[发明专利]一种燃气管道漏点检测装置及检测方法

说明书

一种燃气管道漏点检测装置及检测方法，涉及燃气管道检测领域，本发明的燃气管道漏点检测装置包括传感器模块，采集燃气管道的流量、压力、次声波数据；与传感器模块相连的数据传输模块；与数据传输模块相连的固定IP线路；与固定IP线路相连的服务器，流量、压力、次声波数据通过数据传输模块和固定IP线路上传至服务器中；安装在服务器中的燃气管道泄漏报警管理系统，接收流量、压力、次声波数据并对其进行计算和分析，对燃气运行状态进行展示和报警。与服务器相连的管理计算机，用于对燃气管道泄漏报警管理系统进行管理。本发明提出了不同路段的燃气特征图谱，减少环境等影响因素，减少燃气报警的误报率，检测精度和报警效率高。

技术领域

本发明涉及燃气管道检测技术领域，具体涉及一种燃气管道漏点检测装置及检测方法。

背景技术

天然气作为矿物燃料中最清洁的能源，具有热量高、能源效率高等优点，被视为目前最具前途的新兴高效能源。管道传输因具有成本费用低、安全密闭、运输量大、质量可保证、容易控制管理等优势，已成为天然气运输的首选方式。但是天然气具有易燃、易爆的特点，一旦发生管道泄漏事故，就有可能造成爆炸、火灾、中毒、环境污染等一系列灾害，如果发生在居民聚集区，将会造成更为严重的危害。天然气管道发生泄漏的原因主要包括外力损伤、材料设备腐蚀老化、违规操作和自然灾害等。

天然气在生产、加工、运输和储存等过程中泄漏是难以避免的，数万公里长的管线上有成千上万个泄漏源，管线维护是一项艰苦的过程。目前天然气管道泄漏的检测方法有很多种，声波检测法、负压波检测法、压力梯度法等是目前应用较多的几种方法。

声波检测法技术原理：

当管道产生漏点时，气体由裂纹或腐化小孔喷发形成声波源，进而经过与管道的反作用力，声波源向管道外释放能量构成发射波。且主要集中在低频段，用特定的传感器(声波传感器、麦克风等)可以进行捕获。由于只有管线压力产生波动的瞬间才会有声波的传递，因此只需通过侦测声波曲线的波动，即可察觉是否有潜在的泄漏威胁。一旦天然气管道发生泄漏，管道内的高压天然气气体就会突然释放，从而在漏孔处产生高压冲击波，进而产生声波，也就是说泄漏的声波由气体泄漏激励产生，为连续的声波信号。

冲击模型的公式如下所示：

其中，t为时间值，单位为秒；t₀是时间常数，它对应声波衰减幅度为初始幅值的e^-1的时刻；t₁为管道发生泄漏的时刻，单位秒；p₀为t₁时刻所对应的声压幅值，单位帕；p为t时刻值所对应的声压幅值，单位帕。

对公式(1)应用傅里叶变换，得到的频谱函数如下所示：

其中，p₀为t₁时刻所对应的声压幅值，单位帕；P(w)为经傅里叶变换后的单正弦波，单位帕；t₀是时间常数，它对应声波衰减幅度为初始幅值的e^-1的时刻。

泄漏形成后，会持续有气体经泄漏口释放，形成管道的微振动，因而会产生持续的稳定声源，它是一种连续的声波信号。这也是声波法优越于其他方法的原因之一。泄漏处的声波的频带范围很宽，其中绝大多数处在175KHz～750KHz。在声波的传播过程中，信号中的高频成分会在管道介质中逐渐衰减，而低频成分能够远距离传播，基于这个特点，声波测量法能应用于天然气管道泄漏检测。

燃气泄漏点定位公式为：

其中，v为次声波传播速度，单位米/秒；u为燃气在管线中的速度，单位米/秒；△t为两个次声波传感器的时间差，单位秒；L为两个传感器间距离，单位米；x为泄漏点位置，单位米。

管道中压力分布情况公式为：