專利名稱：水下輸氣管道泄漏檢測實驗平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于管道泄漏檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種水下輸氣管道泄漏檢測實驗平臺。
背景技術(shù)：
管道輸送具有安全、經(jīng)濟、保質(zhì)、無污染等優(yōu)點，隨著海洋資源的不斷開發(fā)，海底油氣管道的各種工程逐漸增多，對于海底管道運行狀態(tài)和安全維護也日益受到人們的關(guān)注， 各種水下檢測技術(shù)不斷發(fā)展的同時，需要一種普通實驗室條件下的實驗平臺來模擬水下環(huán)境對管道泄漏進行檢測，以便對檢測系統(tǒng)進行改進以提高其性能及定位精度。現(xiàn)有水下波導(dǎo)實驗室可對海底復(fù)雜情況進行模擬，但由于水下波導(dǎo)實驗室建設(shè)成本大、工程復(fù)雜等實際情況，因此大部分普通實驗室的實驗只是簡單地在盛有水的水箱中進行泄漏檢測，以用來檢驗水下輸氣管道泄漏檢測系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。由于海流、波浪等因素的影響，水下管道將受到各種應(yīng)力；同時，由于水下管道鋪設(shè)在一定深度的海水里，將受到相應(yīng)的壓力；海底泥沙的沖擊等也會引入檢測環(huán)境的背景噪聲。因此，針對海底復(fù)雜的情況，需要一種普通實驗室條件下的實驗平臺來模擬水下環(huán)境，以達到貼近真實海底的境況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有普通實驗室實驗平臺只是簡單地在盛有水的水箱中進行泄漏檢測，以用來檢驗水下輸氣管道泄漏檢測系統(tǒng)性能優(yōu)劣的情況，提出了一種水下輸氣管道泄漏檢測實驗平臺，該實驗平臺能夠模擬實際的水下環(huán)境來進行實驗，從而真實反應(yīng)水下輸氣管道泄漏檢測系統(tǒng)性能的優(yōu)劣，以便對檢測系統(tǒng)進行改進以提高其性能及定位精度。為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案，水下輸氣管道泄漏檢測實驗平臺包括輸氣裝置、檢測系統(tǒng)、水箱環(huán)境和管道架構(gòu)；
其中，輸氣裝置包括PLC模塊、空氣壓縮機、輸氣軟管、第一氣體壓力傳感器、第一氣路單向閥、第一壓力表、第二氣路單向閥、高壓儲氣瓶、氣體輸入軟管和氣體輸出軟管；檢測系統(tǒng)包括檢測模塊、第二氣體壓力傳感器和氣體流量表；水箱環(huán)境包括隔音材料、水箱、泥沙、 第一活動支桿、第二壓力表、安全閥、隔板、第三壓力表、第二活動支桿和造波機；管道構(gòu)架包括第一減壓閥、針閥、高壓輸氣管道、固定支架和第二減壓閥；
PLC模塊與空氣壓縮機連接，空氣壓縮機通過輸氣軟管與第一氣路單向閥連接，第一氣路單向閥與高壓儲氣瓶連接，高壓儲氣瓶和PLC模塊均與第一壓力傳感器連接，第一壓力表與高壓儲氣瓶連接，高壓儲氣瓶通過第二氣路單向閥與氣體輸入軟管連接，檢測模塊與高壓輸氣管道連接，氣體輸入軟管通過第一減壓閥與高壓輸氣管道連接，第二壓力傳感器與高壓輸氣管道連接，針閥安裝在高壓輸氣管道上，高壓輸氣管道通過第二減壓閥與氣體輸出軟管連接，氣體流量表與氣體輸出軟管連接，氣體輸出軟管與隔板連接，隔板通過第一活動支桿和第二活動支桿與水箱的頂部連接，造波機安裝在水箱四周的一面，隔音材料鋪設(shè)在水箱的其余三面，泥沙鋪設(shè)在水箱的底部，第二壓力表、安全閥和第三壓力表均與水箱的頂部連接。本發(fā)明的有益效果是本實驗平臺阻隔了外界的環(huán)境噪聲，可以監(jiān)測高壓輸氣管道內(nèi)的壓力波動、輸出氣體流量變化，模擬不同泄漏孔徑大小，海浪、波流的運動，不同深度的海水所具有的壓力，以及海底的泥沙對管道的沖擊等水下環(huán)境因素對檢測性能和定位精度的影響，以便對檢測系統(tǒng)進行改進和提高。


圖1本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖中PLC模塊1、空氣壓縮機2、輸氣軟管3、第一壓力傳感器4、第一氣路單向閥5、第一壓力表6、第二氣路單向閥7、高壓儲氣瓶8、檢測模塊9、氣體輸入軟管10、隔音材料11、 水箱12、第一減壓閥13、泥沙14、第一活動支桿15、第二壓力表16、第二壓力傳感器17、安全閥18、隔板19、針閥20、高壓輸氣管道21、固定支架22、第三壓力表23、第二活動支桿對、 第二減壓閥25、氣體輸出軟管沈、氣體流量表27、造波機28。
具體實施例方式下面根據(jù)附圖詳細描述本發(fā)明，本發(fā)明的目的和效果將變得更加明顯。如圖1所示，本發(fā)明水下輸氣管道泄漏檢測實驗平臺，包括輸氣裝置、檢測系統(tǒng)、 水箱環(huán)境和管道架構(gòu)；其中，輸氣裝置包括PLC模塊1、空氣壓縮機2、輸氣軟管3、第一壓力傳感器4、第一氣路單向閥5、第一壓力表6、第二氣路單向閥7、高壓儲氣瓶8、氣體輸入軟管10和氣體輸出軟管26 ；檢測系統(tǒng)包括檢測模塊9、第二壓力傳感器17和氣體流量表27 ； 水箱環(huán)境包括隔音材料11、水箱12、泥沙14、第一活動支桿15、第二壓力表16、安全閥18、 隔板19、第三壓力表23、第二活動支桿M和造波機觀；管道構(gòu)架包括第一減壓閥13、針閥 20、高壓輸氣管道21、固定支架22和第二減壓閥25。PLC模塊1與空氣壓縮機2連接，空氣壓縮機2通過輸氣軟管3與第一氣路單向閥 5連接，第一氣路單向閥5與高壓儲氣瓶8連接，高壓儲氣瓶8和PLC模塊1均與第一壓力傳感器4連接，第一壓力表6與高壓儲氣瓶8連接，高壓儲氣瓶8通過第二氣路單向閥7與氣體輸入軟管10連接，檢測模塊9與高壓輸氣管道21連接，氣體輸入軟管10通過第一減壓閥13與高壓輸氣管道21連接，第二壓力傳感器17與高壓輸氣管道21連接，針閥20安裝在高壓輸氣管道21上，高壓輸氣管道21通過第二減壓閥25與氣體輸出軟管沈連接，氣體流量表27與氣體輸出軟管沈連接，氣體輸出軟管沈與隔板19連接，隔板19通過第一活動支桿15和第二活動支桿M與水箱12的頂部連接，第二壓力表16、安全閥18和第三壓力表23均與水箱12的頂部連接。水箱環(huán)境的水箱12是密封的，水箱12內(nèi)盛有水，其底部鋪設(shè)一層泥沙14，用于在波浪涌動時模擬海底的泥沙對管道的沖擊；水箱12四周的一面安裝造波機觀，用來產(chǎn)生波浪以模擬海浪、波流的運動，其余三面都鋪設(shè)有隔音材料11，以減少外界環(huán)境噪聲的影響。固定支架22由減振材料制成，將高壓輸氣管道21固定在水箱12的底部，從而減少管道氣體泄漏時引起的高壓輸氣管道21的振動。檢測模塊9中的檢測器件布放在高壓輸氣管道21的夾層中，高壓輸氣管道21的最內(nèi)層為耐壓鋼管，耐壓鋼管內(nèi)表面涂有防腐涂料，耐壓鋼管外為由聚乙烯材料構(gòu)成的絕緣層，聚乙烯絕緣層外為混凝土層，在混凝土層中置入貫穿高壓輸氣管道21始末的堅韌套管形成一個夾層，檢測模塊9中的檢測器件置于該夾層中，該夾層具有防腐蝕，抗電磁干擾，保護檢測器件不受損害的功能。 本發(fā)明的工作原理由空氣壓縮機2將氣體輸入輸氣軟管3，再通過第一氣路單向閥5向高壓儲氣瓶8中充入氣體，第一壓力傳感器4反饋高壓儲氣瓶8內(nèi)的氣體壓力給控制空氣壓縮機2的PLC模塊1，由PLC模塊1設(shè)定空氣壓縮機2充入高壓儲氣瓶8內(nèi)氣體的壓力，并保持高壓儲氣瓶8內(nèi)氣體的壓力基本為恒壓，與高壓儲氣瓶8連接的第一壓力表6 用來監(jiān)測高壓儲氣瓶8內(nèi)氣體的壓力，打開高壓儲氣瓶8上的第二氣路單向閥7，高壓氣體通過氣體輸入軟管10進入第一減壓閥13，通過調(diào)節(jié)第一減壓閥13使氣體壓力減到實驗所需的值，并穩(wěn)定輸入至高壓輸氣管道21，連接在高壓輸氣管道21上的氣體壓力傳感器17用來測量高壓輸氣管道21內(nèi)氣體的壓力波動，以便實驗中監(jiān)測該壓力波動對檢測性能和定位精度的影響，安裝在高壓輸氣管道21上的針閥20用于模擬不同口徑的泄漏孔，通過調(diào)節(jié)針閥20來達到模擬不同泄漏孔徑的泄漏狀況，以便實驗中監(jiān)測不同孔徑對檢測性能和定位精度的影響，高壓輸氣管道21通過固定支架22固定在水箱12的底部，氣體由高壓輸氣管道21進入第二減壓閥25，第二減壓閥25使氣體壓力減到實驗所需水深相當(dāng)?shù)膲毫χ?，并穩(wěn)定輸入至氣體輸出軟管26，與氣體輸出軟管沈連接的氣體流量表27用來測量輸出氣體流量的變化，以便實驗中監(jiān)測輸出氣體的流量變化對檢測性能和定位精度的影響，氣體通過氣體輸出軟管26輸入至隔板19，水箱12是密封的，隔板19與水箱12上端面之間的壓力隨著氣體的輸入逐漸增加，第一活動支桿15和第二活動支桿M逐漸往下運動增加水箱12 內(nèi)部的壓力，通過安全閥18設(shè)置一定的壓力值來模擬不同深度的海水所具有的壓力，當(dāng)氣體在壓力大于安全閥18設(shè)定的值時便排出到水箱12外的空氣中，第二壓力表16和第三壓力表23用來監(jiān)測整個水箱12內(nèi)的壓力變化，待氣壓穩(wěn)定后進行管道泄漏的檢測，與高壓輸氣管道21連接的檢測模塊9若檢測到針閥20上有氣體泄漏，通過信號解調(diào)以及信號處理后進行泄漏點定位，同時把泄漏信息傳輸?shù)竭h端控制中心。
權(quán)利要求
1.一種水下輸氣管道泄漏檢測實驗平臺，其特征在于，它包括輸氣裝置、檢測系統(tǒng)、 水箱環(huán)境和管道架構(gòu)等；其中，輸氣裝置包括PLC模塊(1)、空氣壓縮機(2)、輸氣軟管(3)、第一壓力傳感器 (4)、第一氣路單向閥(5)、第一壓力表(6)、第二氣路單向閥(7)、高壓儲氣瓶(8)、氣體輸入軟管(10)和氣體輸出軟管(26)等；檢測系統(tǒng)包括檢測模塊(9)、第二壓力傳感器(17)和氣體流量表(27)等；水箱環(huán)境包括隔音材料(11)、水箱(12)、泥沙(14)、第一活動支桿(15)、 第二壓力表(16)、安全閥(18)、隔板(19)、第三壓力表(23)、第二活動支桿(24)和造波機 (28)等；管道構(gòu)架包括第一減壓閥(13)、針閥(20)、高壓輸氣管道(21)、固定支架(22)和第二減壓閥(25)等；PLC模塊(1)與空氣壓縮機(2)連接，空氣壓縮機(2 )通過輸氣軟管(3)與第一氣路單向閥(5)連接，第一氣路單向閥(5)與高壓儲氣瓶(8)連接，高壓儲氣瓶(8)和PLC模塊(1) 均與第一壓力傳感器(4)連接，第一壓力表(6)與高壓儲氣瓶(8)連接，高壓儲氣瓶(8)通過第二氣路單向閥(7)與氣體輸入軟管(10)連接，檢測模塊(9)與高壓輸氣管道(21)連接， 氣體輸入軟管(10)通過第一減壓閥(13)與高壓輸氣管道(21)連接，第二壓力傳感器(17) 與高壓輸氣管道(21)連接，針閥(20)安裝在高壓輸氣管道(21)上，高壓輸氣管道(21)通過第二減壓閥(25)與氣體輸出軟管(26)連接，氣體流量表(27)與氣體輸出軟管(26)連接，氣體輸出軟管(26)與隔板(19)連接，隔板(19)通過第一活動支桿(15)和第二活動支桿(24)與水箱(12)的頂部連接，第二壓力表(16)、安全閥(18)和第三壓力表(23)均與水箱(12)的頂部連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下輸氣管道泄漏檢測實驗平臺，其特征在于所述的水箱環(huán)境的水箱(12)是密封的，水箱(12)內(nèi)盛有水，其底部鋪設(shè)一層泥沙(14)，用于在波浪涌動時模擬海底的泥沙對管道的沖擊；水箱(12)四周的一面安裝造波機(28)，用來產(chǎn)生波浪以模擬海浪、波流的運動，其余三面都鋪設(shè)有隔音材料(11)，以減少外界環(huán)境噪聲的影響。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下輸氣管道泄漏檢測實驗平臺，其特征在于所述的固定支架(22)由減振材料制成，將高壓輸氣管道(21)固定在水箱(12)的底部，從而減少管道氣體泄漏時引起的高壓輸氣管道(21)的振動。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水下輸氣管道泄漏檢測實驗平臺，本實驗平臺包括輸氣裝置、檢測系統(tǒng)、水箱環(huán)境和管道架構(gòu)；輸氣裝置包括PLC模塊、空氣壓縮機、輸氣軟管、第一氣體壓力傳感器、第一氣路單向閥、第一壓力表、第二氣路單向閥、高壓儲氣瓶、氣體輸入軟管和氣體輸出軟管，檢測系統(tǒng)包括檢測模塊、第二氣體壓力傳感器和氣體流量表，水箱環(huán)境包括隔音材料、水箱、泥沙、第一活動支桿、第二壓力表、安全閥、隔板、第三壓力表、第二活動支桿和造波機，管道構(gòu)架包括第一減壓閥、針閥、高壓輸氣管道、固定支架和第二減壓閥，通過檢測模塊可以檢測到泄漏信息并傳輸?shù)竭h端控制中心；本實驗平臺可用于水下管道泄漏檢測實驗時模擬水下環(huán)境，具有較高的模擬真實性。
文檔編號F17D5/02GK102322570SQ20111030231
公開日2012年1月18日 申請日期2011年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月9日
發(fā)明者喬波, 楊其華, 王強, 胡正松 申請人:中國計量學(xué)院