管道传感器测漏方法综述

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1、万方数据管道传感器测漏方法综述DiscussionsofDetectionMethodsforPipelineLeakDetection中国矿业大学信电学院(江苏徐州221008)张涛摘要：本文介绍了几种常用的管道测漏传感器检测方法的原理，并对各种方法的优缺点进行了比较。提出了一种管道机器人的发展方向——利用多传感器技术的管道外测漏机器人的设计。Abstract：Principle，advantageandfaultofsomesensorsofpipelinesleakdetectionwereintroduced，andanewdes

2、ignofrobotleakingdetectionoutsidepipewasproposed，whichmadeuseofmulti-sensortechnology．关键试：管道泄灞检测传感器Keywords：PipelinesLeakdetectionSensors1引言管道输送是一种比较常用的运送方式。这种方法具有成本低、易于控制、安全陛高等优势。化工厂中常使用这种方法进行各种化学物质的运送。但随着管龄的延长，腐蚀、磨损以及一些人为因素造成管道泄漏事故时有发生，这不仅影响了管道的正常运行，造成资源浪费，而且也会污染环境，威胁人类

3、安全。因此，研究气体管道泄漏故障实时诊断技术，迅速发现泄漏事故并准确定位非常重要。我国很早就开始着力研究工厂气体管道的检测方法，从最简单的人工巡视检测发展到最新的软硬件相结合的机器人技术。检测的精度和实时性也越来越高。从传感器方面来说，传感器的管道检测技术就是利用流体发生泄漏时产生的声音、流量和环境参数的变化等一些因素来检测泄漏点。2管道传感器检测方法2．1声传感器检测法由于气体在管道内传输时压强非常大，流体通过裂纹或者腐蚀孔向外喷射形成声源，然后通过和管道中闽俄鬻俄表2006年第10期相互作用，声源向外辐射能量形成声波，这就是管道泄漏声

4、发射现象。通过仪器对这些因泄漏引起的声发射信号进行采集和分析处理，就可以对泄漏以及其位置进行精确的测定。图1为声传感检测电路。当声传感器检测到泄漏点的声音，经一系列的电路转换为电压信号，与阙值进行比较，进而触发报警系统和其他设备，在测试条件适宜的情况下可检测0．1ml／s的泄漏，并采用一种称作可调整的线性定位技术实现定位。图1声传感器电路2．2电缆检测法泄漏检测电缆法是将特殊的泄漏检测电缆(该电缆能与管道泄漏的气体进行反应)沿着管道进行铺设。当管道发生泄漏时，电缆的电容或者电阻的性质就会发生变化，并转化为电信号或者光信号输出，通过特定仪器

5、检测出泄漏的发生和泄漏点的位置。2．3压力传感器检测法25万方数据当管道发生泄漏时，泄漏处立即产生因流体物质损失而引起的局部液体减小而出现瞬时压力降低和速度差。这个瞬时的压力下降，作用在流体介质上，作为减压波源，通过管线和流体介质向泄漏点的上下游以声速传播。当以泄漏前的压力作为参考标准时，泄漏时产生的减压波就称为负压波。负压波向上、下游传播，并逐渐衰减，这种压力波动具有几乎垂直的前缘。利用如图2所示安装在管道上、下游的压力传感器监视管道压力参数，捕捉瞬时压力突变，可以判断管道泄漏事故的发生。测量负压波到达管道上、下游检测点的时间差，根据管

6、道内压力波传播速度，通过计算可以得出泄漏点的位置。一／压力传感器＼●，●随心划主{Ⅷ泄漏点———一单片机卜——例2负压法不意图2．4超声波检测法当超声波在管道等介质中传播时，将会在界面来回反射，产生复杂的波形转换以及相互干涉。这种经介质边界制导传播的超声波成为超声导波。在管道的超声导波检测中，传感器是检测系统的重要组成部分。选择的传感器不同，可以激励单一或不同模态的导波对管道进行检测。在现有的管道导波检测中，所使用的传感器主要包括压电式、磁致伸缩式、脉冲激光式等。图3所示为磁致伸缩式传感器工作原理。26图3磁致伸缩式传感器工作原理2．5漏

7、磁检测法漏磁检测方法是利用铁磁性材料的高磁导率性，通过测量铁磁性材料中由于管道泄漏所引起的磁导率的变化来检测泄漏点。管道漏磁是指把钢管管壁磁化后，通过传感器检测管壁泄漏处漏磁场的大小，从而可以确定管道中泄漏点位置。图4所示为漏磁检测原理。通过钢刷导磁磁化管壁，在管道缺陷处由于磁场畸变形成漏磁场，通过磁敏探头探测漏磁场分布范围、强度大小，经数据处理找到泄漏点的位置。3性能比较漏点『厍；：高图4漏磁检测原理声发射技术的优点在于传感器无法接触的部位也比较容易采集到声音信号，在线性系统中，声音波形含有迭加特性。也就是说，若同时有两处泄漏产生，一路

8、信号不会干扰另一路信号，两处故障可以各自独立地检测出来。但是抗干扰能力比较差，容易受周围噪声的干扰。负压波法能够比较快速的检测到泄漏点位置并反应出来，抗干扰能力较强。超声导波检测技术的优点是可