CN112414630A - 氦罩法长距离管道漏点排查定位装置及排查方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于无损检测技术，具体涉及一种“氦罩法”长距离管道漏点排查定位装置及排查方法，装置包括设于被检测管道上游的流量供应和控制板块A和与被检测管道连接的氦罩及氦气施加板块B；氦罩及氦气施加板块B由氦气罩、氦浓度检测仪、减压阀、供氦开关、氦气稳压罐、氦气瓶、压力表组成；方法对管道进行吹扫，排除残留工作气体，将氦气罩安装在于被检管段充氦气之后进行漏点检查，以管道进出口两端的法兰口位置为检测接口，在过程管道施加长距离氦罩的方式，开展管道分阶段漏点排查和定位，以确定埋地管道漏点个数和位置，安全可靠，可在易燃易爆、高温等高风险场所实施检漏。
Description
技术领域
本发明属于无损检测技术，具体涉及一种管道漏点排查定位装置及排查方法。
背景技术
目前无损检测领域管道密封验证方法虽然较多，但是针对管道漏点定位的技术方法较少，尤其是适用于户外长距离管道漏点缺陷定位的方法较少，因此需要开发一种适用于长距离单壁管漏点定位的新方法。
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。但是此方法漏点敏感度低，另外由于需要通电实施，故不太适用于氢、氯等易燃易爆介质的运输管道上，氦检漏吸枪法也用于管道漏点外部定位，但是逐点排查的特点不太适用于长距离(50米以上)户外管道检漏。故开发一种高效、安全、可靠的长距离管道漏点排查定位技术是方法研究的主要方向之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种氦罩法长距离管道漏点排查定位装置及排查方法，确保能够精准定位管道多个泄漏点位置，为后续内管缺陷处理工作明确方向和减少工作量。
本发明的技术方案如下：
氦罩法长距离管道漏点排查定位装置，包括设于被检测管道上游的流量供应和控制板块A和与被检测管道连接的氦罩及氦气施加板块B；
所述的流量供应和控制板块A包括压缩空气气源、空气稳压罐、流量调节阀、空气开关、旁路开关、流量传感器、露点温度计、温度传感器、参考漏孔预留孔；其中所述的压缩空气气源与空气稳压罐连接，空气稳压罐的气体出口通过软管接头连接管道，在空气稳压罐出口管道上依次安装流量调节阀、空气开关、流量传感器、露点温度计、温度传感器、参考漏孔预留孔和上游连接法兰且在空气开关的进气端和流量传感器的出口端并联旁路管道及旁路开关；
所述的氦罩及氦气施加板块B由氦气罩、氦浓度检测仪、减压阀、供氦开关、氦气稳压罐、氦气瓶组成；其中被检测管道上连通氦气管路，管路接口处设有氦气罩，氦气管路包括提供气源的氦气瓶和氦气稳压罐，在氦气管路上沿着氦气流动的方向依次安装供氦开关和减压阀。
所述的氦气罩为可伸缩橡胶气囊，其与管道连接处用橡胶圈密封。
包括下游测量及数据采集分析板块C，其包括设于被检测管道上的下游连接法兰、通过下游连接法兰安装的吸枪、氦质谱仪、数字/电流转换器、工业计算机；所述的氦质谱检漏仪及质谱仪吸枪用于检测内管中氦气的浓度变化；所述的工业计算机用于对所有数据进行分析，最终获得泄漏点的精确位置。
工业计算机会根据流量改变时刻至氦质谱检漏仪浓度变化时刻之间的时间 t、测量的空气温度T、管道截面积S、管道流速V2、修正系数k计算出漏点距吸枪枪口的距离
连接管道均使用硬质承压软管。
氦罩法长距离管道漏点排查方法，其利用所述的“氦罩法”长距离管道漏点排查定位装置，进行如下步骤：
步骤1：安装部件
将装置中的上游连接法兰和下游连接法兰与被检测管道连接；数字/电流转换器和工业计算机、氦质谱检漏仪并分别通入电源，标准漏孔安装在参考漏点预留孔位置；
步骤2：管道吹扫
打开压缩空气气源，关闭空气开关，打开流量调节阀和旁路开关，对管道进行吹扫，排除残留工作气体。
步骤3：系统精度检查
吹扫完成后，关闭旁路开关打开空气开关，调整流量控制阀，将流量调整为V1，待监测出氦气信号后，调整流量控制阀，将流量调整为V2，记录流量改变至氦质谱检漏仪上氦气浓度曲线发生突变的时间，工业计算机根据流量改变时刻至氦质谱检漏仪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计算出参考漏点距吸枪口的距离。根据计算结果与实际距离进行对比，验证装置定位精度，若精度不满足要求，则拆除参考漏孔，否则检查设备状况，进行步骤4；
步骤4：氦罩充氦
将氦气罩安装在于被检管段，两端用橡胶圈卡紧密封，打开氦气瓶，打开氦气开关，向氦气稳压罐和氦气罩充入氦气，调节减压阀，使稳压管氦气罩内的压力稳定后，关闭氦气瓶；
步骤5：初检
氦气罩充氦后，观测检漏仪信号曲线是否有上升趋势，若曲线有明显的上升情况，说明存在漏点，若没有则结束流程。
步骤6：定位
确定存在漏点后，管内流量稳定供应至曲线平稳，调节流量传感器将内管空气流量调至V1，如果存在漏点，氦质谱检漏仪和工业计算机上氦气浓度曲线会呈现明显突变，突变次数代表漏点个数，工业计算机会根据流量改变时刻至氦质谱检漏仪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、修正系数k确定漏点距氦质谱检漏仪吸枪口的距离，公式如下
步骤3中的定位精度为0-2米。
修正系数
调节流量传感器将内管空气流量调至V1，其范围为0.3～0.8m/s。
步骤5中的观测时间为0.5-1h。
本发明的显著效果如下：基于“氦罩法”的长距离管道漏点排查定位装置，以管道进出口两端的法兰口位置为检测接口，在过程管道施加长距离氦罩的方式，开展管道分阶段漏点排查和定位，以确定埋地管道漏点个数和位置。管道外侧氦气环境和漏点大小不变的情况下，管内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。
基于漏孔漏率与速度相关性原理，提供一种能分段排查定位长距离单层管道漏点的检测装置，能够检测出管段是否泄漏及漏点个数；
基于漏孔漏率与速度相关性原理，提供一种能分段排查定位长距离单层管道漏点的定位装置，能够检测出具体漏点距离吸枪口位置的距离；
使用了氦罩法检漏技术，氦罩可以灵活安装，可对管道分段实施监测；
氦罩长度可以自由控制，在长管漏点定位中，较普通的氦质谱吸枪方法，检测效率大幅度提升。尤其适用于户外长途运输管道的漏点排查定位工作；在使用时，只需在被检管道两端开展端接工作，最大程度的保护被检管道结构不被破坏；
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为基于“氦罩法”的长距离管道漏点排查定位装置示意图；
图中：1.压缩空气气源；2.空气稳压罐；3.流量调节阀；4.空气开关；5.旁路开关；6.流量传感器；7.露点温度计；8.温度传感器；9.参考漏点；10.上游连接法兰；11.被检测管道；12.氦气罩；13.氦浓度检测仪；14.减压阀；15.供氦开关； 16.氦气稳压罐；17.氦气瓶；18.下游连接法兰；19.吸枪；20.氦质谱仪；21.数字 /电流转换器；22.工业计算机。
具体实施方式
下面通过附图及具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图1所示，基于“氦罩法”的长距离管道漏点排查定位装置，包括上游流量供应和控制板块A、氦罩及氦气施加板块B、下游测量及数据采集分析板块C。
其中，上游流量供应和控制板块A由压缩空气气源1、空气稳压罐2、流量调节阀3、空气开关4、旁路开关5、流量传感器6、露点温度计7、温度传感器 8、参考漏点9、上游连接法兰10组成(图中A板块所示)。
压缩空气气源1与空气稳压罐2连接，空气稳压罐2的气体出口通过软管接头连接管道，在空气稳压罐2出口管道上依次安装流量调节阀3、空气开关4、流量传感器6、露点温度计7、温度传感器8、参考漏点9和上游连接法兰10。并且在空气开关4的进气端和流量传感器6的出口端并联旁路管道及旁路开关 5。
上游流量供应和控制板块A的管道使用硬质承压软管。
上游流量供应和控制板块A用于提供各种流量的空气。其中，空气稳压罐 2从压缩空气气源1引入气体并提供稳定压力来源的气源；空气开关4及流量传感器6用于控制内管输入流量；旁路开关5用于管道吹扫模式，对管内残余介质进行吹扫；温度传感器8以及露点温度传感器7用于采集温、湿度。
氦罩及氦气施加板块B由氦气罩12、氦浓度检测仪13、减压阀14、供氦开关15、氦气稳压罐16、氦气瓶17组成。
被检测管道11即为上述上游流量供应和控制板块A引出的管路，其上通过三通连通氦气管路，管路接口处安装氦气罩12，氦气管路包括提供气源的氦气瓶17和氦气稳压罐16，在氦气管路上沿着氦气流动的方向依次安装供氦开关 15和减压阀14。
氦罩及氦气施加板块用于向“被检测管段外侧”提供一个稳定状态的氦气环境。氦气罩12使用承压可伸缩橡胶气囊，与管道连接处用橡胶圈密封。减压阀 14用于控制氦罩内压力。
在氦气罩12上安装氦浓度检测仪13用于检测氦气罩内氦气浓度稳定情况。
氦罩及氦气施加板块B的连接管道均使用硬质承压软管。
氦气稳压罐16配置软管端接接头，为引入的氦气提供充分稳定空间，保障减压阀入口压力稳定。
下游测量及数据采集分析板块C由安装在被检测管道11上的下游连接法兰 18、通过下游连接法兰18安装的吸枪19、氦质谱仪20、数字/电流转换器21、工业计算机22组成。
下游测量及数据采集分析板块C用于监测管道下游出口氦气的浓度，并通过采集自板块A的温、湿度数据，结合流量值进行分析，获得泄漏点的精确位置。其中，氦质谱仪20及吸枪19用于检测内管中氦气的浓度变化，利用传输电缆用于将流量供应和控制板块A的数据进行汇总。
工业计算机22用于对所有数据进行分析，最终获得泄漏点的精确位置。
具体为，工业计算机会根据流量改变时刻至氦质谱检漏仪浓度变化时刻之间的时间t、测量的空气温度T、管道截面积S、管道流速V2、修正系数k确定漏点和吸枪19枪口的距离。公式如下。
利用上述系统进行漏点排查时，具体步骤如下：
步骤1：安装部件
通过上游连接法兰10和下游连接法兰18将装置与被检管道11连接；工业计算机22、氦质谱仪20并分别通入电源，选择合适的标准漏孔安装在参考漏点 9位置；
步骤2：管道吹扫
打开压缩空气气源1，关闭空气开关4，打开流量调节阀3和旁路开关4，对管道进行吹扫，排除残留工作气体。
步骤3：系统精度检查
吹扫完成后，关闭旁路开关5打开空气开关4，调整流量控制阀3，将流量调整为V1，待监测出氦气信号后，调整流量控制阀3，将流量调整为V2，记录流量改变至氦质谱仪20上氦气浓度曲线发生突变的时间，工业计算机根据流量改变时刻至氦质谱检漏仪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V2参数计算出参考漏点9距吸枪口19的距离。根据计算结果与实际距离进行对比，验证装置定位精度，若精度在可接受范围内(根据用户意见确定，一般偏差小于2米)，则拆除参考漏孔，否则检查设备状况，进行步骤4。
步骤4：氦罩充氦
将氦气罩12安装在于被检管段11(此时氦罩为全瘪状态)，两端用橡胶圈卡紧密封，打开氦气瓶17，打开氦气开关15，向氦气稳压罐16和氦气罩12 充入氦气，调节减压阀，使稳压管16氦气罩内的压力稳定后，关闭氦气瓶17。
步骤5：初检
氦气罩12充氦后，观测一段时间内(0.5-1h)，氦质谱仪20信号曲线是否有上升趋势，若曲线有明显的上升情况，说明存在漏点，若没有则结束流程。
步骤6：定位
确定存在漏点后，管内流量稳定供应至曲线平稳，调节流量传感器6将内管空气流量调至V1，如果存在漏点，氦质谱仪20和工业计算机22上氦气浓度曲线会呈现明显突变，突变次数代表漏点个数，工业计算机会根据流量改变时刻至氦质谱检漏仪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、修正系数k等参数计算出漏点距吸枪口19的距离。简单计算公式如下。
v1和V2的取值要根据管径确定，一般情况下，20cm以下管径的管道，V1取0.5m/s，V2取1m/s。
Claims (10)
1.氦罩法长距离管道漏点排查定位装置，其特征在于：包括设于被检测管道(11)上游的流量供应和控制板块A和与被检测管道(11)连接的氦罩及氦气施加板块B；
所述的流量供应和控制板块A包括压缩空气气源(1)、空气稳压罐(2)、流量调节阀(3)、空气开关(4)、旁路开关(5)、流量传感器(6)、露点温度计(7)、温度传感器(8)、参考漏点(9)；其中所述的压缩空气气源(1)与空气稳压罐(2)连接，空气稳压罐(2)的气体出口通过软管接头连接管道，在空气稳压罐(2)出口管道上依次安装流量调节阀(3)、空气开关(4)、流量传感器(6)、露点温度计(7)、温度传感器(8)、参考漏点(9)和上游连接法兰(10)且在空气开关(4)的进气端和流量传感器(6)的出口端并联旁路管道及旁路开关(5)；
所述的氦罩及氦气施加板块B由氦气罩(12)、氦浓度检测仪(13)、减压阀(14)、供氦开关(15)、氦气稳压罐(16)、氦气瓶(17)组成；其中被检测管道(11)上连通氦气管路，管路接口处设有氦气罩(12)，氦气管路包括提供气源的氦气瓶(17)和氦气稳压罐(16)，在氦气管路上沿着氦气流动的方向依次安装供氦开关(15)和减压阀(14)。
2.如权利要求1所述的氦罩法长距离管道漏点排查定位装置，其特征在于：所述的氦气罩(12)为可伸缩橡胶气囊，其与管道连接处用橡胶圈密封。
3.如权利要求1所述的氦罩法长距离管道漏点排查定位装置，其特征在于：包括下游测量及数据采集分析板块C，其包括设于被检测管道(11)上的下游连接法兰(18)、通过下游连接法兰(18)安装的吸枪(19)、氦质谱仪(20)、数字/电流转换器(21)、工业计算机(22)；所述的氦质谱仪(20)及质谱仪吸枪(19)用于检测内管中氦气的浓度变化；所述的工业计算机(22)用于对所有数据进行分析，最终获得泄漏点的精确位置。
4.如权利要求3所述的氦罩法长距离管道漏点排查定位装置，其特征在于：工业计算机会根据流量改变时刻至氦质谱检漏仪浓度变化时刻之间的时间t、测量的空气温度T、管道截面积S、管道流速V2、修正系数k计算出漏点距吸枪(19)枪口的距离
5.如权利要求1～4任意一项所述的氦罩法长距离管道漏点排查定位装置，其特征在于：连接管道均使用硬质承压软管。
6.氦罩法长距离管道漏点排查方法，其特征在于，其利用所述的“氦罩法”长距离管道漏点排查定位装置，进行如下步骤：
步骤1：安装部件
将装置中的上游连接法兰(10)和下游连接法兰(18)与被检测管道(11)连接；数字/电流转换器(21)和工业计算机(22)、氦质谱仪(20)并分别通入电源，标准漏孔安装在参考漏点(9)位置；
步骤2：管道吹扫
打开压缩空气气源(1)，关闭空气开关(4)，打开流量调节阀(3)和旁路开关(4)，对管道进行吹扫，排除残留工作气体。
步骤3：系统精度检查
吹扫完成后，关闭旁路开关(5)打开空气开关(4)，调整流量控制阀(3)，将流量调整为V1，待监测出氦气信号后，调整流量控制阀(3)，将流量调整为V2，记录流量改变至氦质谱仪(20)上氦气浓度曲线发生突变的时间，工业计算机22根据流量改变时刻至氦质谱检漏仪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计算出参考漏点(9)距吸枪口(19)的距离。根据计算结果与实际距离进行对比，验证装置定位精度，若精度不满足要求，则拆除参考漏孔，否则检查设备状况，进行步骤4；
步骤4：氦罩充氦
将氦气罩(12)安装在于被检管段(11)；，两端用橡胶圈卡紧密封，打开氦气瓶(17)，打开氦气开关(15)，向氦气稳压罐(16)和氦气罩(12)充入氦气，调节减压阀，使稳压管(16)氦气罩内的压力稳定后，关闭氦气瓶17；
步骤5：初检
氦气罩(12)充氦后，观测检漏仪(20)信号曲线是否有上升趋势，若曲线有明显的上升情况，说明存在漏点，若没有则结束流程。
步骤6：定位
确定存在漏点后，管内流量稳定供应至曲线平稳，调节流量传感器(6)将内管空气流量调至V1，如果存在漏点，氦质谱仪(20)和工业计算机(22)上氦气浓度曲线会呈现明显突变，突变次数代表漏点个数，工业计算机会根据流量改变时刻至氦质谱检漏仪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、修正系数k确定漏点距氦质谱检漏仪吸枪口(19)的距离，公式如下
7.如权利要求6所述的氦罩法长距离管道漏点排查方法，其特征在于：步骤3中的定位精度为0-2米。
8.如权利要求6所述的氦罩法长距离管道漏点排查方法，其特征在于：修正系数
9.如权利要求6所述的氦罩法长距离管道漏点排查方法，其特征在于：调节流量传感器(6)将内管空气流量调至V1，其范围为0.3～0.8m/s。
10.如权利要求6所述的氦罩法长距离管道漏点排查方法，其特征在于：步骤5中的观测时间为0.5-1h。
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