[实用新型]用于螺栓法兰接头的泄漏监测装置

说明书

技术领域

本发明涉及螺栓法兰接头泄漏监测技术，尤其涉及一种基于光纤光栅传感技术的螺栓法兰接头泄漏监测装置。

背景技术

螺栓法兰接头结构简单、装配方便、可拆卸，是一种广泛应用于石油化工装置中的静密封结构型式，其密封性能的好坏由法兰、垫片和螺栓三者构成的系统决定。统计发现，95％的泄漏来源于法兰泄漏。因此，消除事故隐患，首先要消除法兰泄漏。

法兰接头的泄漏检测方法很多，各种检漏方法和检漏仪器的特点及使用范围不相同，对他们的选择要根据具体的被检密封件和检漏要求而定，包括被检密封件的型式、尺寸和材料，所要求的检漏灵敏度、使用的检漏方法的灵敏度、示踪泄漏的物质，以及经济性、稳定性和安全性等。

对于企业在用的螺栓法兰接头，传统的泄漏检测方法，主要是基于经验常识的目测、闻、听，然后就是采取气泡检测法，而且该方法一直沿用到现在。气泡检测法有两种最常用的方法：涂抹液体法和浸泡法，在对于不宜采用浸泡法进行气泡检漏的场合，如长管线、大设备或容器密封处的检漏，则可采用涂抹液体法，因多用肥皂液作为显示液，也称皂泡法。气泡检漏法的检漏灵敏度不高，能否产生气泡和发现这些气泡与较多因素有关，如漏孔可能被杂质堵塞、漏孔很小以致形成气泡时间较长、被检件体积过小冒泡时间很短，都可能造成误判或漏检。气泡检漏法属于粗检漏，检漏灵敏度不高，一般用于确定是否泄漏，而不用作定量。

针对石化装置内螺栓法兰接头的泄漏问题，近年来国内外普遍采用美国环保署提出的EPA method 21方法进行检测。测量原理如图12所示，将检测器(如催化氧化检测器、火焰电离检测器、红外吸收检测器和光电离检测器)的探头放在螺栓法兰接头部位，测量逸出的示漏气体的浓度水平，单位为ppm。

现有技术存在以下缺陷：

(1)传统的泄漏检测方法，如目测、闻、听、气泡检测等方法，无法检测微小泄漏情况。

(2)EPA method 21方法无法得到螺栓法兰接头的泄漏量或泄漏率，仅给出泄漏量的粗略水平，是一种用于确定泄漏位置或对装置内设备的泄漏程度进行分类的测量方法。

(3)EPA method 21方法的测量精度受仪器标定气体类型的影响较大。化工装置的设备或管道内介质成分复杂(如烯烃、烷烃、芳香烃、醛、酚等)，测量仪器的类型(如催化氧化检测器、火焰电离检测器、红外吸收检测器和光电离检测器)对每种气体的灵敏度不同，因而无法保证测量精度。

(4)EPA method 21方法是对螺栓法兰接头开展周期性地检测，目前无法实现接头泄漏状况的实时监测。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的第一目的在于提出一种螺栓法兰接头泄漏监测和方法，其能够对于微小泄露进行监测。

本发明的第二目的在于提出一种螺栓法兰接头泄漏监测装置和方法，其能够对泄漏率定量监测。

本发明的第三目的在于提出一种螺栓法兰接头泄漏监测装置和方法，其能够判定泄露等级。

为此，本发明提出一种用于螺栓法兰接头的泄漏监测装置，所述螺栓法兰接头包括通过多个螺栓、垫圈、螺母结合在一起而构成密闭空间的上法兰和下法兰，所述上法兰和下法兰之间设置有压紧垫片；所述泄漏监测装置包括：温度计、压力表、光纤光栅传感器、光纤光栅解调仪、计算单元；

温度计用于测量所述密闭空间内的温度T；

压力表用于测量所述密闭空间内的压力p；

光纤光栅传感器设置在所述多个螺栓的至少一个上，且在所述至少一个螺栓上设置至少一个所述光纤光栅传感器，以感应所述螺栓受到拉力时的长度变化；

光纤光栅解调仪用于接收光纤光栅传感器的采集信号，并将所述采集信号解析后送至计算单元；计算单元根据所接收的解析信号计算得到总螺栓力W_p；

计算单元根据计算泄漏率l_m；

其中，D_o为压紧垫片的外径；D_i为压紧垫片的内径；A_L、N_L、M_L为回归系数，为与密闭空间中所容纳的介质相关的常数。

优选地，所述多个螺栓为四个，且在每个所述螺栓上设置有所述所述光纤光栅传感器。

优选地，在所述至少一个螺栓的相反的侧面上分别一个所述光纤光栅传感器。

优选地，所述光纤光栅传感器为金属涂覆光纤光栅传感器。

优选地，对于宽温区，所述光纤光栅传感器固定在所述螺栓的外侧面上。