CN112781811A - 检测接管泄漏的方法、装置和*** - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种检测接管泄漏的方法、装置和***，属于石化设备检测技术领域。该方法包括：获取第一光信号；获取第四光信号；得到相干光拍频信号；得到所述相干光拍频信号对应的相对频移及所述第四光信号对应的瑞利散射相位变化和光强变化；基于所述相对频移确定状态云图；基于所述瑞利散射相位变化和所述光强变化确定振动参数；基于所述状态云图和所述振动参数及高危接管判断条件和/或泄漏接管判断条件判断是否存在高危接管和/或泄漏接管；以及在存在所述高危接管和/或所述泄漏接管的情况下，确定所述高危接管对应的高危位置和/或所述泄漏接管对应的泄漏位置。藉此，实现了实时对接管泄漏进行检测。

Description

检测接管泄漏的方法、装置和***

技术领域

本发明涉及石化设备检测技术领域，具体地涉及一种检测接管泄漏的方法、装置和***。

背景技术

接管是指容器开孔处引出的短管，主要用于安装测量温度、压力、液面等的仪表及安全泄放装置，或用作物料进出口、人孔和手孔等。石油化工装置中的容器即各设备和管道，其内部输送的物料基本都有腐蚀性，甚至易燃易爆、有毒有害。装置中的接管数量庞大，时常有跑、冒、滴、漏的现象发生，接管(特别是直径小于DN50的小接管)的泄漏问题已形成极大的安全隐患。为了确保炼化装置安全稳定的运行，需要检出以消除接管泄漏。

导致接管泄漏的因素很多。容器开孔接管处有较大的应力集中，同时在循环载荷作用下发生疲劳损伤。保温材料与管外壁间积累水分，且不易蒸发排出，形成保温层下腐蚀。容器与接管连接的角焊缝，对接焊缝的焊接缺陷。

需要通过对小接管无损检测，掌握小接管的实际情况，避免安全隐患的发生。但是，由于其运行的特点和安装的部位比较特殊，小接管的检验却是一个难点和薄弱环节。

接管的泄漏检测方法和仪器的特点及使用范围不同，具体的选择根据接管的位置、结构和检漏要求而定，要求的检测方法的可靠性、普适性、实用性，以及经济性、稳定性和安全性等。

对于企业在用的接管检验方法，主要是基于经验的目检、鼻闻、耳听，及肥皂水气泡检测法。气泡检测法有两种最常用的方法：涂抹液体法和浸泡法，对于接管只能采用采用涂抹液体法。气泡检漏法的检漏灵敏度不高，能否产生气泡和发现这些气泡与较多因素有关，如泄漏裂纹或泄漏孔很小又可能被杂质堵塞，以致形成气泡时间较长、被检件体积过小冒泡时间很短，都可能造成误判或漏检。气泡检漏法属于粗检漏，检漏灵敏度不高，效率较低。

还有超声检测方法，检测的是埋藏缺陷，不能检测表明缺陷。超声测厚是根据接管的减薄量判断是否发生腐蚀泄漏，逐点检测，需要对布点处进行打磨，效率低，易漏检，同时对于小接管，探头无法与接管进行紧密耦合，影响检测精度。

还有脉冲涡流检测方法，可以在线检测，并且可以在不拆保温的情况下，对保温层下腐蚀情况进行检测。但是该检测方法只能检测均匀腐蚀，不能检测局部缺陷，不能检测穿孔，对于穿孔和裂纹的泄漏无法检测。对于直径小的接管无法检测。

还有渗透、磁粉检测方法，检测的是表面缺陷，不能检测埋藏缺陷。均需要对接管表面进行打磨，效率较低。需要停工检测，对于正在运行的装置的接管，打磨过程存在安全隐患。

还有射线检测方法，只能对停工装置的接管进行检测。对于直径较大的接管，进行逐个拍片，效率较低。对于小直径接管，尤其是角焊缝，无法放置检测仪器和感光成像部件。

现有技术存在以下缺陷：(1)均不能实现对接管泄漏的实时监测，不能对泄漏事件进行实时报警；(2)检测效率低，只能逐个或逐点检测，不能大范围监测；(3)普遍需要装置停工，不能在线检测；(4)无法检测微小泄漏情况。

发明内容

本发明的目的是提供一种检测接管泄漏的方法、装置和***，其可实现解决或至少部分解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明的一个方面提供一种用于检测接管泄漏的方法，所述接管的表面布置有光纤且所述接管的同一位置布置有对温度敏感但对应变不敏感的光纤及对温度和应变均敏感的光纤，该方法包括：获取通过所述光纤后的携带有光纤位置信息的第一光信号，其中，所述第一光信号为基于布里渊散射效应产生的后向的斯托克斯光，同一位置信息对应的所述第一光信号包括通过对温度敏感但对应变不敏感的光纤后的第二光信号及通过对温度和应变均敏感的光纤后的第三光信号；获取通过所述光纤后的携带有光纤位置信息的第四光信号，其中，所述第四光信号包括基于瑞利散射效应产生的瑞利散射光；控制所述第一光信号与参考光信号相干，以得到相干光拍频信号；对所述相干光拍频信号和所述第四光信号分别进行处理，以得到所述相干光拍频信号对应的相对频移及所述第四光信号对应的瑞利散射相位变化和光强变化；基于所述相对频移确定状态云图，其中，所述状态云图体现了温度和应变与接管的对应关系；基于所述瑞利散射相位变化和所述光强变化确定振动参数，其中，所述振动参数体现了振动强度与接管的对应关系；基于所述状态云图和所述振动参数及高危接管判断条件和/或泄漏接管判断条件判断是否存在高危接管和/或泄漏接管；以及在存在所述高危接管和/或所述泄漏接管的情况下，确定所述高危接管对应的高危位置和/或所述泄漏接管对应的泄漏位置。

可选地，该方法还包括：在存在所述高危接管和/或所述泄漏接管的情况下，进行提醒。

可选地，所述基于所述相对频移确定状态云图包括：基于温度、应变和相对频移之间的预设关系及光纤位置信息相同的所述第二光信号和所述第三光信号分别对应的所述相对频移确定不同光纤位置信息对应的温度和应变；以及基于所确定的不同光纤位置信息对应的温度和应变形成所述状态云图。

可选地，所述第一光信号和所述第四光信号在通过所述光纤之前为经过以下处理中的至少一者的光信号：被声光调制模块调制成脉冲光及被放大器进行光放大。

可选地，所述第一光信号和所述参考光信号无频率差。

相应地，本发明的另一方面提供一种用于检测接管泄漏的装置，所述接管的表面布置有光纤且所述接管的同一位置布置有对温度敏感但对应变不敏感的光纤及对温度和应变均敏感的光纤，该装置包括：第一获取模块，用于获取通过所述光纤后的携带有光纤位置信息的第一光信号，其中，所述第一光信号为基于布里渊散射效应产生的后向的斯托克斯光，同一位置信息对应的所述第一光信号包括通过对温度敏感但对应变不敏感的光纤后的第二光信号及通过对温度和应变均敏感的光纤后的第三光信号；第二获取模块，用于获取通过所述光纤后的携带有光纤位置信息的第四光信号，其中，所述第四光信号包括基于瑞利散射效应产生的瑞利散射光；相干模块，用于控制所述第一光信号与参考光信号相干，以得到相干光拍频信号；信号处理模块，用于对所述相干光拍频信号和所述第四光信号分别进行处理，以得到所述相干光拍频信号对应的相对频移及所述第四光信号对应的瑞利散射相位变化和光强变化；状态云图确定模块，用于基于所述相对频移确定状态云图，其中，所述状态云图体现了温度和应变与接管的对应关系；振动参数确定模块，用于基于所述瑞利散射相位变化和所述光强变化确定振动参数，其中，所述振动参数体现了振动强度与接管的对应关系；以及泄漏确定模块，用于：基于所述状态云图和所述振动参数及高危接管判断条件和/或泄漏接管判断条件判断是否存在高危接管和/或泄漏接管；以及在存在所述高危接管和/或所述泄漏接管的情况下，确定所述高危接管对应的高危位置和/或所述泄漏接管对应的泄漏位置。

可选地，该装置还包括：提醒模块，用于在存在所述高危接管和/或所述泄漏接管的情况下，进行提醒。

可选地，所述状态云图确定模块基于所述相对频移确定状态云图包括：基于温度、应变和相对频移之间的预设关系及光纤位置信息相同的所述第二光信号和所述第三光信号分别对应的所述相对频移确定不同光纤位置信息对应的温度和应变；以及基于所确定的不同光纤位置信息对应的温度和应变形成所述状态云图。

可选地，所述第一光信号和所述第四光信号在通过所述光纤之前为经过以下处理中的至少一者的光信号：被声光调制模块调制成脉冲光及被放大器进行光放大。

可选地，所述第一光信号和所述参考光信号无频率差。

此外，本发明的另一方面还提供一种用于检测接管泄漏的***，该***包括：上述的装置；以及声光调制模块，用于将所述第一光信号和所述第四光信号调制成脉冲光；和/或放大器，用于对所述第一光信号和所述第四光信号进行光放大。

可选地，该***还包括：光纤环形器，连接在所述第一光信号和所述第四光信号分别对应的光源与所述光纤之间。

可选地，该***还包括：耦合器，用于将光源发出的光信号分成两路，以形成所述第一光信号和所述参考光信号。

通过上述技术方案，基于光纤中传输的光信号确定接管的温度、应变和振动参数，基于所确定的温度、应变和振动参数判断是否存在高危接管和/或泄漏接管，实现对接管泄漏的检测。在上述技术方案中，可以实时接收光信号，实时对光信号进行分析，从而确定是否存在高危接管和/或泄漏接管，实时对接管泄漏进行检测。此外，对表面布置有光纤的接管均可以实现检测，检测范围广，且对接管的任何位置都可以进行检测，提高了检测效率。另外，在上述技术方案中，对接管泄漏进行检测时，不需要装置停工，只要能实现光信号的接收和分析即可实现对接管泄漏的检测，可以实现在线检测。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1是本发明实施例一提供的用于检测接管泄漏的方法的流程图；

图2是本发明实施例二提供的用于检测接管泄漏的装置的结构框图；

图3是本发明实施例三提供的用于检测接管泄漏的***的连接示意图；以及

图4是本发明实施例三提供的用于检测接管泄漏的***的应用示意图。

附图标记说明

1 第一获取模块 2 相干模块

3 信号处理模块 4 状态云图确定模块

5 泄漏确定模块 6 第二获取模块

7 振动参数确定模块

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

本发明实施例的一个方面提供一种用于检测接管泄漏的方法。

实施例一

图1是本发明实施例一提供的用于检测接管泄漏的方法的流程图。其中，接管的表面布置有光纤，并且在接管的同一位置布置有对温度敏感但对应变不敏感的光纤及对温度和应变均敏感的光纤。其中，在接管表面布置光纤的方式可以视具体情况而定。例如，可以是在接管的表面首先铺设一种光纤(在本发明实施例中需要铺设两种类型的光纤，一种是对温度敏感但对应变不敏感的光纤，一种是对温度和应变均敏感的光纤，这两种不同的光纤可以通过熔接连接在一起)，光纤从接管与容器连接处焊缝根部开始，在接管上等间距圆环平行缠绕至接管口处，然后熔接另一种光纤，再从管口处反方向缠绕至焊缝根部，可以该缠绕方式分布式串联监测多个接管。另外，还可以是在接管表面按照缠绕式方式铺设一种光纤一段距离，再铺设另一种光纤一段距离，如此，交替铺设，等等。需要说明的是，在本发明实施例中，检测的接管可以是一个接管，也可以是多个接管，对此，不进行限制。另外，无论需要检测的有多少个接管及无论以什么样的方式铺设光纤，只要满足接管的表面布置有光纤并且在接管的同一位置布置有对温度敏感但对应变不敏感的光纤及对温度和应变均敏感的光纤，均在本发明的保护范围内。如图1所示，该方法包括以下内容。

在步骤S10中，获取通过光纤后的携带有光纤位置信息的第一光信号，其中，第一光信号为基于布里渊散射效应产生的后向的斯托克斯光，同一光纤位置信息对应的第一光信号包括通过对温度敏感但对应变不敏感的光纤后的第二光信号及通过对温度和应变均敏感的光纤后的第三光信号。此外，产生第一光信号的光源可以是窄线宽光源，例如，激光光源，也可以是其他可以提供穿过光纤的光信号的光源，对此，不进行限制。另外，该光纤位置信息表明了是在铺设的光纤中的哪段光纤。

在步骤S11中，获取通过光纤后的携带有光纤位置信息的第四光信号，其中，第四光信号包括基于瑞利散射效应产生的瑞利散射光。此外，产生第一光信号的光源可以是窄线宽光源，例如，激光光源，也可以是其他可以提供穿过光纤的光信号的光源，对此，不进行限制。

在步骤S12中，控制第一光信号与参考光信号相干，以得到相干光拍频信号。可选地，在本发明实施例中，第一光信号与参考光信号无频率差。例如，参考光信号与第一光信号可以来自于同一光源，例如，光源发出的光经过耦合器后分成两路，一路是参考光信号，另一路是第一光信号。

在步骤S13中，对相干光拍频信号和第四光信号分别进行处理，以得到相干光拍频信号对应的相对频移及第四光信号对应的瑞利散射相位变化和光强变化。例如，可以是对相干光拍频信号和第四光信号分别进行频域和时域信息综合分析处理，来得到相干光拍频信号对应的相对频移和第四光信号对应的瑞利散射相位变化和光强变化。

在步骤S14中，基于相对频移确定状态云图，其中，状态云图体现了温度和应变与接管的对应关系。

可选地，在本发明实例中，基于相对频移确定状态云图可以包括以下内容。基于温度、应变和相对频移之间的预设关系及光纤位置信息相同的第二光信号和第三光信号分别对应的相对频移确定不同光纤位置信息对应的温度和应变；以及基于所确定的不同位置信息对应的温度和应变形成状态云图。

具体地，在第一光信号中包括通过对温度敏感但对应变不敏感的光纤后的第二光信号及通过对温度和应变均敏感的光纤后的第三光信号。在对第一光信号进行分析处理所得到的相对频移中包括第二光信号对应的相对频移和第三光信号对应的相对频移。设定相对频移与温度和应变之间的关系，基于第二光信号对应的相对频移和第三光信号对应的相对频移及相对频移与温度和应变之间的对应关系得到温度和应变与接管之间的对应关系。例如，相对频移与温度和应变之间的对应关系为线性关系，具体地，z＝ax+by，z表示相对频移，x表示温度，y表示应变，a和b为相对系数，将光纤位置信息相同的第二光信号对应的相对频移和第三光信号对应的相对频移带入该线性关系中，因为第二光信号为通过对温度敏感但对应变不敏感的光纤后的信号，第三光信号为通过对温度和应变均敏感的光纤后的信号，将两种信号分别对应的相对频移带入上述的线性关系后，可以得到温度和应变，也就是，该相同光纤位置信息处对应的温度和应变。如此，得到不同光纤位置信息处对应的温度和应变。光纤位置信息表明了在铺设的光纤中的哪段光纤，基于预设的光纤传感距离(在铺设光纤时，哪段光纤对应哪段接管)，可以确定出接管与光纤的对应关系。结合所得到的不同光纤位置信息处对应的温度和应变，确定出不同接管与温度和应变的对应关系，即，温度和应变与接管的对应关系，基于温度和应变与接管的对应关系形成状态云图。在状态云图中，展示了温度和应变与接管的对应的关系，即不同接管对应的温度和应变。另外，相对频移与温度和应变之间的对应关系可以是其他的函数关系，例如，z＝ax²+by²，对此，不进行限制。

在步骤S15中，基于瑞利散射相位变化和光强变化确定振动参数，其中振动参数体现了振动强度与接管的对应关系。第四光信号携带有光纤位置信息，因此，瑞利散射相位变化和光强变化均是携带有光纤位置信息的，当接管存在振动时，振动向外传播，基于向外传播的不同光纤位置信息的相位变化和光强变化推导出起振点位置及强度，也就是上述实施例中的起振参数。

在步骤S16中，基于状态云图和振动参数及高危接管判断条件和/或泄漏接管判断条件判断是否存在高危接管和/或泄漏接管；若存在则执行步骤S17，若不存在则执行步骤S10，继续下一轮的检测。

其中，高危接管判断条件包括：应变参数高于应变参数预设标准值、温度参数高于温度参数预设标准值，且温度小于接管的工艺介质生产参数温度，工艺介质生产参数压力相对标准压力值未发生变化；或振动强度高于预设振动强度，有确定的起振点位置，温度参数小于工艺介质生产参数温度，工艺介质生产参数压力相对标准压力值未发生变化。

泄漏接管判断条件包括：振动强度高于预设振动强度，有确定的起振点位置，工艺介质生产参数压力相对标准压力值下降，温度参数相对于温度参数预设标准值有变化，温度等于或接近于工艺介质生产参数温度，应变参数相对于应变参数预设标准值有变化；或者，工艺介质生产参数压力相对于标准压力值变化不大(等于或者接近于标准压力值)，温度参数相对于温度参数预设标准值有变化，温度等于或接近于工艺介质生产参数温度，应变参数相对于应变参数预设标准值有变化。

在步骤S17中，在存在高危接管和/或泄漏接管的情况下，确定高危接管对应的高危位置和/或泄漏接管对应的泄漏位置。在存在高危接管和/或泄漏接管的情况下，基于预设的接管与接管位置的对应关系，确定出高危接管所在的位置和/或泄漏接管所在的位置。

基于光纤中传输的光信号确定接管的温度、应变和振动参数，基于所确定的温度、应变和振动参数判断是否存在高危接管和/或泄漏接管，实现对接管泄漏的检测。在上述技术方案中，可以实时接收光信号，实时对光信号进行分析，从而确定是否存在高危接管和/或泄漏接管，实时对接管泄漏进行检测。此外，对表面布置有光纤的接管均可以实现检测，检测范围广，且对接管的任何位置都可以进行检测，提高了检测效率。另外，在上述技术方案中，对接管泄漏进行检测时，不需要装置停工，只要能实现光信号的接收和分析即可实现对接管泄漏的检测，可以实现在线检测。

可选地，在本发明实施例中，还可以在存在高危接管和/或泄漏接管的情况下，进行提醒。例如，在存在高危接管的情况下，预警，仅仅提示工作人员；在存在泄漏接管的情况下，报警，提醒工作人员必须采取措施。

可选地，在本发明实施例中，第一光信号和第四光信号在通过光纤之前为经过以下处理中的至少一者的光信号：被声光调制模块调制成脉冲光及被放大器进行光放大。

相应地，本发明实施例的另一方面提供一种用于检测接管泄漏的装置。接管的表面布置有光纤且接管的同一位置布置有对温度敏感但对应变不敏感的光纤及对温度和应变均敏感的光纤。

实施例二

图2是本发明实施例二提供的用于检测接管泄漏的装置的结构示意图。如图2所示，该装置包括第一获取模块1、第二获取模块6、相干模块2、信号处理模块3、状态云图确定模块4、振动参数确定模块7及泄漏确定模块5。其中，第一获取模块1用于获取通过光纤后的携带有光纤位置信息的第一光信号，其中，第一光信号为基于布里渊散射效应产生的后向的斯托克斯光，同一光纤位置信息对应的第一光信号包括通过对温度敏感但对应变不敏感的光纤后的第二光信号及通过对温度和应变均敏感的光纤后的第三光信号；第二获取模块6用于获取通过光纤后的携带有光纤位置信息的第四光信号，其中，第四光信号包括基于瑞利散射效应产生的瑞利散射光；相干模块2用于控制第一光信号与参考光信号相干，以得到相干光拍频信号；信号处理模块3用于对相干光拍频信号和第四光信号分别进行处理，以得到相干光拍频信号对应的相对频移及第四光信号对应的瑞利散射相位变化和光强变化；状态云图确定模块4用于基于相对频移确定状态云图，其中，状态云图体现了温度和应变与接管的对应关系；振动参数确定模块7用于基于瑞利散射相位变化和光强变化确定振动参数，其中，振动参数体现了振动强度与接管的对应关系；泄漏确定模块5用于：基于状态云图和振动参数及高危接管判断条件和/或泄漏接管判断条件判断是否存在高危接管和/或泄漏接管；以及在存在高危接管和/或泄漏接管的情况下，确定高危接管对应的高危位置和/或所述泄漏接管对应的泄漏位置。

可选地，在本发明实施例中，该装置还包括：提醒模块，用于在存在高危接管和/或泄漏接管的情况下，进行提醒。

可选地，在本发明实施例中，状态云图确定模块基于相对频移确定状态云图包括：基于温度、应变和相对频移之间的预设关系及光纤位置信息相同的第二光信号和第三光信号分别对应的相对频移确定不同光纤位置信息对应的温度和应变；以及基于所确定的不同光纤位置信息对应的温度和应变形成状态云图。

可选地，在本发明实施例中，第一光信号和第四光信号在通过光纤之前为经过以下处理中的至少一者的光信号：被声光调制模块调制成脉冲光及被放大器进行光放大。

可选地，在本发明实施例中，第一光信号和参考光信号无频率差。

本发明实施例提供的用于检测接管泄漏的装置的具体工作原理及益处与本发明实施例提供的用于检测接管泄漏的方法的具体工作原理及益处相似，这里将不再赘述。

此外，本发明实施例的另一方面还提供一种用于检测接管泄漏的***。该***包括上述实施例中所述的装置及声光调制模块，用于将所述第一光信号和所述第四光信号调制成脉冲光；和/或放大器，用于对所述第一光信号和所述第四光信号进行光放大。

可选地，在本发明实施例中，该***还包括：光纤环形器，连接在第一光信号和第四光信号分别对应的光源与所述光纤之间。

可选地，在本发明实施例中，该***还包括：耦合器，用于将光源发出的光信号分成两路，以形成第一光信号和参考光信号。

实施例三

下面结合图3和图4对本发明实施例中提供的用于检测接管泄漏的***进行解释，其中，所解释的内容也可以用于解释上述实施例中的所述的用于检测接管泄漏的方法和装置。

本发明涉及一种用于接管泄漏检测的光学检测***，属于石化设备检测技术领域，这种接管泄漏检测***对接管进行温度、应变、振动参数的多维监测，检测泄漏情况。将2种传感光纤中的对仅对温度敏感的光纤从接管与容器连接处焊缝根部开始，在接管上等间距圆环平行缠绕至接管口处，熔接对温度和应变均敏感的光纤，反方向以同样的方式缠绕至焊缝根部。可以该缠绕方式连接多个接管。分布式监测，通过信号传输光纤连接室内检测***主机，***主机包括激光器、耦合器、声光调制器、驱动器、半导体光放大器，光纤环形器、光电探测器、数据采集卡，***主机连接上位机。激光器周期性发出光学信号，上位机信号处理分析模块完成频域和时域信息综合分析处理，根据z＝ax+by，x温度，y为应变，a、b为回归系数，z为相对频移(拍频信号的频率)，及光纤传感距离，形成温度和应变当前的状态云图以及随时间的变化曲线图像；根据散射光强，及光纤传感距离，得到振动强度及位置。当接管发生泄漏时，泄漏介质接触光纤，会引发传感温度的变化，接管的应变分布变化；当接管发生喷射状的泄漏时会引发振动，根据振源确定泄漏点。同时，根据温度分布，局部减薄部位温度高，腐蚀严重部位是泄漏的高危部位；根据应力分布变化，预知接管应力集中的薄弱部位，即泄漏的高危部位；根据监测的振动情况可以核算疲劳载荷，预知接管的薄弱部位，泄漏的高危部位。明确并定位泄漏高危接管和泄漏高危部位、泄漏接管及泄漏位置。长期监测，薄弱部位预警，一旦发生泄漏报警。

本发明提供的用于检测接管泄漏的***基于光学检测方法对接管泄漏进行检测，这种接管泄漏检测方法解决了现有检测方法存在的问题。即(1)不能实现对接管泄漏的实时监测，不能对泄漏事件进行实时报警；(2)检测效率低，只能逐个或逐点检测，不能大范围监测；(3)普遍需要装置停工，不能在线检测；(4)对于带保温的接管，检测时大部分需要拆装保温；(5)无法检测微小泄漏情况，等。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：将利用接管泄漏光学检测***对接管腐蚀泄漏进行检测，将更适应接管这种曲率较大结构的柔性光纤传感器。本发明的一根传感光纤为两段不同的传感光纤熔接而成，一种为对温度敏感对应变不敏感的光纤，另一种为对温度和应变均敏感的光纤。首先铺设其中一种光纤，光纤从在接管与容器连接处焊缝根部开始，在接管上等间距圆环平行缠绕至接管口处，然后熔接另一种光纤，再从管口处反方向缠绕至焊缝根部。可以该缠绕方式分布式串联监测多个接管，通过信号传输光纤连接室内检测***主机，***主机包括激光器、耦合器、声光调制器、驱动器、半导体光放大器，光纤环形器、光电探测器、数据采集卡，***主机连接上位机，如图3所示，具体的应用示意图可以参见图4所示。

工作时，监测温度和应变参数时，窄线宽光源(例如，激光光源)提供光信号；第一耦合器将输入端光信号分为两路输出光信号，第一路输出光信号进入第一声光调制模块，第二路输出光信号进入第二声光调制模块；第一声光调制模块由第一驱动器驱动，将窄线宽光源信号调制成脉冲光；半导体放大器对光源信号进行光放大；环形器将放大后的周期性脉冲光由端口1接收从端口2发出，将该周期性脉冲光传输给光纤，使光纤基于布里渊散射效应产生后向的斯托克斯光；后向的斯托克斯光进入环形器端口2送出到端口3，进入第二耦合器的第二路输入；第二声光调制模块由第二驱动器驱动，将窄线宽光源信号调制成参考光信号输出，参考光信号进入第二耦合器的第二路输入；第二耦合器的两路输入依次进入进行相干形成相干光拍频信号；两束信号光经第二耦合器输出，进入光电探测器转换成电信号；数据采集卡对电信号进行模数转换并采样，得到的数据在上位机端进行显示、处理和储存。

激光器周期性发出光学信号，上位机信号处理分析模块完成频域和时域信息综合分析处理，根据仅对温度敏感的光纤得到的信号，根据对温度和应变均敏感得到的信号，根据z＝ax+by(x温度，y为应变，a、b为回归系数，z为相对频移)及光纤传感距离，形成温度和应变当前的状态云图以及随时间的变化曲线图像。当接管发生泄漏时，泄漏介质接触光纤，会引发传感温度的变化，接管的应变分布变化。同时，根据温度分布，局部减薄部位温度高，腐蚀严重部位是泄漏的高危部位；根据应力分布变化，预知接管应力集中的薄弱部位，即泄漏的高危部位。明确并定位泄漏高危接管和泄漏高危部位、泄漏接管及泄漏位置。长期监测，薄弱部位预警，一旦发生泄漏报警。

具体地，形成状态云图可以参见以下内容。激光器周期性发出光学信号，上位机信号处理分析模块对经过光纤后的光信号完成频域和时域信息综合分析处理，得到相对频移，根据仅对温度敏感的光纤得到的信号，根据对温度和应变均敏感得到的信号，其中，这两种信号中分别携带有光纤位置信息，根据z＝ax+by(x温度，y为应变，a、b为回归系数，z为相对频移)，结合光纤位置信息相同的两种信号对应的相对频移确定该光纤位置信息对应的温度和应变，结合光纤传感距离，确定出该光纤位置信息对应的接管，从而确定出温度和应变与接管的对应关系。如此，确定出不同接管对应的温度和应变，继而根据不同接管对应的温度和应变得到状态云图。

工作时，监测振动参数时，工作时，窄线宽光源提供光信号；第一耦合器将输入端光信号分为两路输出光信号，第一路输出光信号进入第一声光调制模块，第二路输出光信号进入第二声光调制模块；第一声光调制模块由第一驱动器驱动，将窄线宽光源信号调制成脉冲光；半导体放大器对光源信号进行光放大；环形器将放大后的周期性脉冲光由端口1接收从端口2发出，将该周期性脉冲光传输给光纤，使光纤基于瑞利散射效应产生瑞利散射光，基于布里渊散射效应产生后向的斯托克斯光；瑞利散射光和后向的斯托克斯光进入环形器端口2送出到端口3，进入第二耦合器的第一路输入；第二声光调制模块由第二驱动器驱动，此时第二驱动器不驱动，无信号进入第二耦合器的第二路输入；第二耦合器的仅接收到瑞利散射光和后向的斯托克斯光，经第二耦合器输出，进入光电探测器转换成电信号；数据采集卡对电信号进行模数转换并采样，得到的数据在上位机端进行显示、处理和储存。

激光器周期性发出光学信号，上位机信号处理分析模块完成频域和时域信息综合分析处理，根据瑞利散射相位变化、光强变化及光纤传感距离，得到振动点情况及位置。当接管发生喷射状的泄漏时会引发振动，根据振源确定泄漏点。根据监测的振动情况可以核算疲劳载荷，预知接管的薄弱部位，泄漏的高危部位。明确并定位泄漏高危接管和泄漏高危部位、泄漏接管及泄漏位置。长期监测，薄弱部位预警，一旦发生泄漏报警。

具体地，确定振动参数可以参见以下内容。激光器周期性发出光学信号，上位机信号处理分析模块对经过光纤后的光信号完成频域和时域信息综合分析处理，得到瑞利散射相位变化和光强变化。经过光纤后的光信号携带有光纤位置信息，瑞利散射相位变化和光强变化均是携带有光纤位置信息的，基于不同光纤位置信息的瑞利散射相位变化和光强变化确定起振点位置及强度，也就是起振参数。

上述方案中将传感光纤布置在接管表面，可通过同时连接多个接管，在线监测，提高检测效率和监测范围。

上述方案中上位机读取生产操控***的工艺参数，包括温度、压力等参数，进行接管运行状态的综合分析和评价，定位泄漏接管及泄漏位置。长期监测，薄弱部位预警，一旦发生泄漏报警。将长期监测数据进行累积，大数据分析，预测趋势，为接管泄漏的预知性维修提供依据。

此外，如何基于监测得到的温度参数、应变参数及振动参数判断高危薄弱部位及泄漏部位，可以参见以下内容。

上位机分析得到光纤监测各传感距离上(传感距离就是光纤各位置)的振动参数σ、应变参数ε、温度参数t，同时读取各接管的工艺介质生产参数温度T、压力P。

高危接管为尚未泄漏但有泄漏倾向的接管，表现为：(1)局部减薄，局部应力集中、温度偏高，即应变参数ε、温度参数t偏高，但t＜工艺温度参数T，压力P不变；或，(2)振动剧烈、易发生疲劳损伤，振动参数σ偏高，可得到明显的起振点位置，但t＜工艺温度参数T，压力P不变。

具体地，高危接管的判断条件包括：应变参数高于应变参数预设标准值、温度参数高于温度参数预设标准值，且温度小于接管的工艺介质生产参数温度，工艺介质生产参数压力相对标准压力值未发生变化；或振动强度高于预设振动强度，有确定的起振点位置，温度参数小于工艺介质生产参数温度，工艺介质生产参数压力相对标准压力值未发生变化。当符合该条件时，说明存在高危接管，当存在高危接管时，进行预警。

泄漏接管表现为接管出现贯穿型缺陷，内部介质通过缺陷处流出的接管。(1)当接管发生喷射状的泄漏时会引发振动，根据瑞利散射相位变化、光强变化及光纤传感距离，得到振动点情况及位置，根据振源确定泄漏点。此时振动参数σ偏高，可得到明显的起振点位置，工艺介质生产参数压力P逐渐下降。根据布里渊散射频移变化，传感光纤接触到泄漏出的介质，温度发生变化，t接近于T，局部泄漏引起应力释放，应变参数ε会发生变化；或，(2)当接管发生非喷射状的泄漏时引发的振动很小，工艺介质生产参数压力P变化不大，但同样传感光纤接触到泄漏出的介质，温度发生变化，t接近于T，局部泄漏引起应力释放，应变参数ε会发生变化。

具体地，泄漏接管的判断条件包括：振动强度高于预设振动强度，有确定的起振点位置，工艺介质生产参数压力相对标准压力值下降，温度参数相对于温度参数预设标准值有变化，温度等于或接近于工艺介质生产参数温度，应变参数相对于应变参数预设标准值有变化；或者，工艺介质生产参数压力相对于标准压力值变化不大(等于或者接近于标准压力值)，温度参数相对于温度参数预设标准值有变化，温度等于或接近于工艺介质生产参数温度，应变参数相对于应变参数预设标准值有变化。当符合泄漏接管的判断条件时，说明存在泄漏接管。当存在泄漏接管时，进行报警。

另外，在确定出高危接管或者泄漏接管后，基于预设的接管与接管位置的对应关系，确定出高危接管所在的位置和/或泄漏接管所在的位置。此外，可以用对接管进行标号，在确定出高危接管和/或泄漏接管时，用接管的编号来表示几号接管是为高危接管和/或几号接管是泄漏接管。

本发明实施例提供的用于检测接管泄漏的***具有以下有益效果：1)、柔性光纤传感器更适应接管这种曲率较大结构；2)、同样适用于带保温的接管，可将传感光纤布置在接管表面，后覆盖保温层，在线监测，避免接管检测的重复拆装保温工作；3)监测范围广，检测效率高，实时监测接管运行情况，对泄漏事件实时报警；4)在监测接管运行情况时，可根据应变变化，对腐蚀减薄等薄弱部位、泄漏的高危部位进行预警；5)积累监测数据，进行大数据分析趋势预测，指导预知性维修；6)本发明采用分布式光学监测方法对接管运行及泄漏状态进行检测，通过对接管温度、应变、振动参数的变化情况得到接管运行的薄弱部位，接管的泄漏情况，得到当前的状态云图以及随时间的变化曲线图像，通过定位算法获得高危接管、泄漏接管的位置和位号，解决了无法在线检测接管泄漏以及预知泄漏趋势的问题；7)、采用一套***可以监测3种参数，从多维度检测接管泄漏及泄漏危险情况；8)、采用相同光源可抑制由光源波动而产生的斯托克斯光和参考光的频率差。

另外，本发明实施例的另一方面还提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述实施例中所述的方法。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

Claims (13)

1.一种用于检测接管泄漏的方法，其特征在于，所述接管的表面布置有光纤且所述接管的同一位置布置有对温度敏感但对应变不敏感的光纤及对温度和应变均敏感的光纤，该方法包括：

获取通过所述光纤后的携带有光纤位置信息的第一光信号，其中，所述第一光信号为基于布里渊散射效应产生的后向的斯托克斯光，同一位置信息对应的所述第一光信号包括通过对温度敏感但对应变不敏感的光纤后的第二光信号及通过对温度和应变均敏感的光纤后的第三光信号；

获取通过所述光纤后的携带有光纤位置信息的第四光信号，其中，所述第四光信号包括基于瑞利散射效应产生的瑞利散射光；

控制所述第一光信号与参考光信号相干，以得到相干光拍频信号；

对所述相干光拍频信号和所述第四光信号分别进行处理，以得到所述相干光拍频信号对应的相对频移及所述第四光信号对应的瑞利散射相位变化和光强变化；

基于所述相对频移确定状态云图，其中，所述状态云图体现了温度和应变与接管的对应关系；

基于所述瑞利散射相位变化和所述光强变化确定振动参数，其中，所述振动参数体现了振动强度与接管的对应关系；

基于所述状态云图和所述振动参数及高危接管判断条件和/或泄漏接管判断条件判断是否存在高危接管和/或泄漏接管；以及

在存在所述高危接管和/或所述泄漏接管的情况下，确定所述高危接管对应的高危位置和/或所述泄漏接管对应的泄漏位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

在存在所述高危接管和/或所述泄漏接管的情况下，进行提醒。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述基于所述相对频移确定状态云图包括：

基于温度、应变和相对频移之间的预设关系及光纤位置信息相同的所述第二光信号和所述第三光信号分别对应的所述相对频移确定不同光纤位置信息对应的温度和应变；以及

基于所确定的不同光纤位置信息对应的温度和应变形成所述状态云图。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一光信号和所述第四光信号在通过所述光纤之前为经过以下处理中的至少一者的光信号：被声光调制模块调制成脉冲光及被放大器进行光放大。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一光信号和所述参考光信号无频率差。

6.一种用于检测接管泄漏的装置，其特征在于，所述接管的表面布置有光纤且所述接管的同一位置布置有对温度敏感但对应变不敏感的光纤及对温度和应变均敏感的光纤，该装置包括：

第一获取模块，用于获取通过所述光纤后的携带有光纤位置信息的第一光信号，其中，所述第一光信号为基于布里渊散射效应产生的后向的斯托克斯光，同一位置信息对应的所述第一光信号包括通过对温度敏感但对应变不敏感的光纤后的第二光信号及通过对温度和应变均敏感的光纤后的第三光信号；

第二获取模块，用于获取通过所述光纤后的携带有光纤位置信息的第四光信号，其中，所述第四光信号包括基于瑞利散射效应产生的瑞利散射光；

相干模块，用于控制所述第一光信号与参考光信号相干，以得到相干光拍频信号；

信号处理模块，用于对所述相干光拍频信号和所述第四光信号分别进行处理，以得到所述相干光拍频信号对应的相对频移及所述第四光信号对应的瑞利散射相位变化和光强变化；

状态云图确定模块，用于基于所述相对频移确定状态云图，其中，所述状态云图体现了温度和应变与接管的对应关系；

振动参数确定模块，用于基于所述瑞利散射相位变化和所述光强变化确定振动参数，其中，所述振动参数体现了振动强度与接管的对应关系；以及

泄漏确定模块，用于：

基于所述状态云图和所述振动参数及高危接管判断条件和/或泄漏接管判断条件判断是否存在高危接管和/或泄漏接管；以及

在存在所述高危接管和/或所述泄漏接管的情况下，确定所述高危接管对应的高危位置和/或所述泄漏接管对应的泄漏位置。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，该装置还包括：

提醒模块，用于在存在所述高危接管和/或所述泄漏接管的情况下，进行提醒。

8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述状态云图确定模块基于所述相对频移确定状态云图包括：

基于温度、应变和相对频移之间的预设关系及光纤位置信息相同的所述第二光信号和所述第三光信号分别对应的所述相对频移确定不同光纤位置信息对应的温度和应变；以及

基于所确定的不同光纤位置信息对应的温度和应变形成所述状态云图。

9.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述第一光信号和所述第四光信号在通过所述光纤之前为经过以下处理中的至少一者的光信号：被声光调制模块调制成脉冲光及被放大器进行光放大。

10.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述第一光信号和所述参考光信号无频率差。

11.一种用于检测接管泄漏的***，其特征在于，该***包括：

权利要求6-10中任一项所述的装置；以及

声光调制模块，用于将所述第一光信号和所述第四光信号调制成脉冲光；和/或

放大器，用于对所述第一光信号和所述第四光信号进行光放大。

12.根据权利要求11所述的***，其特征在于，该***还包括：

光纤环形器，连接在所述第一光信号和所述第四光信号分别对应的光源与所述光纤之间。

13.根据权利要求11所述的***，其特征在于，该***还包括：

耦合器，用于将光源发出的光信号分成两路，以形成所述第一光信号和所述参考光信号。

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