[发明专利]一种热力管道泄漏检测系统

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种检测系统，尤其涉及一种热力管道泄漏检测系统。

背景技术

供热管道在现代工业生产和人们生活中占有重要的位置，成为冬季北方城市生活的大动脉。随着城市化进程的加快，各地的供热管道多采用直埋敷设方式，具有节约能源、造价低等优点，但这样就限制了红外热像仪在热网故障诊断中的推广使用，而对已经铺设的管道再次铺设分布式光纤测温系统用来进行泄漏诊断，成本昂贵无法实施。目前管道泄漏的检测技术有听声法、内投球法等，然而由于供热管道的介质和环境的特殊性，这些方法未能在供热管道上得以应用，且实时性较差。

当管道的某位置发生泄漏事故时，泄漏处物体的压力突然减小，由于管道中的物体不能立即改变其流速，在泄漏处周围的物体就会向泄漏处流动，形成一个以泄漏处为中心的压力波动，这一压降波将沿着管道向两端传播，被称为负压波。泄漏点的位置可通过泄漏点距首端测压点的距离、被测管路对象的长度、负压波的传播速度、首末端采集负压波的时间差计算得出影响泄漏点定位准确度的主要是v和Δt，负压波的速度可以由温度为t时的负压波波速、温度为t 时水的体积弹性系数、温度为t时水的密、管道的弹性模量、管道的直径、管道管壁的厚度、与管道约束条有关的修正系数确定。对于已经投入使用的管道，它的厚度、直径、弹性模量都是定值，只需考虑管道内水的弹性系数和密度，而水的弹性系数和密度均与温度有关，此时的负压波速度是有关温度的函数，将负压波的速度展开成关于温度t的泰勒级数，通过分析计算在供热管网的温度范围内，泰勒级数展开式中的高次项都趋近于零，所以负压波的速度与热水的温度近似成线性关系。经过数值拟合可以得出：v(t) = v(t0 ) − k(t0 − t)，式中：k为大于零的常系数。在进行计算负压波速度的时候必须考虑温度对其的影响，可以利用上式做出一定程度的近似。时间差Δt主要有两方面影响，一方面是各个热力站采集系统的时钟是否同步；另一方面是于工业现场有不可避免的各种干扰造成采集到的数据含有大量的噪音且采样频率高，对采集到的信号消噪能否准确寻找到突变点，其与采集频率和上位机的诊断故障的算法有关。

发明内容

本发明的目的是为了能迅速诊断并定位泄漏点，设计了一种热力管道泄漏检测系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

热力管道泄漏检测系统由由远程故障诊断中心和若干个热力站点的采集设备组成。在各个热力站完成对压力和温度信号的采集处理，由故障诊断中心分析计算确定采集数据的突变点，进而确定故障点的位置。

所述的在管道两端安装压力传感器(JKB-K0-HAG)和温度传感器（JWB/P23），热力站采集系统采集温度、压力信号（4~20mA），采集数据实时显示供值班人员查看、记录数据，把GPS模块接收并解析的时间信息用来授时，经过主控芯片的数据处理，并通过GPRS DTU按照既定的数据传输协议传到故障诊断中心。

所述的系统将GPS接收到的时间信息作为各热力站和故障诊断中心的时间基准，实现采集点与采集点、采集点和故障诊断中心的时钟同步。

所述的硬件部分主要由主控芯片STM32F103VBT6、显示模块、报警模块、采集模块、GPS模块、无线传输模块构成。

所述的CPU选用了STM32系列微控制器，由ST意法半导体公司以ARM Cortex-M3为内核开发生产的32位微控制器，其高性能、低成本、低功耗的特性在工业领域有很大的应用空间。

所述的热力站采集设备的系统时间由GPS模块提供

所述的压力传感器和温度传感器对现场信号进行采样频率为100次/秒

所述的当采集设备判断为泄漏时，通过控制电路将

所述的电磁阀关闭，减少泄漏损失，并将采集数据和GPS接收的数据通过GPRS网络传给故障诊断中心以便对泄漏点进行定位。

所述的GPS模块选用韩国JCOM C3-370C，其主芯片为高性能的GSC3F且集成了实时时钟ARM7TDMI处理器，可选的内部/外部射频连接器，低噪声放大器和滤波器增大增益，内置备用电池和天线，体积小巧，其外接引脚为EN、VCC、TX、RX、GND和BOOT，其中BOOT引脚在其正常通信时需悬空；GPS的TX引脚需接CPU的RX，不要接反。