CN112240818A - 一种长距离埋地双壁管内管漏点检测装置及其检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于管道漏点检测定位技术领域，具体涉及一种长距离埋地双壁管内管漏点检测装置及其检测方法，包括：包括：流量供应控制装置A、夹层充压保压装置B、数据采集分析装置C、被检管道、若干根传输电缆和若干根承压软管；所述流量供应控制装置A通过传输电缆与数据采集分析装置C相连接；被检管道的一端与流量供应控制装置A连接，被检管道的另一端连接至数据采集分析装置C；所述被检管道的夹层处设置有夹层充压保压装置B。

Description

一种长距离埋地双壁管内管漏点检测装置及其检测方法
技术领域
本发明属于管道漏点检测定位技术领域，具体涉及一种长距离埋地双壁管内管漏点检测装置及其检测方法。
背景技术
某核电站氢气运输管线为双壁管线，管道内、外管夹层中发现氢气浓度持续上升。由于氢气是着火能量低、***极限宽、燃烧速率快的危险可燃气体，在双壁运输管道中发生内管氢气泄漏，将在内、外管夹层中积累，增大着火风险，因此，对氢气运输双壁管道的内管漏点定位变得尤为紧迫。
目前，电力行业长距离埋地氢气运输双壁管线漏点定位的成熟方法较少，油气运输行业主要在管道安装阶段预装泄漏检查装置并需要定期通弱电开展检漏工作，此外，氢气运输双壁管道在安装阶段未预先布置泄漏检查装置，且由于氢气易燃易爆属性，通电检测方法不适用于氢气管线漏点定位，因此需要研究设计一种安全、可靠的漏点定位装置来定位长距离埋地氢气运输双壁管道内管漏点位置，以解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的是设计一种长距离埋地双壁管内管漏点检测装置及其检测方法，用于解决现有技术中氢气运输双壁管道内管氢气泄漏漏点不易定位、检测漏点方法危险系数高的技术问题。
本发明的技术方案：
一种长距离埋地双壁管内管漏点检测装置，包括：流量供应控制装置A、夹层充压保压装置B、数据采集分析装置C、被检管道、若干根传输电缆和若干根承压软管；所述流量供应控制装置A通过传输电缆与数据采集分析装置C相连接；被检管道的一端与流量供应控制装置A连接，被检管道的另一端连接至数据采集分析装置C；所述被检管道的夹层处设置有夹层充压保压装置B。
所述流量控制装置A包括：压缩空气气源A、稳压罐、压力表、流量调节阀、开关阀A、开关阀B、流量传感器、露点温度计、温度传感器、标准漏孔和连接法兰以及若干根承压软管；
所述压缩空气气源与稳压罐的一端通过承压软管连接，所述稳压罐的另一端通过承压软管依次串联连接压力表、流量调节阀、开关阀A、流量传感器、露点温度计、温度传感器和连接法兰；
所述开关阀B的一端设置在流量调节阀与开关阀A之间的承压软管上，开关阀B的另一端设置在流量传感器与露点温度计之间的承压软管上；所述温度传感器与连接法兰之间的承压软管上还设置有标准漏孔；
所述连接法兰连接在被检管道的一端。
所述夹层充压保压装置B包括：氦气气源、压缩空气气源B、流量计B、流量计C、混合稳压罐、氦气浓度测量仪、绝压表A、压力传感器、绝压表B、开关阀C、开关阀D、真空泵和若干根承压软管；所述混合稳压罐通过承压软管分别与氦气气源和压缩空气气源B连接，所述混合稳压罐还通过承压软管与被检管道的夹层相连接，所述混合稳压罐与被检管道的夹层之间的承压软管上依次设置有绝压表A、开关阀C、压力传感器、开关阀D和绝压表B；所述开关阀D连接真空泵；
所述氦气气源与混合稳压罐之间的承压软管上还设置有流量计B；所述压缩空气气源B与混合稳压罐之间的承压软管上还设置有流量计C。
所述数据采集分析装置C还包括：数据采集电脑、氦质谱检漏仪、质谱仪吸枪、连接法兰和电流/数字转换器；所述电流/数字转换器通过传输电缆分别与数据采集电脑和氦质谱检漏仪连接，所述氦质谱检漏仪通过传输电缆还与质谱仪吸枪连接；所述质谱仪吸枪上述设置有连接法兰；所述连接法兰与被检管道的另一端连接。
所述电流/数字转换器还通过传输电缆与流量供应控制装置A的流量传感器连接，所述电流/数字转换器还通过传输电缆与流量供应控制装置A的温度传感器连接。
所述承压软管均为硬质承压软管，承压管道上均配置有仪表引压管接头。
所述稳压罐、混合稳压罐上均配置有承压软管接头。
一种如上所述的长距离埋地双壁管内管漏点检测装置的检测定位方法，包括如下步骤：
步骤一：通过连接法兰A和连接法兰B将流量供应控制装置A、数据采集分析装置C与被检管道连接；使用传输电缆连接电流/数字转换器、数据采集电脑和氦质谱检漏仪并对电流/数字转换器、数据采集电脑和氦质谱检漏仪分别通入电源，质谱仪吸枪放置在被检管道内管的出口端；
步骤二，内管初检：打开压缩空气气源A，关闭开关阀A和连接法兰，打开开关阀B和流量调节阀，将被检管道内管充入压缩空气，压缩空气压强大于0.1MPa；此时被检管道夹层保持大气压，稳定四小时后测量被检管道内管泄漏率；选择合适的参考漏孔安装在标准漏孔位置；
步骤三，被测管道夹层充氦：关闭开关阀，打开开关阀，启动真空泵将被测管道夹层抽真空后；停运真空泵，打开开关阀，关闭开关阀，打开氦气瓶和压缩空气瓶，向夹层充入一定浓度的氦气和空气的混合气；充至一定压力后关闭开关阀；
步骤四，检测：打开开关阀A并关闭开关阀B,通过流量变送器调节内管空气流量至V1；待空气流速稳定且氦质谱检漏仪信号平稳后，调节流量调节阀将空气流速调至V2；如果存在漏点，氦质谱检漏仪和数据采集电脑上氦气浓度曲线呈现明显突变，突变次数代表漏点个数，数据采集电脑根据氦质谱检漏仪浓度变化时刻与最后一次浓度变化时刻之间的时间t、空气温度T、管道截面积S、管道流速V2参数计算出漏点距质谱检漏仪吸枪口的距离，计算漏点与质谱检漏仪吸枪口距离的公式如下式(1)：
Figure BDA0002728205740000041
其中，273是固定参数值，即0℃对应的开尔文温度。
本发明的有益效果：
根据行业多年氦气检漏经验，通过多次试验台架模拟试验，本发明设计了一种基于氦气检漏方法的长距离双壁管内管漏点定位装置，以地面以上管道进、出口两端的法兰口位置为检测接口，实施埋地双壁管线内管漏点定位，确定埋地双壁管道内管漏点个数和位置。
(1)该发明装置基于漏孔漏率与速度相关性原理，提供一种长距离双壁管内管漏点检测位功能，能够检测验证管道是否有漏并确定漏点个数，由于采用氦气检漏方法，具有很高漏点识别灵敏度；
(2)该发明提供一种长距离双壁管内管漏点定位功能，能够精准定位双壁管内管漏点位置；
(3)该发明装置在管道一段设置参考漏孔，通过相对时间记录，有效减少检漏仪反应时间和吸枪反应时间引起的误差；
(4)该装置仅安装在被检双壁管道两端，即可检测出整个管段的漏点个数和精确位置，中间管道无需任何操作，可对海底隧道、油气管线，高空管道、地下管道等长距离双壁管实施内管漏点检测和定位；
(5)该漏点定位装置，使用氦气和压缩空气作为介质进行工作，安全可靠，可在易燃易爆、高温等高风险场所实施检漏。
附图说明
图1为本发明设计的一种长距离埋地双壁管内管漏点检测装置结构示意图；
其中：1.压缩空气气源A、2.稳压罐、3.压力表、4.流量调节阀、5.开关阀A、6.开关阀B、7.流量变送器、8.漏点温度计、9.温度传感器、10.标准漏孔、11.连接法兰A、12.氦气气源、13.压缩空气气源B、14.流量计A、15.流量计B、16.氦浓度仪、17.混合稳压罐、18.绝压表A、19.压力传感器20.绝压表B、21.开关阀C、22.开关阀D、23.真空泵、24.连接法兰、25.氦质谱检漏仪、26.数据采集电脑、27.电流/数字转换器、28.被检管道、29-质谱仪吸枪。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明进行进一步的介绍：
本发明装置由流量供应控制装置A、夹层充压/保压装置B、数据采集分析装置C组成。当被检管道28的夹层环境不变的情况下，被检管道28内管流量变化会导致氦质谱检漏仪示值发生相应变化，本发明装置利用此原理来检测计算漏点距离质谱仪吸枪位置和漏点数目，装置具体结构如下：
一种长距离埋地双壁管内管漏点检测装置，包括：流量供应控制装置A、夹层充压保压装置B、数据采集分析装置C、被检管道28、若干根传输电缆和若干根承压软管；所述流量供应控制装置A通过传输电缆与数据采集分析装置C相连接；被检管道28的一端与流量供应控制装置A连接，被检管道28的另一端连接至数据采集分析装置C；所述被检管道28的夹层处设置有夹层充压保压装置B。
所述被检管道28为双壁氢气运输管道；
所述流量控制装置A包括：压缩空气气源A1、稳压罐2、压力表3、流量调节阀4、开关阀A5、开关阀B6、流量传感器7、露点温度计8、温度传感器9、标准漏孔10和连接法兰11以及若干根承压软管；
所述压缩空气气源1与稳压罐2的一端通过承压软管连接，所述稳压罐2的另一端通过承压软管依次串联连接压力表3、流量调节阀4、开关阀A5、流量传感器7、露点温度计8、温度传感器9和连接法兰11；
所述开关阀B6的一端设置在流量调节阀4与开关阀A5之间的承压软管上，开关阀B6的另一端设置在流量传感器7与露点温度计8之间的承压软管上；所述温度传感器9与连接法兰11之间的承压软管上还设置有标准漏孔10；
所述连接法兰11上还连接有被检管道28的一端。
所述流量控制装置A用于提供各种流量的空气。其中，稳压罐提供稳定压力来源的气源；
所述开关阀A5及流量传感器7用于控制被检管道内管输入流量；开关阀B6用于切换至大流量模式，对被检管道28内管进行吹扫；压力表3、温度传感器9以及露点温度计8用于采集数据，对结果进行修正。
所述夹层充压保压装置B包括：氦气气源12、压缩空气气源B13、流量计B14、流量计C15、混合稳压罐17、氦气浓度测量仪16、绝压表A18、压力传感器19、绝压表B20、开关阀C21、开关阀D22、真空泵23和若干根承压软管；所述混合稳压罐17通过承压软管分别与氦气气源12和压缩空气气源B13连接，所述混合稳压罐17还通过承压软管与被检管道28的夹层相连接，所述混合稳压罐17与被检管道28的夹层之间的承压软管上依次设置有绝压表A18、开关阀C21、压力传感器19、开关阀D22和绝压表B20；所述开关阀D22上还设置有真空泵23；
所述氦气气源12与混合稳压罐17之间的承压软管上还设置有流量计B14；所述压缩空气气源B13与混合稳压罐17之间的承压软管上还设置有流量计C15。
所述夹层保压/充压装置用于向被检管道28的夹层提供并保持适量浓度的氦气。其中，混合稳压罐17为引入的气源提供充分混合的空间；流量计B14及流量计C15通过控制流量大小，调节氦气的浓度。真空泵23用于对被检管道28内的空间进行抽空。保证充入后，空间内的氦气浓度达到要求值。
所述数据采集分析装置C还包括：数据采集电脑26、氦质谱检漏仪25、质谱仪吸枪29、连接法兰24和电流/数字转换器27；所述电流/数字转换器27通过传输电缆分别与数据采集电脑26和氦质谱检漏仪25连接，所述氦质谱检漏仪25通过传输电缆还与质谱仪吸枪29连接；所述质谱仪吸枪29上述设置有连接法兰24；所述连接法兰24与被检管道28的另一端连接。
所述电流/数字转换器27还通过传输电缆与流量供应控制装置A的流量传感器7连接，所述电流/数字转换器27还通过传输电缆与流量供应控制装置A的温度传感器9连接。
所述数据采集电脑26用来统计和显示流量、温度、氦浓度、时间和等数据信息。
所述数据采集处理装置C用于检测氦气的浓度，通过采集自流量控制装置A和夹层保压充压装置B的数据，进行分析，获得泄漏点的精确位置。
其中，氦质谱检漏仪25及质谱仪吸枪29用于检测被检管道28内管中氦气的浓度变化，传输电缆用于将流量控制装置A和夹层保压充压装置B的传感器数据进行汇总，数据采集电脑26用于对所有数据进行分析，最终获得泄漏点的精确位置。
所述承压软管均为硬质承压软管，承压管道上均配置有仪表引压管接头。
所述稳压罐2、混合稳压罐17上均配置有承压软管接头。
一种如上所述的长距离埋地双壁管内管漏点检测装置的检测定位方法，包括如下步骤：
步骤一：通过连接法兰A11和连接法兰B24将流量供应控制装置A、数据采集分析装置C与被检管道28连接；使用传输电缆连接电流/数字转换器27、数据采集电脑26和氦质谱检漏仪25并对电流/数字转换器27、数据采集电脑26和氦质谱检漏仪25分别通入电源，质谱仪吸枪29放置在被检管道28内管的出口端；
步骤二，内管初检：打开压缩空气气源A1，关闭开关阀A5和连接法兰24，打开开关阀B6和流量调节阀4，将被检管道28内管充入压缩空气，压缩空气压强大于0.1MPa；此时被检管道28夹层保持大气压，稳定四小时后测量被检管道28内管泄漏率；选择合适的参考漏孔安装在标准漏孔10位置；
步骤三，被测管道夹层充氦：关闭开关阀21，打开开关阀22，启动真空泵23将被测管道夹层抽真空后；停运真空泵23，打开开关阀21，关闭开关阀22，打开氦气瓶12和压缩空气瓶13，向夹层充入一定浓度的氦气和空气的混合气；充至一定压力后关闭开关阀21；
步骤四，检测：打开开关阀A5并关闭开关阀B6,通过流量变送器7调节内管空气流量至V1；待空气流速稳定且氦质谱检漏仪信号平稳后，调节流量调节阀将空气流速调至V2；如果存在漏点，氦质谱检漏仪25和数据采集电脑26上氦气浓度曲线呈现明显突变，突变次数代表漏点个数，数据采集电脑26根据氦质谱检漏仪浓度变化时刻与最后一次浓度变化时刻之间的时间t、空气温度T、管道截面积S、管道流速V2参数计算出漏点距质谱检漏仪吸枪口的距离，计算漏点与质谱检漏仪吸枪口距离的公式如下式(1)：
Figure BDA0002728205740000081
其中，273是固定参数值，即0℃对应的开尔文温度。
试验验证
本发明装置在试验室开展了为期6个月近千次的“600m双壁管模拟漏点定位试验”，试验结果表明，使用该装置完全可以检测到漏点位置，且误差可控制在1％以内。
该装置已经在某核电站氢气双壁管内管漏点检查中首次应用，结合相配套的检测步骤，对制氢站至4号机组常规岛1050米长的双壁管道内管漏点实施定位，并成功定位到内管漏点位置，挖开地面后核实发现，定位位置与实际漏点位置仅偏差4cm。极大的减少了消缺时间和更换缺陷管线的作业量。
效果评估
本发明能安全、精确、灵活的检测双壁管内管泄漏点位置，该装置使用氦气和空气作为检查介质且结构相对简单，具有安全性高、准确性好、实施相对简便的特点。该装置使用时，被检对象无需加热和通电等操作，完全可在易燃易爆场所环境中使用，另外，该装置仅需安装在管道进出口两端，不仅针对地下管道查漏，在海底隧道、高空管道、油气运输等领域的长距离双壁管检漏工作中也可使用，后续具有重大工程应用价值。
上面结合附图和实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。

Claims (8)

1.一种长距离埋地双壁管内管漏点检测装置，其特征在于，包括：流量供应控制装置A、夹层充压保压装置B、数据采集分析装置C、被检管道(28)、若干根传输电缆和若干根承压软管；所述流量供应控制装置A通过传输电缆与数据采集分析装置C相连接；被检管道(28)的一端与流量供应控制装置A连接，被检管道(28)的另一端连接至数据采集分析装置C；所述被检管道(28)的夹层处设置有夹层充压保压装置B。
2.如权利要求1所述的一种长距离埋地双壁管内管漏点检测装置，其特征在于：所述流量控制装置A包括：压缩空气气源A(1)、稳压罐(2)、压力表(3)、流量调节阀(4)、开关阀A(5)、开关阀B(6)、流量传感器(7)、露点温度计(8)、温度传感器(9)、标准漏孔(10)和连接法兰(11)以及若干根承压软管；
所述压缩空气气源(1)与稳压罐(2)的一端通过承压软管连接，所述稳压罐(2)的另一端通过承压软管依次串联连接压力表(3)、流量调节阀(4)、开关阀A(5)、流量传感器(7)、露点温度计(8)、温度传感器(9)和连接法兰(11)；
所述开关阀B(6)的一端设置在流量调节阀(4)与开关阀A(5)之间的承压软管上，开关阀B(6)的另一端设置在流量传感器(7)与露点温度计(8)之间的承压软管上；所述温度传感器(9)与连接法兰(11)之间的承压软管上还设置有标准漏孔(10)；
所述连接法兰(11)连接在被检管道(28)的一端。
3.如权利要求2所述的一种长距离埋地双壁管内管漏点检测装置，其特征在于：所述夹层充压保压装置B包括：氦气气源(12)、压缩空气气源B(13)、流量计B(14)、流量计C(15)、混合稳压罐(17)、氦气浓度测量仪(16)、绝压表A(18)、压力传感器(19)、绝压表B(20)、开关阀C(21)、开关阀D(22)、真空泵(23)和若干根承压软管；所述混合稳压罐(17)通过承压软管分别与氦气气源(12)和压缩空气气源B(13)连接，所述混合稳压罐(17)还通过承压软管与被检管道(28)的夹层相连接，所述混合稳压罐(17)与被检管道(28)的夹层之间的承压软管上依次设置有绝压表A(18)、开关阀C(21)、压力传感器(19)、开关阀D(22)和绝压表B(20)；所述开关阀D(22)连接真空泵(23)；
所述氦气气源(12)与混合稳压罐(17)之间的承压软管上设置有流量计B(14)；所述压缩空气气源B(13)与混合稳压罐(17)之间的承压软管上还设置有流量计C(15)。
4.如权利要求3所述的一种长距离埋地双壁管内管漏点检测装置，其特征在于：所述数据采集分析装置C还包括：数据采集电脑(26)、氦质谱检漏仪(25)、质谱仪吸枪(29)、连接法兰(24)和电流/数字转换器(27)；所述电流/数字转换器(27)通过传输电缆分别与数据采集电脑(26)和氦质谱检漏仪(25)连接，所述氦质谱检漏仪(25)通过传输电缆还与质谱仪吸枪(29)连接；所述质谱仪吸枪(29)上述设置有连接法兰(24)；所述连接法兰(24)与被检管道(28)的另一端连接。
5.如权利要求4所述的一种长距离埋地双壁管内管漏点检测装置，其特征在于：所述电流/数字转换器(27)还通过传输电缆与流量供应控制装置A的流量传感器(7)连接，所述电流/数字转换器(27)还通过传输电缆与流量供应控制装置A的温度传感器(9)连接。
6.如权利要求5所述的一种长距离埋地双壁管内管漏点检测装置，其特征在于：所述承压软管均为硬质承压软管，承压管道上均配置有仪表引压管接头。
7.如权利要求6所述的一种长距离埋地双壁管内管漏点检测装置，其特征在于：所述稳压罐(2)、混合稳压罐(17)上均配置有承压软管接头。
8.一种如权利要求1至7中任意其一所述的长距离埋地双壁管内管漏点检测装置的检测定位方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：通过连接法兰A(11)和连接法兰B(24)将流量供应控制装置A、数据采集分析装置C与被检管道(28)连接；使用传输电缆连接电流/数字转换器(27)、数据采集电脑(26)和氦质谱检漏仪(25)并对电流/数字转换器(27)、数据采集电脑(26)和氦质谱检漏仪(25)分别通入电源，质谱仪吸枪(29)放置在被检管道(28)内管的出口端；
步骤二，内管初检：打开压缩空气气源A(1)，关闭开关阀A(5)和连接法兰(24)，打开开关阀B(6)和流量调节阀(4)，将被检管道(28)内管充入压缩空气，压缩空气压强大于0.1MPa；此时被检管道(28)夹层保持大气压，稳定四小时后测量被检管道(28)内管泄漏率；选择合适的参考漏孔安装在标准漏孔(10)位置；
步骤三，被测管道夹层充氦：关闭开关阀(21)，打开开关阀(22)，启动真空泵(23)将被测管道夹层抽真空后；停运真空泵(23)，打开开关阀(21)，关闭开关阀(22)，打开氦气瓶(12)和压缩空气瓶(13)，向夹层充入一定浓度的氦气和空气的混合气；充至一定压力后关闭开关阀(21)；
步骤四，检测：打开开关阀A(5)并关闭开关阀B(6),通过流量变送器(7)调节内管空气流量至V1；待空气流速稳定且氦质谱检漏仪信号平稳后，调节流量调节阀将空气流速调至V2；如果存在漏点，氦质谱检漏仪(25)和数据采集电脑(26)上氦气浓度曲线呈现明显突变，突变次数代表漏点个数，数据采集电脑(26)根据氦质谱检漏仪浓度变化时刻与最后一次浓度变化时刻之间的时间t、空气温度T、管道截面积S、管道流速V2参数计算出漏点距质谱检漏仪吸枪口的距离，计算漏点与质谱检漏仪吸枪口距离的公式如下式(1)：
Figure FDA0002728205730000041
其中，273是固定参数值，即0℃对应的开尔文温度。
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