管道泄漏检测部件、方法及系统与流程

本发明属于管道安全运行，具体涉及一种管道泄漏检测部件、方法及系统。

背景技术：

1、管道运输作为重要的运输方式之一，具有运输量大、运输距离长、可持续运输、不受地域与气候条件的影响、成本低等优点，在油气输运、供水供热等多行业领域占据主导地位。由于敷设年限长导致管道破损老化、开裂、腐蚀、地质条件发生变化，以及第三方施工破坏等原因，管道泄漏事故频繁发生。管道发生泄漏事故不仅造成介质质量与能量损失，而且还会造成人员伤亡与环境污染。

2、管道具有连接件、焊接点、补偿器和阀组部件多，介质波动大等特点，并且不同地域直埋管道埋深和土壤物性差异大。相关技术中，加速度振动传感器具有体积小、质量轻、灵敏度高、频响特性好等优点，广泛应用于现场旋转设备和管道结构振动测量中，由于声信号振幅随着测量距离的增大呈指数衰减，相关技术中缺乏对管道泄漏振动采集信号进行强化，影响管道泄漏检测分析和评估的准确性和可靠性。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本发明的实施例提出一种管道泄漏检测部件，通过在加速度传感器与待测件之间设置底座，使加速度传感器对待测件的采集信号强度得到优化，保障管道泄漏检测过程中采集信号检测的准确性，提高管道泄漏检测分析和评估的准确性和可靠性。

3、本发明的实施例又提出一种管道泄漏采集信号强度评价方法。

4、本发明的实施例又提出一种管道泄漏检测方法。

5、本发明的实施例还提出一种管道泄漏检测系统。

6、根据本发明实施例的管道泄漏检测部件，包括：

7、加速度传感器；

8、底座，所述加速度传感器与所述底座可拆卸连接，所述底座具有第一接触面，所述第一接触面为圆弧面，所述第一接触面用于与待测件贴合抵接并固定。

9、本发明的实施例的管道泄漏检测部件，通过在加速度传感器与待测件之间设置底座，使加速度传感器对待测件的采集信号强度得到优化，保障管道泄漏检测过程中采集信号检测的准确性，提高管道泄漏检测分析和评估的准确性和可靠性。

10、在一些实施例中，所述底座的第一接触面的面积大于第一阈值，以满足管道泄漏量达到预设泄漏量值时所述加速度传感器采集信号的信号强度达到预设强度值；或

11、所述底座包括多个，多个所述底座的所述第一接触面的面积依次增大，多个所述底座中的其中一个与所述加速度传感器连接，以满足管道泄漏量达到预设泄漏量值时所述加速度传感器采集信号的信号强度达到预设强度值；或

12、所述底座包括第一底座和多个第二底座，所述第一底座与所述加速度传感器连接，至少部分所述第二底座与所述第一底座固定连接，以使所述第一底座和所述第二底座与所述待测件的贴合面积之和，满足管道泄漏量达到预设泄漏量值时所述加速度传感器采集信号的信号强度达到预设强度值。

13、在一些实施例中，所述第一接触面的内径尺寸与所述待测件外径尺寸d相等，所述第一接触面在其轴向上的长度为m，所述第一接触面的截面圆弧的弧高为h，且m和h满足以下公式：

14、q＝k·s；

15、

16、s＝l·m；

17、式中，q为管道泄漏量达到预设泄漏量值时加速度传感器采集信号所需达到的信号强度；k为线性系数；s为第一接触面的面积；l为第一接触面的截面圆弧的弧长；d为被测管道外径。

18、在一些实施例中，所述加速度传感器包括：

19、基座，所述基座与所述底座贴合并固定连接，在所述基座上连接有螺杆，所述螺杆的一端与所述基座固定连接，所述螺杆的另一端设有紧固件；

20、质量块，所述质量块滑动设在所述螺杆上，所述质量块位于所述紧固件和所述基座之间，所述质量块和所述紧固件之间设有弹性件；

21、压电元件，所述压电元件设在所述质量块和所述基座之间，所述弹性件、质量块和压电元件依次抵接压紧在所述紧固件和所述基座之间；

22、信号连接头，所述信号连接头与所述压电元件连接。

23、在一些实施例中，还包括外壳，所述外壳与所述基座连接，所述外壳和所述基座之间形成内腔，所述弹性件、质量块和压电元件设在所述内腔中；和/或

24、所述基座和所述底座通过连接件固定连接、或所述基座和所述底座通过磁力吸附连接；和/或

25、所述底座与所述待测件粘接固定。

26、本发明实施例的管道泄漏采集信号强度评价方法，用于上述任一项实施例中所述的管道泄漏检测部件中采集信号强度评价，具体包括以下步骤：

27、基于作业环境，在所述管道泄漏量达到预设泄漏量值时，确定所述管道泄漏检测部件中所述第一接触面的面积为s0时所述加速度传感器采集信号的信号强度q0，且所述信号强度q0作为基准信号强度；

28、调整所述管道泄漏检测部件中所述第一接触面的面积至sn，并获取相应的面积下所述加速度传感器采集信号的信号强度qn；

29、基于公式q0＝k·s0和qn＝k·sn，构建信号强化指数index模型，其中，k为线性系数；

30、确定管道实测过程中，管道泄漏量达到预设泄漏量值时，所述加速度传感器的采集信号所需达到的信号强度q，基于所述信号强化指数index模型，确定所述管道泄漏检测部件中所述底座的第一接触面的面积s；

31、基于所述底座的第一接触面的面积s，选定所述底座的结构尺寸，并与所述加速度传感器组配以形成所述管道泄漏检测部件。

32、根据本发明实施例的管道泄漏检测方法，利用根据上述任一项实施例中所述的管道泄漏检测部件或根据上述实施例中所述的管道泄漏采集信号强度评价方法确定所述管道泄漏检测部件进行管道泄漏检测，包括以下步骤：

33、在管道上布置多个所述管道泄漏检测部件；

34、获取管道外壁产生的声波信号；

35、对所述声波信号进行转换和信号调理，并获取振动波特征；

36、对所述振动波特征进行相位谱解析，判断相邻两个所述管道泄漏检测部件之间的管道是否发生泄漏；

37、若是，确定泄漏位置点。

38、在一些实施例中，所述确定泄漏位置点，包括以下步骤：

39、提取相应的泄漏频段；

40、基于互相关算法获取时延信号差；

41、基于公式获取泄漏声在管道的传播速度c，其中，cf表示自由场中管内流体声速；b为流体的体积模量；e为管壁的杨氏模量；r和δ分别为管壁内径和壁厚；

42、基于公式l1＝(l-cδt)/2，确定泄漏位置点相对于两个所述管道泄漏检测部件中的其中一个的距离l1，其中，l表示两个管道泄漏检测部件之间的管道距离；δt为两个管道泄漏检测部件间的时延信号差。

43、在一些实施例中，还包括以下步骤：

44、基于不同的时间周期，获取管道中各区段的振动波特征数据；

45、比较所述管道中同一区段在不同的时间周期时的多个振动波特征，判断多个振动波特征之间的变化量是否大于第一阈值；

46、若是，则所述管道相应区段发生泄漏或存在结构风险；

47、比较所述管道中不同区段在同一时间周期的多个振动波特征，判断多个振动波特征之间的变化量是否大于第二阈值；

48、若是，则所述管道中相应的多个区段上发生泄漏或存在结构风险。

49、本发明实施例的管道泄漏检测系统，包括：

50、检测模块，所述检测模块用于获取检测信号，所述检测模块包括如上述任一项实施例中所述的管道泄漏检测部件或上述实施例中所述的管道泄漏采集信号强度评价方法确定所述管道泄漏检测部件；

51、处理模块，所述处理模块用于对所述检测信号进行处理，以获取特征信号；

52、定位模块，所述定位模块用于基于所述特征信号对泄漏位置点进行定位；

53、供电模块，所述供电模块用于对所述检测模块、处理模块和定位模块进行供电。