一种液态CO2海底运输管道的状态监控系统的制作方法

一种液态co2海底运输管道的状态监控系统
技术领域
1.本发明属于船舶及海洋工程结构物领域，具体涉及一种可以对海底运输管道内的液态co2实时监测的监控系统。


背景技术：

2.随着人类社会的发展，由于各类能源消耗活动而产生温室气体排放成为影响环境的主要因素。其中，co2占所有排放的温室气体的77％，是温室气体的主要组成部分，因此对于co2排放的控制对于碳捕集、利用及封存(carbon capture；utilization；storage)显得尤为重要。当前主要的co2封存场景为将液态co2注入至海底咸水层或储油层，以进行封存和驱油作业。在陆上碳源地捕集的co2被液化并运送至集中处理中心，然后通过各种运输方式(船运、管道)运送至海上封存点进行封存。而管道运输在运输量、稳定性及安全性方面均优于船舶运输，因此被认为是液化co2运送至封存点的理想方式。
3.目前对于传统海底油气管道的监控需要依据管道内压力、温度、流量等数据间关系，结合管道自身特性进行管道状态评估，同时需要不定时进行人工检查以确保管道功能的完整性。但对用于液态co2运输的海底管道进行状态数据采集，就存在以下问题：
4.一、数据采集方式困难。传统油气管道的数据除了由传感器测量数据外，可以由工作人员根据系统反馈的异常数据对监测点的数据进行人工测量，而液态co2海底运输管道无法通过人工进行数据校核。
5.二、数据采集对象特殊。液态co2不含水，常规液态co2运输不会使管道产生碳酸腐蚀；但如果海底管道中存在水合物，则液态co2遇水反应形成碳酸，使管道产生腐蚀。如果液态co2中含有杂质，不仅影响co2蒸气压，也会对管道的断裂性能产生影响。另外，液态co2运输管道中压力及温度的降低会导致液态co2的液相发生明显变化，对运输过程产生不良影响。
6.三、数据采集处理繁杂。管道状态监控过程中需要采集多种数据并进行汇总分析，随着监控管道的长度增加，将每段管道的各种监控数据进行收集汇总并从中分析管道运行状态，工作量大并且十分繁琐。
7.针对液态co2运输管道监控过程中数据采集的难度以及所需测量数据的特性，需要设计一种能够测量液态co2参数并且具备数据发送功能的管道监控系统，提高工作效率及测量精度。同时该系统需要具有对所采集数据进行分析汇总的功能，保证液态co2运输及长输管道安全有效的正常工作，提高液态co2运输的可靠性与安全性。


技术实现要素：

8.为解决上述问题，本发明提供一种液态co2海底运输管道的状态监控系统，旨在达到可以实时监测液态co2海底运输管道内部的状态，并可以做出反馈及处理的监控系统，其所采用的技术方案是：
9.一种液态co2海底运输管道的状态监控系统，液态co2海底运输管道分为多个管段，
每段管段内部都固定有液态co2密度传感器、液体压力传感器、温度传感器、流量传感器、浸水传感器、gps信号传感器，液态co2密度传感器、液体压力传感器、温度传感器、流量传感器、浸水传感器、gps信号传感器通过信号与数据采集单元的数据接收器连接，数据接收器接收到信号后，将信号通过数据服务器发送给中央控制模块。本发明的液态co2海底运输管道是指管道增压泵至封存地点注入泵之间的液态co2运输管道，其分为多段管段，每段管段均设置有传感器，方便数据采集，进而保障液态co2海底运输管道内部的监测准确性，出现问题能够及时处理。
10.gps信号传感器是输出数据为标准位置信号的gps定位系统，液体压力传感器使用的是输出为标准信号的压力变送器，流量传感器可以是输出为标准信号的涡轮流量计。co2密度传感器可以是输出数据为标准信号的超声式液体密度传感器，具体可采用科里奥利谐振音叉密度计。温度传感器可以是输出为标准信号的温度变送器。浸水传感器可以是输出数据为标准信号的继电器，具体可采用trace tek tesim-1a。
11.数据采集单元设置有网络通信模块，数据采集单元的数据发生器通过网络通信模块将管道分段测量数据发送至数据服务器。
12.网络通信模块使用的是标准网络通信协议，可使用4g、5g及各类通信网络发送数据。
13.上述一种液态co2海底运输管道的状态监控系统，更进一步地，多个管段的长度相同，每段管段的长度为1公里。
14.上述一种液态co2海底运输管道的状态监控系统，更进一步地，数据采集单元还带有数据发射器，通过数据发射器与数据服务器连接。
15.上述一种液态co2海底运输管道的状态监控系统，更进一步地，每20段管段设置有一个数据采集单元。
16.上述一种液态co2海底运输管道的状态监控系统，更进一步地，中央控制模块还带有报警单元和比较单元。
17.上述一种液态co2海底运输管道的状态监控系统，更进一步地，数据采集单元的数据发射器与数据服务器的数据接收器连接，数据服务器的数据发射器与中用控制模块连接。
18.本发明的这种监控系统达到对整体液态co2海底运输管道的实时状态监控与历史数据存储，保证运输作业安全进行。同时对故障与事故及时发出警报与应急反馈。
附图说明
19.图1是液态co2海底运输管道结构示意图；
20.图2是本发明的系统图；
21.其中：1-液态co2运输管道分段、2-gps信号传感器、3液态co2密度传感器、4-液体压力传感器、5-流量传感器、6-温度传感器、7-浸水传感器、8-数据采集单元、9-数据服务器、10-中央控制模块、102-比较单元、103-报警单元、104-控制单元、11-数据接收器、12-数据发射器。
具体实施方式
22.结合附图对本发明做进一步说明。
23.一种液态co2海底运输管道的状态监控系统，如图1所示，将管道增压泵至封存地点注入泵之间的液态co2运输管道分成多段管段，每段管段长度1公里，在每段管段内部固定液态co2密度传感器、液体压力传感器、温度传感器、流量传感器、浸水传感器、gps信号传感器。每20段管段处设置有一个数据采集单元，液态co2密度传感器、液体压力传感器、温度传感器、流量传感器、浸水传感器、gps信号传感器将监测到的信号发送给数据采集单元，数据采集单元将信号汇总发送给数据服务器，数据服务器对接收到的信号进行处理形成汇总信号，并将汇总信号通过数据服务器的数据发射器发送给中央控制模块。数据采集单元和数据服务器均带有数据接收器和数据发射器。
24.中央控制模块接收到汇总信号后，通过比较单元，将收到的汇总信号与设定参数对比来实现对管道的状态监控，并将对比结果发送给报警单元，报警单元对对比结果进行判断，如发现违规数据则发出警报，实现对违规数据的报警。报警单元如发出报警信号给控制单元，控制单元则会对紧急情况发出应急指令。中央控制模块位于海上监控船或监控平台内，数据服务器与海上监控船/监控平台的实时通信，达到对整体液态co2海底运输管道的实时状态监控与历史数据存储，保证运输作业安全进行。同时对故障与事故及时发出警报与应急反馈。
25.通过这种在管段内设置多种不同的传感器，管段结构设置及多种不同传感器相互协同作用，对液态co2海底运输管道不同数据进行实时监测，达到专门针对液态co2海底运输管道进行状态监控，提高故障排除及数据汇总的工作效率。本发明实例通过对液态co2管道运输过程中各项参数的测量，达到对液态co2海底运输管道进行实时状态监控。