CN103644459A - 埋地燃气管道泄漏监测报警***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种埋地燃气管道泄漏监测报警***，包括能够选择性渗透燃气的燃气监测管、第一燃气监测仪、第二燃气监测仪、第一真空泵、第二真空泵、流量计、第一控制阀以及第二控制阀；燃气监测管的一端通过管路连接第一燃气监测仪后在分支路点分为两路支路，第一真空泵和第一控制阀分别设置于两路支路上；燃气监测管的另一端通过管路连接第二燃气监测仪后在分支路点分为两路支路，第二真空泵和第二控制阀分别设置于两路支路上；流量计设置于燃气监测管两端的两个分支路点之间。本发明的埋地燃气管道泄漏监测报警***配合相应的方法能够对城市埋地燃气管道进行实时、在线、连续监测；它能够实现对燃气管道泄漏情况的及时发现及泄漏点的准确定位。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于实时监测埋设于地下的燃气管道是否发生燃气泄漏并确定泄漏点的埋地燃气管道泄漏监测报警***及方法。
背景技术
随着中国改革开放的不断深入及能源结构的优化调整，清洁高效可持续利用能源在结构中所占比例越来越高。燃气作为清洁高效的能源之一，需求量逐年递增。为满足城市供气市场需求，城市管线***门加快了管道建设步伐，因此，管线长度快速增长，管网辐射面积逐渐扩大。随着管道长度的增长及运行年限的增加，因腐蚀、外力机械损伤、管材缺陷等原因导致城市埋地燃气管道泄漏事故的频次增多。因此，城市埋地燃气管道泄漏监测报警***的研究具有重要意义。
目前，国内与城市燃气管线监测技术相关的典型发明专利，如公开号为：201672262U的发明专利“一种城市地下燃气管网自动监测预警***”，该专利介绍了地下燃气管网预警***的控制***部分，控制***不能直接对燃气管道进行监测，需要配备监测设备才能达到监测目的；另如公开号为102201149A的发明专利“集中式民用燃气泄漏监测报警装置”，该专利针对家庭燃气用户进行泄漏情况报警，不适用于城市埋地燃气管网的监测。
由此可见，现有技术中并没有一种针对埋地燃气管道进行实时监测的***。
发明内容
本发明的目的是提供一种对城市埋地燃气管道进行实时、在线、连续监测，能够实现对燃气管道泄漏情况的及时发现及泄漏点的准确定位的埋地燃气管道泄漏监测报警***以及方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种埋地燃气管道泄漏监测报警***，其包括对应且平行铺设于待监测的燃气管道上方且能够选择性渗透燃气的燃气监测管、第一燃气监测仪、第二燃气监测仪、第一真空泵、第二真空泵、流量计、第一控制阀以及第二控制阀；
所述的燃气监测管的一端通过管路连接所述的第一燃气监测仪后在分支路点分为两路支路，所述的第一真空泵和所述的第一控制阀分别设置于两路所述的支路上；
所述的燃气监测管的另一端通过管路连接所述的第二燃气监测仪后在分支路点分为两路支路，所述的第二真空泵和所述的第二控制阀分别设置于两路所述的支路上；
所述的流量计设置于所述的燃气监测管两端的两个分支路点之间；
设置于所述的燃气监测管任一端的所述的控制阀以及设置于所述的燃气监测管相对另一端的所述的燃气监测仪和真空泵通过所述的管路、所述的支路和所述的燃气监测管依次连接而构成燃气泄漏判断***；两个所述的燃气监测仪、两个所述的真空泵、所述的流量计、两个所述的控制阀通过所述的管路、所述的支路和所述的燃气监测管相连接而构成燃气泄漏点定位***。
优选的，其还包括PLC控制装置，所述的PLC控制装置分别与所述的第一燃气监测仪、所述的第二燃气监测仪、所述的第一真空泵、所述的第二真空泵、所述的流量计、所述的第一控制阀、所述的第二控制阀相信号连接。
优选的，所述的燃气监测管包括构成管状的具有选择性渗透功能的分子结构膜和由内支撑所述的分子结构膜的内层支撑衬套。
优选的，所述的燃气监测管两端的设置有所述的第一真空泵和所述的第二真空泵的所述的支路上还分别设置有气体回收装置。
一种埋地燃气管道泄漏监测报警方法，其包括燃气泄漏判断方法和燃气泄漏点定位方法；
所述的燃气泄漏判断方法为：启动所述的第一真空泵并关闭所述的第一控制阀，开启所述的第二控制阀并关闭所述的第二真空泵；在所述的第一真空泵的抽气作用下，空气经过所述的第二控制阀、所述的第二燃气监测仪、所述的燃气监测管、所述的第一燃气监测仪以及所述的第一真空泵而形成正向流动的气流；当发生燃气泄漏时，泄漏的燃气对应的渗透到所述的燃气监测管中并与空气混合后随之正向流动，当泄漏的燃气随气流运动至所述的第一燃气监测仪时，所述的第一燃气监测仪监测到燃气并发出报警信号；
所述的燃气泄漏点定位方法为：当通过所述的第一燃气监测仪监测到发生燃气泄漏后的任一时刻，同时关闭所述的第一真空泵并启动所述的第二真空泵、开启所述的第一控制阀并关闭所述的第二控制阀，并将此时刻作为计时起点；在所述的第二真空泵的抽气作用下，空气经过所述的第一控制阀、所述的第一燃气监测仪而与泄漏的燃气混合后，再经过所述的燃气监测管、所述的第二燃气监测仪、所述的第二真空泵而形成逆向流动的气流；将所述的第二燃气监测仪检测到燃气并发出报警信号的时刻作为计时终点，根据所述的计时起点和所述的计时终点获得时间差；在上述由计时起点到计时终点的过程中，通过流量计采集逆向流动的气流的流量并转化为其流速，通过该逆向流动的气流的流速和所述的时间差计算得到泄漏的燃气逆向流动的距离，该泄漏的燃气逆向流动的距离即为燃气泄漏点与所述的第二燃气监测仪之间的距离；再利用燃气泄漏点与所述的第二燃气监测仪之间的距离减去所述的燃气监测管上连接有第二燃气监测仪的端部与所述的第二燃气监测仪之间的距离，即可获得燃气泄漏点与所述的燃气监测管上连接有第二燃气监测仪的端部的距离，从而确定所述的燃气泄漏点的位置。
优选的，所述的第一真空泵、所述的第二真空泵、所述的第一控制阀、所述的第二控制阀均由PLC控制装置进行控制，所述的第一燃气监测仪、所述的第二燃气监测仪所发出的报警信号传送至所述的PLC控制装置中，所述的PLC控制装置确定所述的计时起点和所述的计时终点并计算所述的时间差，所述的流量计采集的逆向流动的气流的流速传送至所述的PLC控制装置中，所述的PLC控制装置计算确定所述的燃气泄漏点的位置。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明的埋地燃气管道泄漏监测报警***配合相应的方法能够对城市埋地燃气管道进行实时、在线、连续监测；它能够实现对燃气管道泄漏情况的及时发现及泄漏点的准确定位；其可在复杂的环境下使用，不影响监测精度，能够给城市燃气管道运营提供安全运行保障，满足城市埋地燃气管道监测的需要。
附图说明
附图1为本发明的埋地燃气管道泄漏监测报警***的示意图。
附图2为本发明的埋地燃气管道泄漏监测报警***的工艺流程图。
以上附图中：1、第一真空泵；2、第一燃气监测仪；3、燃气监测管；4、第二燃气监测仪；5、流量计；6、第二真空泵；7、气体回收装置；8、第一控制阀；9、PLC控制装置；10、第二控制阀。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。
实施例一：参见附图1所示。一种埋地燃气管道泄漏监测报警***，其包括对应且平行铺设于待监测的燃气管道上方且能够选择性渗透燃气的燃气监测管3、第一燃气监测仪2、第二燃气监测仪4、第一真空泵1、第二真空泵6、流量计5、第一控制阀8以及第二控制阀10。第一控制阀8和第二控制阀10均为电动控制阀门。按附图1中的左右方向，定义燃气监测管3的两端分别为其左端和右端，以方便后续描述。
燃气监测管3包括构成管状的具有选择性渗透功能的分子结构膜和由内支撑分子结构膜的内层支撑衬套。其中，分子结构膜具有对燃气具有很高的渗透性，而水分子则不能通过的特性。
燃气监测管3的左端通过管路连接第一燃气监测仪2后在分支路点分为两路支路，第一真空泵1和第一控制阀8分别设置于两路支路上。在设置第一真空泵1的支路上还设置了气体回收装置7，气体回收装置7位于第一真空泵1的排气端。支路经过气体回收装置7或第一控制阀8后与空气连通。
燃气监测管3的右端通过管路连接第二燃气监测仪4后在分支路点分为两路支路，第二真空泵6和第二控制阀10分别设置于两路支路上。在设置第二真空泵6的支路上也设置了气体回收装置7，气体回收装置7位于第二真空泵6的排气端。支路经过气体回收装置7或第二控制阀10后与空气连通。
流量计5设置于燃气监测管3两端的两个分支路点之间。在本实施例中，流量计5设置于燃气监测管3右端的第二燃气监测仪4与第二真空泵6之间。
第一燃气监测仪2、第二燃气监测仪4、第一真空泵1、第二真空泵6、流量计5、第一控制阀8、第二控制阀10还分别与一PLC控制装置9相信号连接。PLC控制装置9用于控制第一真空泵1、第二真空泵6、第一控制阀8、第二控制阀10，以及接收第一燃气监测仪2、第二燃气监测仪4所发出的报警信号、获得流量计5的读数。
以上各组成部分中，设置于燃气监测管3任一端的控制阀以及设置于燃气监测管3相对另一端的燃气监测仪和真空泵通过管路、支路和燃气监测管3依次连接而构成燃气泄漏判断***；两个燃气监测仪、两个真空泵、流量计5、两个控制阀通过管路、支路和燃气监测管3相连接而构成燃气泄漏点定位***。
上述埋地燃气管道泄漏监测报警***所采用的方法包括燃气泄漏判断方法和燃气泄漏点定位方法两方面，如附图2所示。
燃气泄漏判断方法通过任意的一套燃气泄漏判断***来进行。在本实施例中，该燃气泄漏判断方法为：首先通过PLC控制装置9的控制来启动第一真空泵1并关闭第一控制阀8，开启第二控制阀10并关闭第二真空泵6。此时，在第一真空泵1的抽气作用下，管路中形成负压，空气经过第二控制阀10、第二燃气监测仪4、燃气监测管3、第一燃气监测仪2以及第一真空泵1而形成正向流动的气流。若待监测的燃气管的某处发生燃气泄漏时，泄漏的燃气对应的渗透到燃气监测管3中并与空气混合后随之正向流动，当泄漏的燃气随气流运动至第一燃气监测仪2时，第一燃气监测仪2监测到燃气并发出报警信号并传输至PLC控制装置9，由此即可知已经发生了燃气泄漏。反之，若无燃气泄漏，则第一燃气监测仪2五报警信号发出。
若需要进一步确定发生燃气泄漏的位置，则需要在燃气泄漏判断方法的基础上通过燃气泄漏点定位***附加燃气泄漏点定位方法。
燃气泄漏点定位方法为：当通过第一燃气监测仪2监测到发生燃气泄漏后的任一时刻，通过PLC控制装置9同时关闭第一真空泵1并启动第二真空泵6、开启第一控制阀8并关闭第二控制阀10，并将此时刻作为计时起点T1。此时，在第二真空泵6的抽气作用下，空气经过第一控制阀8、第一燃气监测仪2而与泄漏的燃气混合后，再经过燃气监测管3、第二燃气监测仪4、第二真空泵6而形成逆向流动的气流。当泄漏的燃气到达第二燃气监测仪4时其发出报警信号，将第二燃气监测仪4检测到燃气并发出报警信号的时刻作为计时终点T2。PLC控制装置9根据计时起点T1和计时终点T2获得时间差ΔT，该ΔT即为泄漏的燃气由泄漏点对应的燃气监测管3中的位置流动至第二燃气监测仪4所需的时间。在上述由计时起点T1到计时终点T2的过程中，通过流量计5采集逆向流动的气流的流量通过PLC控制装置9而转化为其流速V，PLC控制装置9根据该逆向流动的气流的流速V和时间差ΔT并通过公式ΔS=V*ΔT计算得到泄漏的燃气逆向流动的距离，该泄漏的燃气逆向流动的距离即为燃气泄漏点与第二燃气监测仪4之间的距离。然后PLC控制装置9再利用该燃气泄漏点与第二燃气监测仪4之间的距离ΔS减去燃气监测管3的右端与第二燃气监测仪4之间的距离S1（该距离S1在设置埋地燃气管道泄漏监测报警***是即已知），即可获得燃气泄漏点与燃气监测管3的右端之间的距离S=ΔS-S1，从而确定燃气泄漏点的位置。
在该***的工作过程中，气体回收装置7可以将燃气和空气的混合气体中的气体进行回收，确保排放的气体对大气无污染。
该埋地燃气管道泄漏监测报警***是基于监测管的城市埋地埋地燃气管道泄漏监测报警***在燃气管道监测方面的应用；其配备的气体回收装置7能够起到保护环境的作用；且该***采用燃气泄漏监测与泄漏点定位分步展开的监测理论，提高定位精度、缩短响应时间；其还可以配备太阳能电板和远程无线发送模块的改进***能够解决沙漠燃气管道监测的难题。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种埋地燃气管道泄漏监测报警***，其特征在于：其包括对应且平行铺设于待监测的燃气管道上方且能够选择性渗透燃气的燃气监测管、第一燃气监测仪、第二燃气监测仪、第一真空泵、第二真空泵、流量计、第一控制阀以及第二控制阀；
所述的燃气监测管的一端通过管路连接所述的第一燃气监测仪后在分支路点分为两路支路，所述的第一真空泵和所述的第一控制阀分别设置于两路所述的支路上；
所述的燃气监测管的另一端通过管路连接所述的第二燃气监测仪后在分支路点分为两路支路，所述的第二真空泵和所述的第二控制阀分别设置于两路所述的支路上；
所述的流量计设置于所述的燃气监测管两端的两个分支路点之间；
设置于所述的燃气监测管任一端的所述的控制阀以及设置于所述的燃气监测管相对另一端的所述的燃气监测仪和真空泵通过所述的管路、所述的支路和所述的燃气监测管依次连接而构成燃气泄漏判断***；两个所述的燃气监测仪、两个所述的真空泵、所述的流量计、两个所述的控制阀通过所述的管路、所述的支路和所述的燃气监测管相连接而构成燃气泄漏点定位***。
2.根据权利要求1所述的埋地燃气管道泄漏监测报警***，其特征在于：其还包括PLC控制装置，所述的PLC控制装置分别与所述的第一燃气监测仪、所述的第二燃气监测仪、所述的第一真空泵、所述的第二真空泵、所述的流量计、所述的第一控制阀、所述的第二控制阀相信号连接。
3.根据权利要求1或2所述的埋地燃气管道泄漏监测报警***，其特征在于：所述的燃气监测管包括构成管状的具有选择性渗透功能的分子结构膜和由内支撑所述的分子结构膜的内层支撑衬套。
4.根据权利要求1所述的埋地燃气管道泄漏监测报警***，其特征在于：所述的燃气监测管两端的设置有所述的第一真空泵和所述的第二真空泵的所述的支路上还分别设置有气体回收装置。
5.一种如权利要求1所述的埋地燃气管道泄漏监测报警***所采用的埋地燃气管道泄漏监测报警方法，其特征在于：其包括燃气泄漏判断方法和燃气泄漏点定位方法；
所述的燃气泄漏判断方法为：启动所述的第一真空泵并关闭所述的第一控制阀，开启所述的第二控制阀并关闭所述的第二真空泵；在所述的第一真空泵的抽气作用下，空气经过所述的第二控制阀、所述的第二燃气监测仪、所述的燃气监测管、所述的第一燃气监测仪以及所述的第一真空泵而形成正向流动的气流；当发生燃气泄漏时，泄漏的燃气对应的渗透到所述的燃气监测管中并与空气混合后随之正向流动，当泄漏的燃气随气流运动至所述的第一燃气监测仪时，所述的第一燃气监测仪监测到燃气并发出报警信号；
所述的燃气泄漏点定位方法为：当通过所述的第一燃气监测仪监测到发生燃气泄漏后的任一时刻，同时关闭所述的第一真空泵并启动所述的第二真空泵、开启所述的第一控制阀并关闭所述的第二控制阀，并将此时刻作为计时起点；在所述的第二真空泵的抽气作用下，空气经过所述的第一控制阀、所述的第一燃气监测仪而与泄漏的燃气混合后，再经过所述的燃气监测管、所述的第二燃气监测仪、所述的第二真空泵而形成逆向流动的气流；将所述的第二燃气监测仪检测到燃气并发出报警信号的时刻作为计时终点，根据所述的计时起点和所述的计时终点获得时间差；在上述由计时起点到计时终点的过程中，通过流量计采集逆向流动的气流的流量并转化为其流速，通过该逆向流动的气流的流速和所述的时间差计算得到泄漏的燃气逆向流动的距离，该泄漏的燃气逆向流动的距离即为燃气泄漏点与所述的第二燃气监测仪之间的距离；再利用燃气泄漏点与所述的第二燃气监测仪之间的距离减去所述的燃气监测管上连接有第二燃气监测仪的端部与所述的第二燃气监测仪之间的距离，即可获得燃气泄漏点与所述的燃气监测管上连接有第二燃气监测仪的端部的距离，从而确定所述的燃气泄漏点的位置。
6.根据权利要求5所述的埋地燃气管道泄漏监测报警方法，其特征在于：所述的第一真空泵、所述的第二真空泵、所述的第一控制阀、所述的第二控制阀均由PLC控制装置进行控制，所述的第一燃气监测仪、所述的第二燃气监测仪所发出的报警信号传送至所述的PLC控制装置中，所述的PLC控制装置确定所述的计时起点和所述的计时终点并计算所述的时间差，所述的流量计采集的逆向流动的气流的流速传送至所述的PLC控制装置中，所述的PLC控制装置计算确定所述的燃气泄漏点的位置。
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