴电缆进行连接，数据采集电路A/D的SMA接口和检波器8474C的SMA接口通过同轴电缆进行连接，据采集电路A/D的R232接口和PC计算机R232接口通过R232连接线连接，接收天线RF的SMA接口和检波器8474C的SMA接口通过同轴电缆进行连接。
【文档编号】G01M3/00GK203455138SQ201320484788
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年8月9日 优先权日:2013年8月9日
【发明者】李柏松, 杨喜良, 谭东杰, 王立坤, 张丽稳, 林嵩 申请人:中国石油天然气股份有限公司