检漏系统

检漏系统（精选9篇）

检漏系统 篇1

0 引言

为了贯彻落实国家有关节能减排的政策,电力行业必须提高发电机组运行的经济性。汽轮机组必须建立高真空,使蒸汽能够最大限度地把热焓转变为汽轮机的动能。在具体的电厂生产环境下,要确保凝汽器内具有良好的真空,必须保证漏入汽轮机真空系统的空气要尽量少。汽轮机组汽封性能的优劣,低压真空部分漏点的多少,漏量的大小,直接影响凝汽器真空,对于凝汽式汽轮机组的经济性和安全性显得非常重要。长久以来很多电厂都存在汽轮机组的真空系统严密性差的问题,且由于检漏手段不够先进,一直无法解决该问题,再加上机组容量的不断增大,使其该问题日益突出,大大影响了机组的正常运行。而氦质谱检漏技术的出现能够发现漏点,从而保证机组真空严密性达到合格的水平,从根本上消除泄漏造成的危害。

1 真空系统存在问题及检漏现状

汽轮机组的真空系统其作用就是为汽轮机组建立高真空,即低背压,使蒸汽能够最大限度地把热焓转变为汽轮机的动能。对于300MW及以上机组的真空系统至少设置两台真空泵,从设计角度是一台运行,一台备用,但是在实际运行中仍有部分机组要开启两台真空泵运行以保证抽出漏入的不凝结气体。由于凝汽器真空度下降使汽轮机组运行的安全性、可靠性、稳定性和经济性降低。凝汽器的真空水平对汽轮发电机组的经济性有着直接影响,如机组真空下降1%,机组热耗将要上升0.6%~1%。300MW机组真空每下降1kPa,煤耗率增大2g/kWh,出力下降2.2MW以上。凝汽器中不凝结气体的份量Pa(Pa与真空系统的空气泄漏量和真空泵的运行出力有关)是影响真空值大小的重要因素。在机组运行中都把真空系统严密性作为重要的考核指标。检漏方法,早先采用蜡烛、鸡毛,灵敏度不高,使用起来不方便,后来采用超声波检漏仪,因现场噪声大,也不易分辨,因此,长久以来由于缺乏先进的检漏手段,真空系统严密性差的问题一直未能得到有效的解决。

2 氦质谱检漏仪基本原理简介

氦质谱检漏仪是用氦气为示漏气体的专门用于检漏的仪器,它具有性能稳定、灵敏度高的特点,是真空检漏技术中灵敏度最高,用得最普遍的检漏仪器。氦质谱检漏仪是磁偏转型的质谱分析计。单级磁偏转型仪器灵敏度为l0-9~10-12Pam3/s,广泛地用于各种真空系统及零部件的检漏。双级串联磁偏转型仪器与单级磁偏转型仪器相比较,本底噪声显著减小。其灵敏度可达10-14~10-15Pam3/s,适用于超高真空系统、零部件及元器件的检漏。逆流氦质谱检漏仪改变了常规型仪器的结构布局,被检件置于检漏仪主抽泵的前级部位,因此具有可在高压力下检漏、不用液氮及质谱室污染小等特点。适用于大漏率、真空卫生较差的真空系统的检漏,其灵敏度可达10-12Pam3/s,如图1,图2所示。

3 大唐太原第二热电厂#10机组真空系统检漏

3.1 大唐太原第二热电厂#10机组为上海汽轮机厂生产的亚临界、一次中间再热、单轴、双缸双排汽kN300-1 6. 7/537/537直接空冷供热式汽轮机。10#机真空系统存在一定的泄漏,真空严密性试验效果不理想,真空严密性试验结果为1.56kPa/min。利用德国氦质谱仪对机组真空系统进行检测,检测时,负荷2 89.4MW;汽封母管压力28. 61 kPa;空冷风机全部运行;真空70.48kPa。

3.1 性能试验方法

①灵敏度及其校准氦质谱检漏仪灵敏度,通常指仪器的最小可检漏率。记为qL.min,即在仪器处于最佳工作条件下,以一个大气压的纯氦气为示漏气体,进行动态检漏时所能检测出的最小漏孔漏率。所谓“最佳工作条件”是指仪器参数调整到最佳值,被检件出气少且没有大漏孔等条件。所谓“动态检漏”是指检漏仪器本身的抽气系统仍在正常抽气,仪器的反应时间不大于3s。所谓“最小可检”是指检漏讯号为仪器本底噪声的两倍时,才能认定有漏气讯号输出。所谓“漏孔漏率”是指一个大气压的干燥空气通过漏孔漏向真空侧的漏气速率。仪器本底噪声,一般指在2min内输出仪表的最大波动量。

②反应时间、清除时间及其测定反应时间是指仪器节流阀完全开启,本底讯号为零(或补偿到零)时,由恒定的氦流量使输仪表讯号上升到最大值的1-e-1倍(即0.63)所需要的时间,记为τR。清除时间是指输出仪表讯号稳定到最大值后,停止送氦,其讯号下降到最大值的e-1倍(即0.37)所需要的时间,记为τC。

③工作真空、极限真空及入口处抽速质谱室极限真空,尤其是工作真空及入口处抽速是表征仪器性能的重要参数。利用检漏仪的真空规可以测定仪器的极限真空和工作真空。利用流量计可测定仪器入口处抽速。

3.2 检测结果

低压缸连通管大法兰2*10-10mbar.l/s,低压缸结合面(东北侧)6*10-10mbar.l/s,低压缸安全门(东南侧)1*10-9mbar.l/s,低压缸安全门(西北侧)2.5*10-8mbar.l/s,,低压缸前汽封2*10-9mbar.l/s,低压缸后汽封2*10-10mbar.l/s,低压缸人孔门(西北)6*10-10mbar.l/s,低压缸人孔门(东北)2*10-10mbar.l/s,排汽装置喉部焊缝(西侧)2*10-9mbar.l/s,手动真空破坏门8*10-10mbar.l/s,电动真空破坏门4*10-10mbar.l/s,#6低加水位计3*10-10mbar.l/s,#5低加疏水调整门前手动门(下部法兰)5*10-9mbar.l/s,A给水泵密封水电机侧上部法兰3*10-9mbar.l/s,A给水泵密封水电机侧下部法兰2.5*10-9mbar.l/s,A给水泵密封水端部侧上部法兰8*10-10mbar.l/s,A给水泵密封水端部侧下部法兰4*10-9mbar.l/s,B给水泵密封水电机侧上部法兰3*10-9mbar.l/s,B给水泵密封水电机侧下部法兰8*10-10mbar.l/s,B给水泵密封水端部侧上部法兰2*10-9mbar.l/s,B给水泵密封水端部侧下部法兰9*10-10mbar.l/s,C给水泵密封水电机侧上部法兰3.5*10-9mbar.l/s,C给水泵密封水电机侧下部法兰2.5*10-9mbar.l/s,C给水泵密封水端部侧上部法兰2*10-9mbar.l/s,C给水泵密封水端部侧下部法兰5*10-10mbar.l/s,第一排#1换热单元内部西侧第4-5片换热管束之间焊缝,泄漏异常。第二排#7换热单元内部东侧第1-2片换热管束之间焊缝,泄漏异常。第二排#5换热单元内部西侧第4-5片换热管束之间焊缝,泄漏异常。第一排#2换热单元外部东侧第4-5片换热管束之间焊缝(已做标记),泄漏异常。第一排#3换热单元外部东侧第1片换热管束南端焊缝,泄漏异常(已做标记)。第一排#1换热单元内部西侧第4-5片换热管束之间焊缝,泄漏异常。

通过对#10机组真空系统的全面检测,发现机组泄漏较为严重的部位为低压缸东南侧安全门,低压缸西北侧安全门,低压缸前汽封,#5低加事故疏水调整门前手动门下部法兰,A给水泵密封水法兰,B给水泵密封水法兰,C给水泵密封水法兰。

3.3 结论及建议

在机组停机期间,调整低压缸轴端汽封间隙或更换汽封片,减小低压缸汽封泄漏量。对低压缸安全门(西侧),低压缸结合面(东南侧)(西北侧),低压缸前汽封,#5低加事故疏水调整门前手动门下部法兰,A给水泵密封水法兰,B给水泵密封水法兰,C给水泵密封水法兰等泄漏部位进行仔细检查,严格按照检修工艺进行更换,封堵。建议在停机过程中,将真空泵继续运行,组织有关人员对空冷岛进行全面巡查。建议在运行期间,选取较低环境温度,稳定负荷工况下,投运一台真空泵,密切观察真空变化情况。建议做机组真空严密性试验时,注意将负荷维持在80%以上,保持主汽流量稳定不变;维持凝结水箱水位稳定,空冷风机在手动控制下全部全速运行,同时要求环境条件稳定,且在较低环境温度下进行。

4 结语

①由以上理论分析和试验结果可以得出,通过对#10机组真空系统的全面检测,发现机组泄漏较为严重的部位为低压缸东南侧安全门,低压缸西北侧安全门,低压缸前汽封,#5低加事故疏水调整门前手动门下部法兰,A给水泵密封水法兰,B给水泵密封水法兰,C给水泵密封水法兰。

②在机组运行中都把真空系统严密性作为重要的考核指标。以往因缺乏先进的检漏手段,无法找到确切的漏点,曾经是该题目长期得不到解决的重要因素。采用氦质谱检漏创新技术后,运行实践表明,发现漏点已不是解决题目的要害,从而保证机组真空严密性达到合格的水平,从根本上消除泄漏造成的危害。氦质谱检漏仪用于检漏,它性能稳定、灵敏度高,是真空检漏技术中灵敏度最高,用得最普遍的检漏技术。

③以大唐太原第二热电厂300MW的10号汽轮发电机组为例,所分析的真空系统检漏结果对同类中间再热大功率机组也有参考价值。

摘要：氦质谱检漏仪是用氦气为示漏气体的专门用于检漏的仪器,它具有性能稳定、灵敏度高的特点。大唐太原第二热电厂10号机组利用氦质谱检漏仪进行真空检漏,找出泄漏部位,以便采取措施进行细致的封堵处理,并做真空严密性试验,检验其是否达到合格水平。

关键词：氦质谱检漏技术,真空系统检漏,真空

参考文献

[1]冯丽丽.大型电站直接空冷凝汽器传热性能实验研究[D].华北电力大学(北京),2006.

[2]王强.提高凝汽器真空方法及措施的研究[D].华北电力大学(北京),2004.

[3]魏小兵.凝汽器真空影响因素分析与提高真空的对策研究[D].华北电力大学(河北),2008.

检漏系统 篇2

常贵宁

（胜利油田油气集输总厂科技信息中心）

摘要：胜利油田油气集输总厂管理有3条输油管道，分别为孤罗东、孤永东和东辛线。输油管道检漏系统于2001年前后投入运行，至今一直长周期运行，在生产中发挥了重要的、不可替代的作用，减少了管道被盗次数和泄漏损失。在8年多的研究与推广应用过程中，解决了系统运行中出现的多项问题，如误报多、灵敏度低、小流量泄漏不报警等，也走了一些弯路，如超声波流量计废弃、次声波检漏系统试验失败等。

关键词：输油管道 泄漏监测 检漏系统

胜利油田油气集输总厂管理有3条输油管道，孤罗东输油管道为孤岛首站—集贤站—东营原油库，两段管道分别长42公里、32公里；孤永东输油管道为孤岛首站—永安站—东营原油库，两段管道分别长32公里；东辛线输油管道为东营原油库—二号站—三号站—四号站—101油库，全长75公里。3条管道年输送原油4000万吨。

孤罗东、孤永东输油管道检漏系统2001年投入运行，东辛线输油管道检漏系统自2002年7月开始投入运行，至今一直长周期运行，在生产中发挥了重要的、不可替代的作用，减少了被盗次数和泄漏损失。在8年多的研究与推广应用过程中，解决了系统运行中出现的多项问题，也走了一些弯路。现把经验教训进行总结，以供同行参考。系统介绍

3套检漏系统均采用“负压波”技术原理进行泄漏监测和定位。泄漏的发生自然造成泄漏点压力下降，这种压力下降会沿着管道向两端传播，传播的速度等于当地声速，也跟水击波相同，所以，很多场合俗称“压力波”或“负压波”。泄漏点离哪个站更近，站上的压力变送器就先采集到压力下降，检漏系统通过对比这种时间差，根据公式就能计算出泄漏点的位置。

检漏系统应用了小波与相关相结合的数据处理定位方法，有机地将小波跟相关定位方法结合起来，首先用小波消除噪声，再用相关分析实现自动定位，通过小波和相关两种数学处理方法的综合利用，提高了灵敏度和定位精度，最大限度地减少了误报。

在初期安装的硬件到现在还是使用，即“工控机＋采集卡”模式，采集管道进出两端的压力、温度、流量数据，压力、温度模拟信号采用研华PCL818LS，流量脉冲信号采用研华ADAM4080计数模块，运行基本稳定可靠。2 出现问题

2.1 误报问题

总厂检漏系统在2001年～2002年应用初期，系统存在“误报多、故障率高”等问题，严重影响了使用效果，误喊“狼来了”多的后果就是严重降低了用户的信任程度，使生产管理人员出现怀疑、排斥的态度。针对系统自动误报多问题，自主开发了历史数据分析定位软件，并配置了专职数据分析员，当系统自动报警后，监控人员把检漏系统采集的历史数据调出来拖动“压力下降拐点、上升沿”曲线，再由软件计算出造成压力波动源的位置，从而大量排除了误报。

2.2 小流量偷油报警问题

管道在建设时中间站都没有流量计，检漏系统只是靠压力波来检漏，实践中发现存在只能检测较大的泄漏（瞬时泄漏量大于管道瞬时输量1%），而且由于定位误差，难以分清距离站很近（1公里以内）的泄漏或站内操作。2004年、2005年，在两座中间站的进出站都安装了容积式流量计，使用效果非常好，使检漏灵敏度大大提高，能够检测出瞬时流量为管道输量0.2%的一些小量盗油和穿孔渗漏。

在根据两端瞬时流量差检漏时，流量计的重复性的高低决定了检漏的灵敏度。为减小流量计的误差，一是采用高精度的流量计，二是采取措施提高流量计的检定精度。英国ATOMS公司的张君博士曾指出：“检测到比仪表误差更小的泄漏是可能的”，她在现场试验中曾用准确度1%的流量计检测到瞬时泄漏量为0.5%总流量的泄漏。当然，对于靠脉冲计数的流量计而言，这还与累积时间有关，累积时间越长，灵敏度越高。

图1为孤永东管线永安-东营段，管道瞬时流量为950 m3/h，流量出现分流3m3/h，而压力没有任何异常。实际跑油位置距永安站1km。

图1 小流量泄漏分流图

2.3 小流量偷油定位问题

依靠瞬时流量对比的办法不能定位，即小流量（<瞬时流量1%）泄漏时，压力传感器没有反应而使系统不能定位。此时，我们可以依靠上下游流量的变化趋势来判断泄漏点在管道上的位置。根据经验，泄漏发生后，上游流量增大或不变，下游流量肯定减少。如果泄漏点在管道中后段，上游流量不发生变化，只下游流量减少。一旦上游流量趋势上升，则说明泄漏点距离上游较近。

图2为集贤到东营段泄漏引起流量变化趋势图，流量分离30 m/h，跑油点距离首站5公里处。

3图2 泄漏引起流量压力变化趋势图 几点教训

3.1 超声波流量计报废

为了提高泄漏监测的可靠性，2002年，首先在永安站进站安装了一台美国康创超声波流量计，它是一种外夹式传感器，不用动火，安装方便，但是实践效果很差，采集的瞬时流量波动很大，甚至超过了10%，使其数据失去对比意义。

3.2 次声波检漏系统的试用与失败

为了解决小流量泄漏的定位问题，2006年，又引进了所谓“次声波测漏系统”，并进行了放油试验，但是使用效果不理想。这是一种依靠检测泄漏时产生的声波来实现泄漏定位的，不需检测流量信号。试验及后期应用证明，它只适合检测较大（瞬时泄漏量大于管道瞬时输量5%）的突发性泄漏，定位误差跟压力波法相当，没有实用价值，现已基本废弃。结论

4.1 “压力波＋流量”实时对比分析的输油管道检漏技术是目前最成熟可靠的泄漏监测定位方法； 4.2 流量信号在泄漏监测中有着重要的作用

流量数据分瞬时流量和累计流量。瞬时流量的实时对比分析报警以及累计流量的输差对比，可以提高系统灵敏度、减少误报。瞬时流量的采样周期最好是每秒10次，累计流量一般每分钟采集一次即可。输油流量计有很多种，这里推荐两种：容积式流量计和质量流量计。最常用的是容积式流量计，如腰轮流量计、刮板流量计，其次是质量流量计。

4.3 强调“人机协作”的重要性

我们提出“人机协作”的概念，即提倡有专职人员监控分析数据。由于目前泄漏监测系统都是基于监测工艺参数分析判断出泄漏发生的，数据采集的误差不可避免，希望靠电脑软件完全自动报警是不现实的，也是不必要的。软件的智能分析永远跟人脑之间存在差距，软件自动报警的灵敏度设置跟灵敏度之间也存在矛盾。因此，应该由系统采集数据，系统自动报警灵敏度设置尽量高一些，提醒监控人员进行分析，从而会大大提高灵敏度，提高运行效果。同时，生产调度人员 信息互通，便于指挥协调生产。

4.1 检漏系统应该独立于SCADA系统

鉴于检漏系统对于保障管道正常安全运行的重要性，以及在仪表选型等方面各有侧重，检漏系统应该独立于SCADA系统，压力传感器、控制器、电源等都应单独设计，温度传感器可与SCADA系统并采，用模拟量“一分二”隔离模块（如上海工业自动化仪表研究所生产的隔离式安全栅EX8035），流量计发讯器则可使用数字量“一分二”隔离模块EX3053。

参考文献 王海生,王桂增, 输油管线实时泄漏检测系统,油气储运,2001年12月 2 输油管道检漏系统研究报告

胜利油田油气集输总厂

2002.6 3 常贵宁

张炯

输油管道检漏系统设计，石油规划设计，2008.1

检漏系统 篇3

1 检测方法

铁路系统供热管线漏水检测通常采用音听、相关仪检漏、红外热像三种方法。

1.1 音听法

音听法就是使用专业的检测设备(俗称“听漏仪”)对地下管道泄漏声音信号进行采集、放大、分析、处理来判断和确定漏点的一种检测方法。由于在一定的压力条件下，地下管道发生泄漏时漏点会形成一种射流状态，当水喷射到土壤或周围介质时，泄漏声音就会在管道和周围介质中产生振动波。音听法正是通过检测这种声音信号确定漏点的位置。

1.2 相关仪检漏法

相关仪检漏法原理：当压力管道发生泄漏时，泄漏水的噪声会沿着管道向两端传播，由于到达管道两端传感器的时间不同，故而存在时间差，若给定已知管道长度和管径就可以得知声音在管道中传播的声速，然后将计算出的时间差和在管道中传播的声速代入计算公式，就可以计算出漏点的位置。

由此看出，用相关测漏法在测试漏点时，只需要将管道的长度、管道材质、管径3个参数输入到仪器中，仪器就会自动的计算出漏点的位置。该检测方法检测速度快，测试精度高，不受外界干扰信号的影响。

1.3 红外成像法

红外成像法就是利用漏点附近产生的温度变化，检测到红外信号的异常反应和变化来判断漏点位置的方法。其优点是不受测试距离的影响，携带方便，检测范围和应用领域广泛;缺点是若周围热源多，则定位误差大，受深度限制。

2 热网失水控制流程

热网失水控制流程可指导检漏人员科学、合理地进行管网失水的控制，确保在任何环境和条件下能够有效控制失水，准确地检测漏点。热网失水控制的过程中，不仅要了解和掌握管网补水量的变化、补水时段的异常，而且要熟悉管网图纸、压力、走向、补偿器位置、类型、甚至还要熟悉自应力平衡阀类型等等。失水控制流程如图1。

3 供热系统应用效果

2011年12月，公司委托北京沃尔斯新技术有限公司的检测人员对局管内某站段供热管网失水严重的两个站区进行了重点检测。检测前当前平均日失水率为18%，即日失水量为2816t，每小时失水量量高达117.3t。通过15天检漏人员的检测，共测出漏点56处，经开挖、修复系统节约失水量73t/h，折合采暖期失水量262800t。按当地平均软水单价约10元/t，年节约费用262.8万元。

3.1 检测前后的失水量分析

通过检测前后的失水量与失水率分析，可以看出本次检漏的效果非常明显，失水量比检测前下降了73t/h，失水率下降了11.2%。尽管没有完全达到住建部要求的2%失水率指标，但解决了管网泄漏的问题，其他失水主要是人为失水造成的。

3.2 泄漏原因分析

通过对泄漏数据的分析，可以看出该公司热网泄漏的主要原因是由弯头、直接头、补偿器、腐蚀造成的，分别占漏点数量百分比为弯头35.71%、直接头33.91%、补偿器21.43%、腐蚀8.93%。这说明今后在热网维护维护过程要重点加强这些薄弱环节的巡检和检漏。

3.3 成本效益比分析

本次检测共投入检漏设备成本37万元，获取经济效益262.8万元。根据成本效益分析比计算公式计算得出：B:C=262.8/37≈1:7，即经济效益收益率为700%。同样，我们可以计算出投资回报期为1.8个月。

4 结语

检漏系统 篇4

1 检漏仪的发展状况

随着漏损的不断增加，应用预定位技术―听音棒，解决漏损问题已经不能满足社会发展的需要，人们对检漏速度和检漏质量的要求越来越高，随之产生了检漏仪。目前国外品牌的检漏仪主要有日本富士检漏仪，英国雷迪检漏仪和德国SEBA检漏仪，国内生产检漏仪的厂商主要有哈尔滨无线电六厂、扬州西蜀仪器厂和扬州捷通仪器厂。我公司近年来引进的检漏仪主要是德国SEBA检漏仪。从德国SEBA检漏仪的发展来看，从原来的模拟信号处理发展到现代数字信号处理。数字型号的检漏仪其中以德国SEBA的HL5000检漏仪为代表，它是采用数字信号处理，具有数字频率分析p数字滤波p瞬时值和最小值记录及区分漏水与短时用水地连续监测等功能，只有数字化的仪器才能实现，这使得其抗环境噪声干扰能力大大增强。

2 HL5000检漏仪主要功能

2.1 HL5000检漏仪配有音量与扩音的双向调节功能。每一位使用者可根据所需来调节适宜的音量。扩音值有8个刻度，在每次检测时，应选择中等值3或4为佳，选好后对目标管线进行检测，这时在主机显示屏上会出现水平显示条，可以显示被扩漏点声响的瞬时之和最小值，其中瞬时值就是显示的外界噪声变化，最小值则是捕捉地下发出的持续噪音的变化，根据泄漏噪音应该是连续的声音信号的原理，因此可以把最小值作为真正的漏水声，因此我们在检测漏水时主要以最小值为准，观察最小值水平显示条的长短变化和数值变化，当检测到某点的最小值的水平显示条最长和显示数值最大时，则此点基本上可以判断为漏水点。

2.2 HL5000 检漏仪提供了多种组合滤波选择功能。检漏人员可以根据管道材质，土壤特性和传感器进行最佳选择。可供选择的频率有九个，分别是:70HZ、106HZ、160HZ、240HZ、360HZ、540HZ、800HZ、1200HZ、1800HZ。对于经验丰富的检漏人员，也可选择组合滤波，通过选择与漏水声相匹配的频率，以增强仪器抗干扰能力。一般来说，松软的土地，选择的频率范围是70-360HZ，硬化较好的路面选择的.频率范围是240-540HZ，在塑胶或低工作压管线检漏，选择的频率范围是70-240HZ，直接用接触式传感器检漏，选择的频率范围是540-1200HZ，电力管线或电力设备会产生300HZ以下的低调波回路声，因此检漏时周围有电力管线干扰的可把频率选择240HZ或360HZ以上的频率组合，避开此波段干扰。以上这些波段可任意组合，可组合多种滤波范围，比档位滤波的可选性大，滤波范围更宽。HL5000检漏仪还具有频率分析功能，能自动提示所听漏水声的频率，从而为使用者适时选择滤波范围提供了帮助。使用者最终选择决定选用哪种滤波波段频率。一般而言，用地面传感器测量时用低频波段，按键接触式传感器用高频波段。若测量不成功，调到更宽波段，以防止漏点声响被过滤。

2.3 HL5000检漏仪具有连续监测功能。原理是:设定好测量时间后，启动定时测量，主机液晶显示屏上以图标形式显示在设定的时间段内测定的该管道声响。此方法主要适用于小区分户的测量，区分漏水和短时用水。当进行小区排查时，发现分户自来水管道有漏水异常时，将传感器固定在管道上，设定时间后启动定时测量，测量结束，液晶显示屏上会显示声级曲线。如果声级曲线是直的，则说明此管道有漏水存在，反之有凹的声级曲线，则说明不存在漏水，是用户用短时水情况。这种方法的最大优点是不用人工长时间监听，节省了检漏人员的耳力。

3、HL5000数字检漏仪的优点缺点。

3.1 具有携带轻便，外形好看颜色醒目，触摸时按键手感舒服，可视操作与耳机监听相结合，有效的保护了各种噪声对检漏人员的耳朵损害，操作简便设计更加人性化。

3.2 扩音显示、柱状图测量显示和连续监测显示，具有较强的直观性，更加适用于刚从事检漏工作的人员，通过判定最小值的办法便可测出漏水点的位置，简单易学，最大限度的节省了检漏人员的人力。

3.3 具有较强的数字滤波功能，抗干扰能力强，可以自动滤波，也可选择组合滤波，可选择的频率较多，适合在干扰较大的地方使用。

3.4 传感器连接插头易松动固定不牢。

3.5 显示屏有时会出现死机状态，必须按开关键重启才能恢复正常。

4 、应用案例分析。

我们对德国HL5000型检漏仪和原有设备德国HL90型检漏仪的配合使用作一对比，效果显着。以下我就对在检漏中遇到的难点，疑点，结合该仪器发挥的主要作用，对漏点情况加以分析，提供给大家。

4.1 我市黄河大桥收费站在6月发生了一次DN1200的管道漏水，具体情况如下:我们到达现场后发现，此次漏水面积非常大，约在300米*20米的矩形范围内，此收费站过往车辆较多，外界环境噪音较大，管道材质为水泥管，管道埋伏有六七深，附近没有任何阀门，无法采取阀拴听音和相关分析，因管道较深，管线定位仪也无法检测到泄漏管道的准确位置 ，漏点具体位置很难判定。我们通过对现场情况的认真分析和研究，立即制订检测方案，决定同时使用HL5000型检漏仪和HL90型检漏仪对该段漏水区域进行大面积的路面听音检测，使用HL90检漏仪对该段漏水管道检测时，无法捕捉到漏水信息，无法确定准确漏水点位置。利用HL5000检漏仪，在漏水区域内进行大面积听音，使用扩音显示和柱状图形显示，对瞬时值和最小值进行观察分析和数据对比，并通过选择组合滤波70-106HZ，106-360HZ 频率范围，滤掉外界环境噪声干扰，很快定出漏点位置。经开挖后状态如下:管道埋深6.7米，管径为DN1200mm水泥管道，漏点为水泥管道承接口处漏水，漏水口朝下方，周围泥土被冲出地面，路面下方已空，形成水包漏水口的现象，漏量约为100立方米/小时。

4.2 ，我们对农业路与经七路南100米的网通家属院排查时发现其观察表与分表总数对不住，每月相差近千吨水，经过对每户的管道进行检测时，发现有两处管道有异常，这时我们把传感器固定在其中一管道上用连续监测功能进行分析，我们设定了3分钟定时测量，测量完后，观察液晶显示屏上图标显示为凹形声级曲线，由此可判断是短时用水造成，此疑点排出。我们又把传感器固定在另一异常管道上监测，开始我们同样设定了3分钟定时测量，测量完后，发现液晶显示屏上的图标显示为直形声级曲线，我们又用同样的办法设定了10分钟的定时测量，其结果同上图标显示还是为直形声级曲线，通过测量我们判断此管段有漏水存在。随后我们通过进一步的调查，用路面音法和钻探定位法，定出漏点位置，经开挖漏点准确无误，漏点处为进住家户DN50管道的上翻弯头承接口开裂。用区分漏水和短时用水连续监测功能大大节省了检漏人员的耳力，同时有效的避免了噪声对检漏人员身体健康的损害。

5、结束语

检漏系统 篇5

SF6气体无色,无味,常温下无腐蚀性的惰性气体。SF6具有优异的灭弧和绝缘性能,在同样条件下,其绝缘能力是空气、氮气的215倍以上,灭弧能力更是空气的100余倍,因此在电力系统中的应用越来越广泛[1]。但由于设备老化而导致泄漏时有发生,常规检漏方法有:包扎法、刷肥皂泡法、定性定量检漏仪法等,这些方法都需要停电作业,不仅工作量大,而且很难精确定位漏点。

本文根据实际需要设计开发了一种基于红外图像的高效、可靠的检漏定位系统,利用本系统对现场红外视频图像进行采集,通过帧间差分和局部熵差相结合的算法实现对泄漏点的检测和定位。

1 系统工作原理及组成

1.1 系统工作原理

SF6对从地球表面反射的红外辐射具有极强的吸收能力,利用此特性可以使通常不可见的气体泄漏在红外探测器及先进的红外探测技术的帮助下变得可见。本系统就是利用红外成像系统将不可见的气体泄漏成像,对SF6设备进行非接触、实时远距离监测,快速、准确地查找SF6气体的泄漏点。

由于系统所需图像的数据量较大,对运算能力有较高的要求,要实现系统的主要功能,必须选用合适的硬件处理系统,同时还要配以高效的算法。DSP能实现高速图像的实时处理,但目前国内同类样机中大多采用单片DSP芯片进行算法处理,对于处理完成的结果无法保存和显示,必须借助PC机来完成。为了满足系统的独立性及便携性的需求,采用TI公司的DSP芯片TMS320C6416进行系统算法处理,系统的控制显示功能由三星公司的基于ARM11核的控制芯片S3C6410来完成,软件系统则采用Win CE 6.0嵌入式操作系统。这样不仅满足了算法运算处理能力和控制功能的要求,同时提高了系统的集成度[2]。

1.2 系统组成

TMS320C6416是当前单片性能突出的32位数字信号处理器,工作主频高达1 GHz,支持8条指令并行执行,定点处理能力最高到8 GIPS。为使数据能保持对超快速DSP内核的供给,TMS320C6416采用了两级超高速缓存器。其片内资源主要含有增强型直接存储器访问(EDMA)控制器、外部存储器接口(EMIF)、主机接口(HPI)等。其中高速64 bits宽度的EMIF接口,最高吞吐能达到1 064 MB/s。

三星公司的S3C6410是一款低功率、高性能的RSIC微处理器。其稳定工作频率为667 MHz,128 MB DDR内存,256 MB Nand Flash和1 MB Nor Flash。S3C6410包括很多硬件功能外设:Camera接口,TFT 24bit真彩色LCD控制器,32通道的DMA,SD Host和高速MMC卡接口等。

由常温下SF6气体光谱透过率可知,SF6气体在红外有一个以波长10.56µm为中心的吸收带,因此本系统采用非制冷长波红外(8∼12µm)探测器进行成像。探测器信号输出为标准的PAL制式信号,采用解码芯片TVP5150将其转化为数字信号提供给DSP进行处理。采集进来的数字信号按奇、偶场分别存储,并将存储设计为乒乓结构,使得DSP的读取操作可与存储体的写入操作同时进行。

对TMS320C6416可配置两个视频口,分别作为视频数据采集口和TV信号输出口,以便连接监视器或数据采集卡进行其它操作。而通过HPI口也可将视频信号送往S3C6410的LCD控制寄存器,从而可以用LCD进行现场显示。具体系统组成框图如图1所示。

2 检漏定位算法

2.1 算法基本原理

一般地,SF6气体的泄漏是一个渐变微弱的过程。为了把微弱变化的目标提取出来,本系统在对目标红外图像进行处理时采用帧间差分和局部熵差相结合的算法的检漏定位算法。

帧间差分法是利用图像序列中相邻帧图像之间做差来提取图像中的运动区域。首先将几帧图像校正在同一坐标系下,然后将同一背景不同时刻的两幅图像进行差分运算,在差分图像中,灰度不发生变化的背景部分被减掉,相对运动变化的目标就会被提取出来。通过阈值来提取序列图像中运动变化的区域,第k帧图像的灰度值Ik(xi,yi)和第k+1帧图像的灰度值Ik+1(xi,yi)之间的变化可用一个二值差分图像Df(x,y)表示:

式中:(x,y)为运动渐变目标在图像空间中的位置,T为阈值。帧间差分法对场景中的光线渐变不敏感,检测有效且稳定,但一般不能完全提取所有相关的特征像素点,在运动变化的实体内部容易产生空洞现象,难以获得运动目标的完整轮廓,检测的目标位置也不精确[3,4]。

信息熵是表征信源本身统计特性的一个物理量,是信源平均不确定性的度量.是从整体的统计特性上对信源的一个客观的描述。将信息熵引入图像处理中就是用熵决定一个合适的阈值将序列图象中形成的差分图象分割为目标和背景,使目标和背景的信息量取得最大值。

设f(x,y)为图像中的点(x,y)处的灰度,显然f(x,y)>0,对于一幅M×N大小的红外图像,定义[5,6]:

式中:Hf为该图像的熵,Pij为某一灰度值在区域内出现的概率,如果对图像的某一局部计算熵值,即可得到局部熵。图像中定义的局部熵反映了图像灰度的离散程度,在图像灰度离散性较大的地方Pij较小,局部熵较大;图像灰度相对较均匀的地方Pij较大,局部熵小。这与图像灰度的均值无关,因此可以根据图像的局部熵把相对均匀的多目标分割出来[7]。由于局部熵的大小依赖于整个局部区域的灰度统计特性,对单点噪声不敏感,具有一定的滤波效果。而Pij的归一化处理也起到平滑噪声的作用,所以局部熵具有良好的抗噪与抗几何失真的能力[8,9]。

为了使计算速度满足实时性要求,由公式(2)定义的熵涉及到对数运算,计算工作量大,运行速度慢。可以将式(2)中的对数计算简化,通过Taylor展开得到近似公式:

由于泄漏温差的存在,漏点的信息被包含在红图热像中,因此泄漏发生前后,泄漏区域的红外图像的局部熵值将发生变化。

2.2 算法的实现

SF6现场的背景通常是相对静止的。采集一帧红外图像作为帧间差分算法的背景图像,隔几帧再采集红外图像作为当前的图像,使其与背景图像做帧间差分算法处理。根据统计差分后图像的直方图选取阈值并进行二值化处理。

如果没有发现可疑泄露点,将当前采集的图像作为更新后的背景,继续用帧间差分的方法进行检测;如果发现有可疑的泄漏点,则保留当前的背景图像,并初步确定可能的泄露点位置,以这个位置为中心取一个局部窗口,这样,尽量缩小了局部窗口的大小,使局部熵差法计算量大大减小。设局部窗口大小为M×N的红外图像K,利用m×n的计算模板A对K进行遍历扫描,根据式(4)计算图像K基于窗口A的局部熵,当扫描完成后便得到了图像K的局部熵值矩阵VK(m,n)。同理,对当前采集的红外图像L进行类似的计算,从而得到图像L基于窗口A的局部熵值矩阵VL(m,n)。最后,按式(4)计算两幅图像的局部熵差矩阵

选用∆V(m,n)作为泄漏检测和定位的诊断因子。如果局部红外图像K与L匹配得很好,局部熵差矩阵∆V(m,n)中各元素的值很小且趋近于0,则可以判定被测对象没有发生泄漏。设定阈值δ,如果∆V(m,n)中某一连续区域元素的值大于阈值δ,则可以判定被测对象在该区域发生了泄漏(可能不只一个区域)。对所有∆V(m,n)>δ的区域进行反向映射计算,求取该区域在热像图L中对应的像素位置,从而通过被测对象的红外图像与空间坐标的几何对应关系可以得出泄漏点的精确位置[10,11]。本算法实现的流程图如图2所示。

3 仿真实验结果与分析

利用本系统对可能发生SF6泄漏现场采集红外视频图像,图像分辨率为320×240。下面采用了模块化、层次化设计思想进行软件开发,运用TI公司集成开发环境CCS3.3进行了仿真实验。利用帧间差分法检测到可疑泄漏点后,运用局部熵差法算得阈值δ。通过实验设定泄漏诊断阈值δ=2.3,利用5×5像素模板算出局部熵差矩阵∆V(5,5),可检测最小精度为5×5像素大小,从而精确定位泄漏点。如图3为二值化和3×3中值滤波处理后得到的结果。对现场图像进行处理得到精确的泄漏位置后并在原红外图像中将泄漏点用小方格标记出来,如图4所示。

仿真实验结果显示两帧相减算法检测可疑泄漏点位置,只需21.7 ms,而单独局部熵差算法进行检漏需要52.1 ms。如果将两种算法结合起来,需要的时间是38.6 ms,满足25 frame/s的实际需求。仿真实验结果表明,本算法能够准确地提出SF6精确的泄漏位置。局部熵差与帧间差分法的结合有效的提高了速度。

4 结论

本文针对现有泄漏定位检测方法存在的问题,设计与开发了一个基于红外图像的SF6检漏定位系统,提出了一种基于SF6的红外图像的帧间差分和局部熵差算法相结合的检漏定位方法。在没有可疑泄露点时,系统采用帧间差分算法来进行判断,它比局部熵差法计算量小很多,这就使系统更具实时性;如果有可疑的泄露点,则通过两种算法的结合判断,缩小了局部熵的窗口,克服了局部熵差法的计算量大、处理速度慢等缺点,能够高效、准确地实现SF6泄漏点的检测和定位。同时得益于熵值的统计特性,可以有效避免由于被测对象外形不规则、表面缺陷和背景环境噪声等造成的干扰。

因本系统硬件上采用了DSP+ARM,不但可将实时的红外视频图像在任何标准的显示器上显示,也可在系统自带的LCD上显示,方便灵活,易于控制。本系统不用将被检测设备停止工作,便可实时地获得SF6泄漏视频图像,能够检测出微量SF6的泄漏,准确地找出泄漏位置,不仅可节省时间及人力资源,还可降低SF6气体的购买量。此外,本系统也可适用于在对应红外波段能成像的其它气体的泄漏检测。

摘要：设计与开发了一种基于红外图像的SF6气体检漏定位系统。本系统利用TMS320C6416高速图像处理能力及其灵活可配置的视频端口,结合S3C6410强大的控制能力,对可能发生SF6泄漏的现场进行红外视频图像的实时采集,利用帧间差分和局部熵差相结合的算法对泄漏点进行检测和定位。仿真及实验结果表明,该算法不仅克服了帧间差分法检测位置不够精确和局部熵差法计算量大的缺点,同时还有效的降低了诊断过程中被测对象的外形、表面缺陷和背景环境的噪声等影响,能够高效、准确地实现SF6泄漏点的检测和定位。

关键词：检漏定位,红外图像,帧间差分,局部熵差,SF6气体

参考文献

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检漏系统 篇6

1 铁路的供水特点和漏损情况

在供水方面, 铁路供水和市政供水存在着非常明显的差异, 城市供水呈现出了区域性的供水特点, 而铁路供水通常都是为铁路沿线各个单位提供相应的供水服务, 一般情况下铁路供水呈现出带状的分布趋势, 这种供水形式也使得整个单位所占用的管网面积比较大, 管网运行中的资源损失较其他方式要更大, 巡查过程中需要很长的周期, 严重的影响了工作效率, 此外, 在管理的过程中也没有丰富的经验, 专业队伍建设方面还存在着十分明显的不足, 这也成为了漏损状况出现的一个非常主要原因。

如果站在理论的角度上来说, 解决铁路的实际供水问题, 降低漏损危害的方法是多种多样的, 但是很多措施在执行的时候会受到很多因素的影响, 其可行性较低。铁路供水量不是很大的用户在地域的分布上呈现出非常强的分散性, 水源经常需要采取一定的方式来重新寻找和开辟, 这种供水方式和需水量之间无法相适应, 同时在供水的过程中也会产生非常高的费用, 由于用户分布集中性差, 所以实现集中处理的难度也大。其次是铁路的排水系统分布也比较分散, 在回收的过程中只能应用于较小的范围, 而且还要保证有充足的资金支持, 所以使用先进的技术, 建立一个完善的队伍和机制也是解决铁路水资源供需矛盾最为有效的短期途径。

最近几年, 铁路部门非常重视对漏损危害的控制, 相关责任人也不断的引进一些先进的技术和设备, 这些因素的改进使得铁道部门的节水效果得到了十分明显的提升, 很多地区的铁道部门也开始使用PE和PPR给水管网, 同时还配合了相关仪器对漏水现象进行仔细的检查和探测, 这样就很好的解决了水资源浪费的问题。

2 常见的几种检漏技术应用范围

2.1 声学检漏法, 这种方法大体上可以分成两大类, 一类是听印法, 一种是超声检漏法, 这种方法主要是使用在压力系统运行中出现内部液体泄漏或者是非压力状态下测试供水系统内部密封性这两种情况中。

2.2 气泡法。

这种方法通常也被人们称为皂泡法。在应用中是将充满空气且密封性良好的容器放置在一个干燥的环境当中, 同时在其表面涂上适量的肥皂水, 这样就可以有效的检查出系统的漏气现象, 这种检测方法对温度没有特殊的要求, 无论是在高温条件下, 还是在低温条件下都可以体现出非常好的效果。

2.3 放射性气体示踪检漏法。

这种方法主要的操作步骤就是将放射性示踪气体放置到一个检测容器当中, 在放置了一段时间之后, 马上将容器中残留气体吹净, 最后一步是将容器放在辐射探测器当中, 然后对放射性示踪气体的强度进行详细的检测, 从而也就能够检查出系统具体的漏气情况买这种方法在使用的过程中也存在着非常强的局限性, 一般情况下它只适合使用在漏孔比较小的隐患检测, 而对于漏孔比较大的情况无法对其进行有效的检测。

2.4 其他方法。

除了以上三种方法之外, 目前其他比较常用到的检测方法有氦质谱仪无损检漏法、荧光法、高频火花检漏法、卤素检漏法、氨检法 (显色检漏法) 、气敏半导体检漏法 (应用较为广泛) 以及渗液法 (最原始最简单) 等几种方法。这些方法每一种各有优缺点, 且应用范围各不相同, 应用过程中需要分清情况合理选择。

3 相关仪在不同铁路管线漏水探测中的应用

3.1 金属管线。

金属管道是铁路供水管网的最主要组成部分。这种类型管道相对于其他类型管道而言具有强度较高、承受压力较强的优点。但是由于是金属性质, 因此也不可避免的存在易腐蚀的缺点。在金属管线中运用相关仪进行检测能够取得非常好的效果, 主要是因为金属的传播性能比较好, 相关仪在采集噪音信号过程中能够采集到较为清晰的峰值, 整个测试结果相对比较准确。

3.2 非金属管线。

非金属管道由于具有较好的抗腐蚀性, 且耐压性也比较好, 使用年限相对于金属管线而言更长, 因此也是城市供水管网中使用较多的一种管道类型。但是, 相对于金属管道而言, 非金属管道的漏水噪音传声性比较差, 传播距离比较短, 在检测过程中, 传感器能够接收到的信号频率比较低, 相关仪检测时难度较大, 检测效果比金属管线要差。

3.3 大口径管线。

这种管线类型同样属于金属管线性质, 但是其管道的口径比较大, 在漏水出现后噪音的传播能力比较弱, 传播距离相对比较短。这种管道类型在使用相关仪测试过程中要非常讲究传感器的放置位置, 应尽量靠近漏水点并做好排除外界干扰的工作, 才能确保测试结果的精准。

4 相关测试实例分析

4.1 测试现场一 (双漏点) 。

某铁路线上一条管径为DN250mm给水管线怀疑有漏水, 两消防栓之间长700ITI, 采用Leak-finder相关仪进行相关定位, 结果出现两个明显的峰值, 判断是双漏点, 开挖后验证误差为50cm。

4.2 测试现场二 (UPVC管线漏水探测) 。

某铁路地区有条管径为DN300mm、管道总长300m的UPVC管线怀疑有漏水, 采用Leakfinder SN关仪进行相关定位, 将泄漏噪音进行放大倍增处理, 有明显的峰值显示, 判断为有泄漏, 经验证误差为70cm。供电段自从引进万能管线相关仪后, 对全段270km的给水管网进行了巡检和测试, 解决了很多环境复杂、干扰噪音大、测试距离长的漏水点, 提高了经济效益, 保证了铁路管网的正常供水。加强供水管网维护和科学检漏是铁路节水最经济易行的措施, 其关键是依靠科学的管理制度和先进的检测设备。同时, 建立专业检漏队伍, 应用科学的检测方法也是节水降耗的重要措施。

5 结论

铁路系统运行的过程中铁路供水系统所发挥的作用是不能忽视的, 为了提高铁路部门水资源的利用效率, 减少水资源的浪费, 采取有效的措施对铁路的供水管网进行检漏时当前铁路供水系统提高运行效率和运行质量的有效途径, 所以铁路的供水系统一定要引进一些先进的设备和技术, 这样才能提高检漏的整体质量, 保证铁路部门的正常运行, 提高铁路运行的经济效益。

参考文献

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[2]梁刚.水管网检漏方法及技术运用[J].科技创新导报, 2009 (8) .

检漏系统 篇7

随着国际原油价格的不断上涨,在高额利润的驱使下,不法分子疯狂盗窃原油,破坏油井动力设施,严重干扰了油田的正常生产[1]。安装防盗监测设施成为各大井场的迫切需要,目前主要采用基于GPRS技术实现的远程视频监测技术,一般采用PC作为监控终端和监控中心[2],成本较高还未普及到国内的各大油田。陕北地区的油井地理位置普遍偏远且相对集中,油井的看管还处于人工看守的状态,基本上几个井场一个人看管,工人劳动强度大,效率低,该传统的生产保障手段已不能适应日渐恶化的生产环境[3]。本文针对处于偏远山区采油井监测困难的现状,在不投入大量人力、财力的情况下,探索设计了一款井场防盗检漏监测并实时报警系统,能够实时监测石油管道的泄漏,并发出警报提醒看守人员予以处理。本文以AT89S52单片机为控制核心,以蜂鸣器为报警模块,以插入式电磁流量传感器为信号采集模块,实时将油井中原油流量信息传递给单片机,当出现管道泄漏,即与标准流量的范围不符时,蜂鸣器发出警报,提醒工作人员予以处理。该系统结构简单,工作可靠且不受被测介质的温度、压力等物理参数变化的影响,可广泛应用于油田、水利、环保污水监测等各个部门。

1 系统方案设计

伴随着现代电子技术的发展,数字式网络视频监控已经广泛应用于视频监控的各个领域,该技术通过图像可以直接判断即时发生的情况,能很好地达到监测目的[4],但该技术需要一个完整的大型系统,耗费巨大,适用于大型项目的生产场所,而对于一个小型的地形偏僻又离通信基站偏远的生产场所,用这样的技术耗资及维修成本太大。本文针对地理位置偏远但又相对集中的小型井场,设计了一款基于单片机的低成本防盗检测系统,另外如果管道损坏发生了泄露,该系统也能及时报警提醒工作人员维修,挽回损失。

本文以插入式电磁流量传感器为信号采集模块,实时将油井中原油流量信息传递给控制核心单片机AT89S52,与软件中预先确定的正常管道的标准流量值相比较,如果所测值在设定标准值的误差范围内,则蜂鸣器不会发出报警,否则报警电路发出报警。其总体系统框图如图1所示。

2 系统硬件设计

2.1 信号采集模块

本设计首先需要将所测场地正常管道中的流量测量出来,并将其作为标准流量,流量信号的采集使用MGG/KL-CC型插入式电磁流量传感器,该传感器易安装,测量精度高且不受被测介质的温度、压力、密度、粘度、电导率等物理参数变化的影响。其工作原理示意图如图2所示。

将电磁流量传感器插入到被测量管道中规定的位置,其中传感器的工作磁场强度B和两电极距离L在制造时已经确定,被测管道的内径D也是已知的。当导电流体垂直流过传感器的工作磁场时,相当于导体在磁场中作切割磁力线运动,根据法拉第感应定律可知,在导体的两端产生感应电动势E,若传感器所测流速为平均流速时,则被测管道的流量为:

undefined(米3/小时)

由此可见,电磁流量传感器的输出电动势大小即可反映管道的流量[5]。由于实验条件有限,插入式电磁流量传感器并未安装到管道中,而是根据其工作的输出范围,对整个系统进行设计调试。

2.2 信号调理模块

由于传感器的输出信号比较微弱且易受干扰,本设计采用集成运放LM324对信号放大,LM324是带差动输入功能的四运算放大器,采用行业标准的引脚排列,输入端有静电保护功能且价格低。为滤除干扰提高信噪比,本设计在放大电路后端加上了二阶低通滤波电路。

2.3 主控模块

本设计采用AT89S52单片机作为主控芯片。该芯片算术运算功能强,软件编程灵活、自由度大,可用软件编程实现各种算法和逻辑控制,并且其功耗低、体积小、技术成熟、成本低,产品性价比高[6],满足系统的设计需求。本系统中主控芯片AT89S52不断检测插入式电磁流量传感器传过来的信号,并将流量信息送显示模块显示,同时与所设定的标准流量进行比较,若与标准流量的范围不符时,蜂鸣器发出警报,提醒工作人员予以处理。

2.4 显示及报警模块

本设计显示部分采用8段共阳极数码管7SEG-MPX4-CC,数码管时刻显示当前管道的流量。采用蜂鸣器作为声音报警模块,由于蜂鸣器的工作电流比较大,单片机的I/O口往往无法直接驱动,所以蜂鸣器前面加三极管来放大电流,其电路如图3所示。

3 系统软件设计

本设计软件部分采用模块化设计,通过Keil公司开发的uVision3编译器用C51语言[7]编写,主要由主程序、流量数据采集子程序、管道泄露判断与报警子程序等组成,其主程序流程如图4所示。

4 结束语

本设计主要针对处于偏远山区采油井监测困难的现状,在不投入大量人力、财力的情况下,探索设计了一款井场防盗检漏监测并实时报警系统,本系统以AT89S52单片机为控制核心,以蜂鸣器为报警模块,以插入式电磁流量传感器为信号采集模块,实时将管道中的液体流量信息传递给单片机,能够实时监测管道的泄漏,并发出警报提醒看守人员予以处理。设计的系统经仿真测试表明,实现了对流量的监测,若与设定的流量范围不符时,能实现报警,可广泛应用于油田、水利、环保污水监测等各个部门的小型部门。随着科学技术的发展,传感器对于信号的检测也越来越精确,信号的检测是本系统的重要部分,该系统具有较好的可移植性,若把传感器换成其他的诸如检测温度、有毒气体等的传感器,也可以做成其相对应的报警系统。

摘要：设计了一款基于单片机AT89S52的低成本防盗检漏监测报警系统,介绍了该系统的工作原理和设计方法。管道流量由插入式电磁流量传感器采集,信号送单片机处理并通过数码管显示当前流量,通过与设定标准流量进行比较,继而判断是否发出报警。仿真测试表明,该系统结构简单,工作可靠,测量精度不受被测介质的温度、压力等物理参数变化的影响,可以广泛用于油田、水利、环保污水监测等部门。

关键词：防盗检漏,监测,单片机

参考文献

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[6]Atmel公司.AT89S52单片机data sheet[EB/OL].http://www.keil.com/dd/docs/datashts/atmel/at89s52_ds.pdf.

检漏系统 篇8

矿井煤层气是一种优质资源,纯煤层气的热值与天然气相当,而且燃烧后很洁净,几乎不产生废气,是一种优质的燃料[1]。但我国的煤层气利用率不足很大一部分被抽放排空[2],究其原因:(1)由于煤层赋存条件和抽采技术水平的限制,我国抽采出的煤矿瓦斯中低浓度煤矿瓦斯占较大比例[3];(2)煤层气传输主要依赖管道,集输管网线路长,长期运行在恶劣的环境中,普遍存在不同程度的泄漏[4]。泄漏往往会降低管道瓦斯浓度,既对运输设备及井下作业环境造成威胁,又增加了管道传输的危险性。国内检查管道泄漏的传统方法是人工巡检[5],通过逐级对管道进行目测、听测,手感监测等手段,人工巡检依赖人员的经验及责任心,耗费大量人力物力、不但效率较,而且对较小或较隐蔽的泄漏容易疏漏,导致管道故障得不到及时处理,制约了煤层气利用。

瓦斯管网的补漏技术较成熟,但快速找出泄漏源是难度较大的技术,国内外的技术人员对集输管道检漏开展了多年的研究,也取得了一定的成果。薛大同等[6]提出预充氦背压法测得的测漏率与等效测漏率的关系,指出预充氦背压法可用于检测压氦背压法检测不到的小漏孔。刘卫平等[7]提出用差压法检测压力气体泄漏的方法,通过压力变化定位泄漏点。综上所述,在监测气体泄漏上已有很多方法在实际中应用,但大多采用便携式仪器进行测量,尚缺乏对整套管网系统实时在线监测手段。

中煤科工集团重庆研究院针对现场应用实际,研发出一套在线煤层气集输管路智能检漏系统,实时监测管路状态,快速定位泄漏区域,并通过超声波检漏仪辅助精确定位泄漏点。该系统基于抽采数据,建立管网运行模型,通过数据分析,对集输管网进行动态监测,实时提示管网泄漏、堵塞、管道断裂并联动报警,为管网瓦斯安全输送提供保障。

1 系统架构及特点

该系统通过在管路分支点布置多参数传感器,监测温度、流量、压力及瓦斯浓度变化情况,监测数据通过井下以太网传输平台实时上传到地面中心站,系统软件利用检漏判识模型对数据进行分析、处理。当判断出管网存在泄漏、堵塞时,发出声光报警信号;当判断出发生管路断裂时,通过负压调节装置将异常区域管路密闭,确保煤矿井下抽采煤层气的安全输送。泄漏判识模型可以将泄漏点定位到2个测点之间,系统同时将泄漏位置信息快速下发到井下报警设备,提醒维护人员及时处理,维护人员根据获得的位置信息,用便携式仪器对泄漏点进行精确定位,并及时实施堵漏。系统结构如图1所示。

智能检漏系统主要特点:(1)系统可实时对管网状态进行监测,既能保证对管网泄漏的及时发现,又提高了维护人员的工作效率;(2)系统可对管路的气体浓度、压力、温度及流量等多参数进行实时测量,并能自动生成报表、曲线,为判识抽放能力及效果提供依据;(3)系统可对故障类型进行判识,当判断出管网断裂时,可通过负压调节装置将异常区域管路密闭,确保管网传输安全。

2 检漏原理及检漏模型

抽采管道出现的故障主要有2种:管道泄漏和管道堵塞。根据泄漏量的大小又可细化为渗透、开孔和断裂。检漏模型是识别泄漏的关键技术,该模型建立基于流体的质量守恒、能量守恒及动量守恒。对检测特定管道以浓度、流量、压力参数的变化作为边界条件[8]。模型以特定管道压力参数变化判定管路是否发生故障,以浓度和流量变化确定是泄漏或堵塞。

当管路正常运输时,压力变化ΔP保持在一定范围内波动,相对稳定,设定这个范围为[-ε1,+ε1],其中ΔP由数学模型根据当前管道管径、摩阻系数、流量等参数在线估算,ε值与检漏率、误报率、仪表精度等多种因素有关,应根据试验确定,初步定为正常状态下压力差值的10%,根据实际情况修正。根据质量守恒原理,数学模型会在线估算流量变化ΔQ,波动范围为[-ε2,+ε2];浓度变化ΔC,波动范围为[-ε3+ε3]。管路故障判识方法为:当ΔP>ε1,管道可能发生泄漏或是堵塞;若K2>ε2或K3>ε3时,管道发生泄漏;若K2<ε3或K3<ε3,管道发生堵塞。

对整个抽采管网而言,位于工作面巷道的抽采支管路除可能发生泄漏外,还极易发生管道堵塞,而干管和主管发生的故障多泄漏。因此,不同管网区段采用的判别算法有所差别。

3 泄漏精确定位原理

泄漏检测平台实时检测管网状态,管网一旦出现异常,漏点或堵点将被定位在两个测点之间的较小范围。为实现精确定位,中煤科工集团重庆研究院研发一种适宜于煤矿井下实际的超声波检漏仪辅助定位漏点[9]。工作原理如下:根据泄漏内外环境的压力差可以将泄漏分为正压泄漏和负压泄漏,正压泄漏是容器内部压强大于外部压强时发生的泄漏,气体由系统内部向系统外部涌出,在漏孔附近气体将由系统内部的层流状态变为系统外部的湍流状态,于是产生超声波。而负压泄漏则相反,气体发生泄漏时产生超声波[10],应用中,检漏仪检测泄漏超声波,实现泄漏源精确定位(图2)。

4 检漏平台的软件设计及实现

检漏平台软件功能包含分站测点定义、管网定义,针对不同的管路算法模型的编辑和导入,管网运行状态显示、报警、联动控制、检测结果查询及报表输出等功能。

软件对管网泄漏的判断主要根据定义的管网结构逐级调用主管、干管、支管泄漏检测模型,动态分析和动态评价管网的运行状态,实现泄漏点检测和定位。执行巡检网络任务中检测到两点间流量、浓度和负压变化超过阀值时,将高亮显示异常管路,提示管网故障的类型和范围;若发生严重泄漏如断裂将发出声光报警,提示用户启动联动装置进行切断。其中,管网定义是整个智能分析调节平台运行的基础,管网定义流程入如图3所示。

5 现场试验效果

系统设计完成后,在重庆能投集团逢春煤矿进行了工业性试验。选取了一段试验管路,现场对管网参数进行了实测,并根据实际情况设置了报警阀值,通过人为设置堵塞、开孔、断裂及渗漏等故障,系统能快速准确地识别故障类型并定位故障区域。试验证明,系统在保障抽放管网运输安全的同时减少了输送管网的人工维护量,具有较好的应用前景。

6 结论

(1)管网智能检漏及定位系统通过对管道泄漏的检测,能够快速定位泄漏点,降低了维护人员的工作量,提高了工作效率。

(2)通过智能化的泄漏检测,不但可以识别管路故障类型,并且能进行智能控制,最大限度避免了管路泄漏可能产生的危险。

(3)智能管网检漏系统在监测泄漏的同时,能够将抽放参数进行实时监测,使用户掌握抽放管网的运行情况,为判识抽放能力及效果提供了依据。

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检漏系统 篇9

1 空压系统及气动机构的现实状况

江苏省110 kV及以上GIS或SF6断路器的操作机构形式较多,有弹簧机构、液压机构、气动机构、液压弹簧机构、气动弹簧机构等,据江苏省电力公司生技部最新资料统计,江苏省110 kV及以上GIS或SF6断路器共计8 703台,其中气动机构317台,气动弹簧机构470台,占整个比例9.1%,弹簧机构6 709台,占整个比列77.1%。仅2008年江苏省共淘汰气动机构69台,更换为弹簧机构,可见将来发展趋势逐步将气动机构淘汰掉。但目前江苏省气动机构的存量依然很大,仍旧运行于电力系统。作为动力机构一旦受损,则会影响整台断路器的正常运行和使用。由于气动机构能量大、无污染、成本低等特点,GIS采用空压系统,110 kV及以上SF6断路器采用气动机构。但空压系统及气动机构存在很多缺点,首先其连接元件较多,密封性要求较高,稍有漏气,即影响空压泵的频繁启动,加快空压机油的劣化,最终导致空压泵的损坏;其次GIS中断路器、各类隔离开关均使用压缩空气作为动力,一旦发生空压系统漏气,不能保证设备正常操作,带来扩大停电范围危险,降低了输变电设备可靠性。另外,尤其当GIS空压系统发生漏气时,对于隔离开关操作箱内终端电磁阀处的漏气点不易查找。

2 发生漏气时采用传统方法进行检漏

当空压系统发生频繁启动故障时,说明整个系统存在不同程度的漏气,传统做法是使用第二种工作票,采取肥皂泡法进行检漏。对于暴露在空气外表的管道连接处、表计接头、排气阀门等,通常较容易检出。但对于断路器控制箱内部的接头处,尤其是闸刀机构箱内终端电磁阀处的检漏很难操作。原因如下:

(1)检漏通常使用第二种工作票,即不停电工作。闸刀及开关机构箱属运行中设备,为有效防止误操作及人员误碰,严禁打开机构箱门[1];

(2)即使在严格监护下打开机构箱门,由于设计要求,其内部空间极为狭小,只能看到各种接触器等二次元件,空气管路终端电磁阀根本看不见,无法进行有效检漏;

(3)肥皂水是导电液体,假如不慎滴在机构箱内的端子、接触器及导线桩头上,会引起设备的误动、短路等,继而发生重大事故,故使用第二种工作票工作时,应尽量避免类似操作;

(4)由于无法检出漏气点而造成空压系统频繁启动,动作次数也从起初的每天1次,逐步增加到每小时1次。在生产管理系统中这样的缺陷一直得不到有效排除,影响了消缺率。

3 采用SF6气体检漏法进行检漏

3.1 SF6气体检漏法的工作原理

通过在空压系统中充入微量SF6气体,再利用SF6气体检漏仪进行检漏,这样就能快速精确地查找出漏点的具体位置。由于SF6气体检漏仪能有效检测出4.6 g的极微量泄漏[2],所以只需在空压系统中充入微量的SF6气体即可,而检漏仪以及SF6气体是日常生产中的必备品,解决了来源问题。

3.2 SF6气体对空压管路的影响

3.2.1 SF6气体特性

SF6气体是由化学元素硫和氟合成的一种化学气体,它比空气重5倍,常态下是一种无色、无味、无嗅、无毒、不燃、无腐蚀的惰性气体,其惰性与氮气相似[3];微溶于水、乙醇、乙醚;化学稳定性强,和酸、碱、盐、氨、水等不反应,是已知化学稳定性最好的物质之一;具有极好的热稳定性,纯态下即使在500℃以上也不会分解。具有极其优异的灭弧性能,通常用来制作大容量、高断口电压的断路器。由于SF6气体不可燃,没有火灾危险,加上SF6气体化学性能非常稳定,不会与酸、碱性物质发生变化,也不会使金属管道腐蚀,所以适用于SF6气体检漏法。而且在实施过程中,只加入微量的SF6气体,对整个空压系统,含有微量SF6气体的压缩空气,对整个能量的聚集与释放没有影响,不会对断路器或隔离开关的操作带来速度影响,即使遗留在空压系统管道中,也不会产生有毒物质危害人身安全或者腐蚀空气管道。另外,在进行空压系统漏气缺陷处理时,必须将压力释放,充入的SF6气体会随之排出空压系统。

3.2.2 温度和压力对SF6气体的影响

SF6气体在特定的温度和压力下会发生形态变化,即液化。由于空压系统的额定压力是1.5 MPa,从SF6液化温度换算程序上可看出,以室温20℃为例,SF6气体在1.5 MPa的压力下发生液化的温度是1.7℃,如图1所示。假如由于压力表上限存在误差,将压力打到1.6 MPa,如图2所示,那么在4.8℃时就要发生液化。

显然,在特定的压力下(以1.5 MPa为例),温度越低,液化温度就越低,所以SF6气体检漏法不适宜在冬季进行。

3.3 具体操作步骤

(1)准备一瓶合格的SF6气体。水分含量较高的SF6气体易引起管道内生锈,虽然系统要求定期排水,但应尽量控制水分的摄入。而断路器回收的SF6气体带有剧毒,会严重威胁到人身安全,严禁使用[4]。

(2)准备一套减压装置,一般平时用的充气装置即可[4]。

(3)打开空压机空滤装置,用一个连接到SF6气瓶的管道放置在空压机进气口,同时启动空压机,这样SF6气体就会被吸进空压机内,存入空压系统储气罐中。这时要注意,由于此时空压系统存在漏气,必须随时保证让空压泵进行补充压力,所以在操作的时候,要保证其中的一个空压泵处于运行状态。同时打开GIS终端放气阀,可选择距离空压泵最远的断路器排气阀,只要在此排气阀处检出SF6气体时,就证明整个管道中具有SF6气体的存在。需要注意的是在打开排气阀的这段时间里,要有专人来监视整个系统以及每台断路器的压力值,保证压力不会跌到闭锁值。

(4)最后利用SF6检漏仪逐一进行检漏,即能方便、快捷地检出漏气部位。

4 实例介绍

110 kV阳湖变GIS型号为ZF7-126(西高),其动力为2台空压泵的气动系统,1998年投运至今,曾反复出现空压系统频繁打压的缺陷。2008年7月,又一次报出缺陷:空压系统频繁打压,为1次/54min。现场采用常规的肥皂泡法进行检漏,对所有外接管路接头、仪表面板接头处以及排气阀等地方进行检漏,发现储气罐排气阀门处及内桥开关排气阀处存在泄漏,试着将其关闭,发现阀门拧到底依然漏气,经过询问值班员后得知,值班员在例行检查时进行空压系统排气检查后,排气阀不能正常关闭。

4.1 处理方案及过程

(1)由于储气罐排气阀已经损坏不能正常关闭,需更换处理,就意味着需要将整个储气罐的内存气体排尽,而此时整个GIS系统处于运行状态,如果将控制盘上2个出气阀关闭后进行更换处理,假如在出气阀至断路器以及闸刀机构箱的管路存在漏气,开关就会因为失去气源补充导致闭锁,存在扩大事故范围的危险。另外,在更换储气罐排气阀时还存在诸多不确定因素。综合考虑后,采用临时补救措施:即在原有排气阀的基础上再续接一个阀门,把原来的那个排气阀保持常开状态仅作为一个连接部件使用,在有机会结合停电时再进行更换处理。

(2)对于内桥开关排气阀,必须将内桥开关停运后才能进行更换处理,所以也采取临时补救措施:即将一内丝闷头暂时堵死排气阀门,并且在生产管理系统检修记录中明确注明处理情况,待有机会结合停电时进行更换处理。

(3)处理完毕后,根据电脑后台报告显示,依然存在频繁启动,启动时间稍微有些好转,即1次/65min。虽然采用肥皂泡法检测到了几个漏点,也进行了临时补救处理,但是大的漏点还是没有找到,问题没有得到根本解决。

(4)采用SF6气体检漏法进行。经检查发现了更多的漏点,检查结果见表1。考虑到是不停电工作,加上刀闸操作机构箱内漏气点处理没有备品原件,立即向上级部门报告了情况,要求尽快联系厂家进行有效解决。针对GIS的运行状况,惟有确保2台空压机能正常运行。经常对空压机进行机油的更换,保证在空压系统大修前能可靠进行压力补充。

5 保证空压机构正常运行技术反措

(1)定期排污排气,保证空压系统的畅通运行。但是在冬季尽量不进行排气,尤其对于室外的空压设备,这是由于冬季气温较低,打开排气阀时,储气罐内高压气体排出时由于汽化会导致阀门结冰,造成阀门关不死或损坏,引起漏气。

(2)定期检查空压机的运转状态,保证空压机正常运行。

(3)定期检查空压机的机油情况,油位是否合适,油质是否劣化。

(4)定期更换空压机油,尤其在空压机频繁启动后要求缩短机油更换的时间间隔[5,6]。

6 结束语

GIS空压系统及SF6断路器气动机构大部分部位发生漏气时,采用2种方法分别进行检漏操作,对比效果来看,使用肥皂泡法不能有效检出漏气点,而使用SF6气体检漏法能够快速精确地查找出漏气点的位置,给今后的针对性检修提供了有效依据,消除了在实际工作中由于不能准确查找漏点导致工作不能正常开展的尴尬情况。文中提到的方法仅仅是起到如何进行快速有效地检漏,而空压系统漏气却没有得到根本解决,除系统中密封性能老化外,系统中水分导致内部管道生锈,可能造成管道阀门堵塞、卡涩引起漏气。所以有效控制空压系统水分的进入显得尤为重要,增加水分过滤装置,减少系统中水分的进入量,既能避免锈末引起的漏气,又可以减少排污排气的工作量,真正做到降低空压系统的故障率,提高设备的可靠性。

摘要：目前电力系统高压组合电器(GIS)及部分采用空压系统的SF6断路器出现频繁打压的缺陷,在现场对如何及时有效地查找漏点也存在盲区。阐述了GIS及SF6断路器空压系统发生漏气的检查方法,通过不同方法进行实际操作,并总结了一套适合目前电力系统实际运行方式的检查方法,在发生类似故障时能及时有效快速地检查出泄漏点。

关键词：空压系统,泄漏点,检漏方法

参考文献

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