[发明专利]一种输气管道低洼处积液监测系统及方法

说明书

本发明涉及一种输气管道低洼处积液监测系统及方法，一种输气管道低洼处积液监测系统包括：由超声波发射斜探头、超声波接收斜探头I、超声波接收斜探头II、电缆组成的超声波监测系统；由示波器、计算机、气液界面、液固界面、天然气层、积液层组成的积液测量装置。所述超声波发射斜探头向输气管道管壁发射超声波信号，所述超声波接收斜探头I、超声波接收斜探头II用于接收超声波信号，所述示波器对超声波信号进行分析处理，以波形图的形式显示在示波器显示屏上，所述计算机用于接收示波器信号并计算积液层厚度。本发明无需改变输气管道结构，不存在泄露风险，适合含H₂S、CO₂在役输气管道低洼处积液测量，操作简单，投资费用低。

技术领域

本发明涉及一种输气管道低洼处积液监测系统及方法，属于输气管道液位测量的技术领域。

背景技术

天然气长距离输送过程中由于地形起伏、温度压力及工况条件复杂多变，在重力作用和气体携液能力不足的影响下输气管道低洼处易形成积液，当天然气中含有H₂S、CO₂等酸性气体时，积液与酸气的存在必将加剧管壁腐蚀、增大输气摩阻和清管作业成本，甚至形成水合物堵塞管道。

中国发明专利CN112145975A公开了一种辅助输气管道积液判断的检测装置及检测方法，积液检测导管和输气管道组合形成密封连通的连通器结构，积液检测导管与输气管道中的液面高度相同，进而实现积液检测控制功能，属于介入式测量方法。中国发明专利CN105547413B公开了一种带隔音罩的输气管道积液监控系统及其监控方法，通过在输气管道内设置导音体导音体的两端分别连接发声器和音频检测装置，并非真正意义上的非介入式测量方法。综上所述，现有管道积液测量技术，通常为介入式测量方法，需要对现有管道进行改造，无法保证输气管道正常运行。

天然气长距离输送过程中积液的生成与积聚将导致管输效率降低、管壁腐蚀加剧以及水合物形成，因此目前亟需一种技术方案，用于监测输气管道低洼处积液情况，进而制定合理清管周期，提高管输效率，保证输气管道安全高效运行。

发明内容

本发明基于超声波在不同介质中的传播速度不同，利用超声波在介质层传播时间和速度计算超声波在介质层的传播距离，提供一种输气管道低洼处积液监测系统及方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：

本发明提供一种输气管道低洼处积液监测系统及方法，包括：由超声波发射斜探头、超声波接收斜探头I、超声波接收斜探头II和电缆组成的超声波监测系统，由示波器、计算机、气液界面、液固界面、天然气层和积液层组成的输气管道低洼处积液测量装置，所述超声波发射斜探头由外壳、吸声材料、斜楔、阻尼块和压电晶片组成。

本发明还公开了一种输气管道低洼处积液监测方法，采用如上所述的一种输气管道低洼处积液监测系统，并包括如下步骤：

步骤1：超声波发射斜探头、超声波接收斜探头I、超声波接收斜探头II分别用电缆与示波器连接，示波器与计算机用电缆连接，形成一个完整的输气管道低洼处积液监测系统。

进一步：所述的示波器对超声波信号进行分析处理，以波形图的形式显示在示波器显示屏上，计算机用于接收示波器信号并计算积液层厚度。

步骤2：将超声波发射斜探头用超声波耦合剂固定在输气管道低洼处上表面A点，向输气管道管壁发射超声波，超声波接收斜探头I、超声波接收斜探头II位于输气管道低洼处上表面，并沿着远离超声波发射斜探头方向移动，当示波器显示屏的波峰达到最大值时，将超声波接收斜探头I用超声波耦合剂固定在输气管道低洼处上表面B点，同时记录超声波经气液界面反射回输气管道低洼处上表面B点时间t₁，接收超声波接收斜探头II由B点开始继续扫描，当示波器显示屏的波峰达到下一个峰值时，将超声波接收斜探头II用超声波耦合剂固定在输气管道低洼处上表面C点，此时记录下超声波经气液界面折射、液固界面反射再经气液界面折射回输气管道低洼处上表面C点时间t₂。