CN102900955A

CN102900955A - 一种基于光纤测温的管道泄漏在线监测装置及其方法

Info

Publication number: CN102900955A
Application number: CN2012104457426A
Authority: CN
Inventors: 胡欣
Original assignee: Tianjin E Tech Energy Technology Development Co Ltd
Current assignee: Tianjin E Tech Energy Technology Development Co Ltd
Priority date: 2012-11-09
Filing date: 2012-11-09
Publication date: 2013-01-30

Abstract

本发明涉及一种基于光纤测温的管道泄漏在线监测装置及其方法。本发明属于管道监测技术领域。基于光纤测温的管道泄漏在线监测装置，监控主机经通讯光缆或无线信号传输方式连通感温光缆；监控主机的激光源发射的光信号，经感温光缆、信号接收器、波分复用器、放大器，传给微处理器进行处理。基于光纤测温的管道泄漏在线监测方法，监控主机经通讯光缆或无线信号传输方式连通感温光缆；感温光缆感应管道泄漏温度变化，对激光源的激光产生反射光感应信号；信号接收器接收光信号，经波分复用器、放大器，传给微处理器进行处理，微处理器分析显示在线监测管道泄漏。本发明具有覆盖范围广，定位精度高，响应时间短，误报率低，实时在线检测等优点。

Description

一种基于光纤测温的管道泄漏在线监测装置及其方法

技术领域

本发明属于管道监测技术领域，特别是涉及一种基于光纤测温的管道泄漏在线监测装置及其方法。

背景技术

目前，管道运输是现代社会最重要的能源及化工原料—石油的主要运输方式，由于其运输成本低，覆盖面广，所以运用十分广泛。但是，由于管道内外腐蚀，环境地基下降，意外挖掘等原因造成的输油管道泄漏事件时有发生，不仅对经济造成严重的损失，对环境的危害也是十分巨大的。

现有的对于输油管道的泄漏监测主要有三种方法，一是通过检测管道发生泄漏时，由内外压差产生的负压波来进行泄漏监测，这种监测方法的缺点是当泄漏量很大（超过1%）的时候才能够检测出信号，损失较大而且定位不够精确；二是通过声发射的方法来进行泄漏监测，这种方法的缺点是声波衰减的太快，所以覆盖的管道长度十分有限；三是通过对管道振动信号的检测来判断是否发生泄漏，这种方法的缺点是监测结果受周围环境的影响较大，误报率很高。

发明内容

本发明为解决现有技术存在的问题，提供了一种基于光纤测温的管道泄漏在线监测装置。

本发明基于拉曼散射的测温光纤中，沿光纤的反射光中含有对温度变化十分敏感的反斯托克斯波，将其用波分复用器分离出来作为温度信号，通过反射光的传播时间和折射率可以计算得到泄漏的距离，从而进行精确定位；由于光波的传播速度很快，所以大大提高了***的响应时间，减小了石油泄漏造成的危害。基于本***的相关软件，可以对整条管道进行实时监测，通过管内油品的输送温度等数据的录入，可以对采集到的温度信号进行比对判断，进而发出报警，降低了误报率。整套***可以实时有效的对输送管道的泄漏进行监测。

本发明目的之一是提供一种具有结构简单，定位精度高，响应时间短，操作方便，性能稳定可靠，位置判断准确，使用寿命长，实时在线检测等特点的基于光纤测温的管道泄漏在线监测装置。

本发明基于光纤测温的管道泄漏在线监测装置采用如下技术方案：

一种基于光纤测温的管道泄漏在线监测装置，其特点是：在线监测装置包括监控主机和感温光缆；监控主机经通讯光缆或无线信号传输方式连通感温光缆；监控主机包括激光源、信号接收器、波分复用器、放大器和微处理器，激光源发射的光信号，经感温光缆、信号接收器、波分复用器、放大器，传给微处理器进行处理，实现对基于光纤测温的管道泄漏的在线监测。

本发明基于光纤测温的管道泄漏在线监测装置还可以采用如下技术措施：

所述的基于光纤测温的管道泄漏在线监测装置，其特点是：感温光缆为双层绞丝铠装感温光缆，双层绞丝铠装感温光缆结构是内芯为感温光纤，感温光纤包有保护套，保护套外侧为双层绞丝铠装。

本发明目的之二是提供一种操作方便，覆盖范围广，响应及时，定位精确，误报率低，可大大降低了管道泄漏的风险和对经济、环境造成的损失，能实时在线检测等特点的基于光纤测温的管道泄漏在线监测方法。

本发明基于光纤测温的管道泄漏在线监测方法采用如下技术方案：

一种基于光纤测温的管道泄漏在线监测方法，其特点是：监控主机经通讯光缆或无线信号传输方式连通感温光缆；监控主机包括激光源、信号接收器、波分复用器、放大器和微处理器；感温光缆感应管道泄漏温度变化，对激光源的激光产生反射光感应信号；信号接收器接收光信号，经波分复用器、放大器，传给微处理器进行处理，微处理器分析显示感温光缆感应到的管道泄漏情况，从而实现对基于光纤测温的管道泄漏的在线监测目的。

本发明基于光纤测温的管道泄漏在线监测方法还可以采取如下技术方案：

所述的基于光纤测温的管道泄漏在线监测方法，其特点是：感温光缆铺设时保持光缆与管道的距离小于300mm。

所述的基于光纤测温的管道泄漏在线监测方法，其特点是：感温光缆为整条光缆。

所述的基于光纤测温的管道泄漏在线监测方法，其特点是：感温光缆无法进行整条光缆布设时，先分段进行布设，然后各段间通过熔纤进行连接，并在接头部位进行密封保护。

本发明具有的优点和积极效果：

基于光纤测温的管道泄漏在线监测装置，由于采用了本发明全新的技术方案，与现有技术相比，本发明将光纤测温技术运用到输送管道的泄漏监测中，该技术是基于激光在光纤中传输会由于某处温度发生变化而产生反射和散射，通过对反射光的接收，根据其温度效应可以测得该处的温度变化并实时定位。运用本方法可以对输送管道是否发生泄漏进行实时，连续，有效的监测，其具有覆盖范围广（一次铺设可覆盖整条管道）、响应快（从发生泄漏到监测成功的时间短，小于10秒）、定位精确（精度为±10米）、误报率低等优点，大大降低了管道泄漏的风险和对经济、环境造成的损失。

附图说明

图1是本发明的***结构示意图；

图2是双层绞合式耐高温铠装感温光缆结构示意图；

图3是本发明的监控软件界面示意图。

图中，1－双层绞丝铠装，2－保护套，3－感温光纤，4－监控主机，5－通讯光缆，6－地面，7－铠装感温光缆，8－输送管线，9－监控参数显示框，10－实时温度监控曲线。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的技术内容、特点及功效，兹列举以下实例，并配合附图详细说明如下：

参照附图1、图2和图3。

实施例1

基于光纤测温的管道泄漏在线监测装置，包括监控主机4，通讯光缆5，铠装感温光缆7和监控软件；所述监控主机4包括激光源，光学单元，光纤插座，信号接收器，波分复用器，放大器，耦合器，处理器，放置于主控室中；所述铠装感温光缆7包括双层绞丝铠装1，保护套2，感温光纤3，运用通讯光缆5与监控主机4相连接，构成整体的硬件监测***。

基于光纤测温的管道泄漏在线监测装置，所涉及的硬件监测***几部分组成及其功能描述：

1.双层绞丝铠装感温光缆

进行温度感测，具有良好的机械性能，传输性能和良好的环境适应性，具有极高的抗拉、抗压强度，高强度的绞合保证光缆在受到外部扭力时仍保持绞合状态。光缆为全密封设计，耐电化学腐蚀，阻水阻油，能抵制各种恶劣条件，保证信号传输。

2.监控主机

包括激光源，光学单元，光纤插座，信号接收器，波分复用器，放大器，耦合器，处理器。负责光源输出，光反射信号的接收、识别、分离和处理，以及监控软件的运行。

3.通讯光缆

连接监控主机与感温光缆，进行信号传输，如环境不允许或光纤与主机距离过长时，可改用无线的方式进行传输。

4.监控软件

通过人机交互的方式实时显示监控数据，前期可录入被测管道的基础数据，如输送温度，长度等参数，预设报警温度范围，根据实际监测情况进行实时数据显示。

实施例2

一种基于光纤测温的管道泄漏在线监测方法，实施的具体步骤如下：

1)铺设光缆

在输送管道铺设时，同步布设感温光缆，将铠装感温光缆7和输送管线8通过不锈钢卡带绑定在一起，光缆与管道之间距离应小于30厘米，这样可以保证测温的精确度。铺设过程中，若现场条件不允许布设整条光缆，也可以分段进行布设，然后各段间通过熔纤进行连接，并在接头部位进行密封保护。

2)信号测试

铺设完成后，对铠装感温光缆7进行信号测试，确认整条光缆均可进行光信号传输，中间未发生意外断开的情况。

3)连接主机

将通讯光缆5与铺设好的铠装感温光缆7的任一端通过熔纤相连接，并将通讯光缆5与监控主机4的光纤插座相连接，进行***初始化，根据监测需要，对激光器输出的光信号进行调节。

4)输入参数

在监控软件中，录入被测管道尺寸，长度，输送温度及环境温度等参数，从而确定相应报警临界值。这些参数及实时参数均可在监控参数显示框9中实时显示，通过实时温度监控曲线10可以直观的观测到整条管道的温度情况。

5)实时监控

开始对管道进行实时监控，实现本发明的目的。

本实施例可以对输送管道是否发生泄漏进行实时，连续，有效的监测，其具有覆盖范围广（一次铺设可覆盖整条管道）、响应快（从发生泄漏到监测成功的时间短，小于10秒）、定位精确（精度为±10米）、误报率低等优点，大大降低了管道泄漏的风险和对经济、环境造成的损失。

Claims

1.一种基于光纤测温的管道泄漏在线监测装置，其特征是：在线监测装置包括监控主机和感温光缆；监控主机经通讯光缆或无线信号传输方式连通感温光缆；监控主机包括激光源、信号接收器、波分复用器、放大器和微处理器，激光源发射的光信号，经感温光缆、信号接收器、波分复用器、放大器，传给微处理器进行处理，实现对基于光纤测温的管道泄漏的在线监测。

2.按照权利要求1所述的基于光纤测温的管道泄漏在线监测装置，其特征是：感温光缆为双层绞丝铠装感温光缆，双层绞丝铠装感温光缆的结构是内芯为感温光纤，感温光纤包有保护套，保护套外侧为双层绞丝铠装。

3.一种基于光纤测温的管道泄漏在线监测方法，其特征是：监控主机经通讯光缆或无线信号传输方式连通感温光缆；监控主机包括激光源、信号接收器、波分复用器、放大器和微处理器；感温光缆感应管道泄漏温度变化，对激光源的激光产生反射光感应信号；信号接收器接收光信号，经波分复用器、放大器，传给微处理器进行处理，微处理器分析显示感温光缆感应到的管道泄漏情况，从而实现对基于光纤测温的管道泄漏的在线监测目的。

4.按照权利要求3所述的基于光纤测温的管道泄漏在线监测方法，其特征是：感温光缆铺设时保持光缆与管道的距离小于300mm。

5.按照权利要求3或4所述的基于光纤测温的管道泄漏在线监测方法，其特征是：感温光缆为整条光缆。

6.按照权利要求3或4所述的基于光纤测温的管道泄漏在线监测方法，其特征是：感温光缆无法进行整条光缆布设时，先分段进行布设，然后各段间通过熔纤进行连接，并在接头部位进行密封保护。