一种热力管线泄露监测方法和系统与流程

1.本技术涉及热力系统技术领域，尤其涉及一种热力管线泄露监测方法和系 统。


背景技术：

2.目前还没有一个有效的监测手段，对热力管线的泄漏，特别是已装老旧管 线的泄漏进行监测。传统监测方法包括：通过监测泄漏后的环境温度变化、通 过监测管线泄漏后管壁振动噪声等方式来判定热力管线是否发生泄漏。这些方 法无法快速定位管线泄漏位置，若要精确定位泄漏点往往需要进行路面开挖。
3.热力管线大多采用直埋式的方式，一旦发生管线泄漏，很难发现。往往发 生较大程度的管线漏点，才被维护人员发现。热力管线不像供水管线，管线外 侧都有一层保温层，因此若想实现非开挖、在役监测、快速定位，采用以往供 水管线测漏的振动测漏、分区计量测漏方法都不适用。
4.此外，在油气工业中将不溶于水的示踪气体加注到管线中，如用于热力管 线系统时，为保证热力管线中供热热水的压力就需要在供热的同时调整示踪气 体的压力，调配过程相对复杂。


技术实现要素：

5.本技术提出一种热力管线泄露监测方法，解决城市热力管线难以有效监测 管线泄漏点位的问题。本方法尤其适用于直埋有保温层的非金属热力管线。
6.一方面，本技术提出一种热力管线泄露监测方法，包括以下步骤：
7.在所述热力管线设置探测孔，注入示踪气体；所述示踪气体具有易溶于水 特性；
8.控制所述示踪气体的剂量达到设定剂量且小于阈值；
9.沿管线路由检测示踪气体浓度，判定管线泄露位置。
10.优选地，所述热力管线为直埋有保温层非金属管线。
11.优选地，所述示踪气体为以下至少一种：氨气、氯化氢、二氧化氮。
12.另一方面，本技术还提出一种热力管线泄露监测装置，用于实现本技术任 意一项实施例所述方法，包括：
13.示踪气体发生器，用于产生和存储示踪气体，通过第一单向阀连通至缓存 腔。缓存腔，用于按照设定剂量抽取示踪气体，所述缓存强通过第二单向阀连 通至探测孔接头。气压泵，用于生成高压，推动所述缓存腔中的示踪剂注入探 测孔，所述气压泵通过第三单向阀连通至所述缓存腔。
14.优选地，所述的热力管线泄露监测装置还包含控制器，所述控制器用于， 控制所述第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀，使所述缓存腔抽取示踪气体 至设定剂量、缓存腔增压至超过设定压力阈值，所述缓存腔中的示踪剂注入探 测孔。
15.优选地，本技术任意一项实施例所述的热力管线检测装置，还包含气体检 测模块，用于识别空气中的示踪气体种类和数量。
16.优选地，本技术任意一项实施例所述的热力管线检测装置，还包含与所述 控制器、气体检测模块通过通信接口连接的数据处理器，用于根据各单向阀控 制时间数据、缓存腔示踪气体剂量数据、压力数据、气体检测模块识别的空气 中的示踪气体种类和数量数据，计算泄露点位置范围。
17.本技术实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
18.本技术方案比通常需要的开挖监测、噪声检测或者铺设传感光纤设备要方 便和更容易提前定位管线泄漏，监测成本也更低。
19.本技术还将管线泄漏的监测对象从液位等传统的监测特征转换为气体浓 度特征，而且气体比温度、噪声、液位都更容易监测，本技术方案属于非开挖 式监测方法，利用气体探测仪监测气体浓度，比传统开挖、噪声、光纤等热力 管线侧漏方法更便宜、更早发现管线泄漏。
20.本技术通过在热力管线介质中加注易溶于水、易于挥发、带有刺激味道的 气体，气体容易穿透土壤扩散到空气中，更容易针对老旧管线实现。利用某些 气体易溶于水、易于挥发的特性，与采用不溶于水的示踪气体要进行复杂的压 力调配不同，采用溶于水的示踪气体只需要控制热水或水蒸气的压力即可，比 通常不溶于水的示踪气体更容易加注和操作。
附图说明
21.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部 分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不 当限定。在附图中：
22.图1为本技术热力管线泄露监测方法的实施例流程图；
23.图2为本技术热力管线泄漏监测装置的实施例示意图；
24.图3为本技术热力管线泄漏监测装置的另一实施例示意图。
具体实施方式
25.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术具体实 施例及相应的附图对本技术技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的 实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施 例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施 例，都属于本技术保护的范围。
26.以下结合附图，详细说明本技术各实施例提供的技术方案。
27.图1为本技术热力管线泄露监测方法的实施例流程图。
28.一方面，本技术提出一种热力管线泄露监测方法，包括以下步骤11～14：
29.步骤11、在所述热力管线设置探测孔。
30.优选地，所述热力管线直埋有保温层非金属管线。可在怀疑管线泄漏管段 布置探测孔，通常在热力检修井或者调压站处。
31.步骤12、注入示踪气体，控制所述示踪气体的剂量达到设定剂量且小于阈 值。
32.本监测方法将管线泄漏的监测对象从液位转换为气体监测；利用某些气体 易溶于水、易于挥发的特性，比通常不溶于水的示踪气体更容易加注和操作。
33.加注示踪气体，可根据实际管线介质压力情况控制示踪气体的加注量。用 示踪气
体进行泄漏检测的优势是定位准、效果直观、成本比较低。示踪检测技 术的核心在于示踪剂的选择，示踪剂及示踪气体。由于示踪剂的种类很多，应 根据应用环境和检测对象的要求进行选择，对示踪剂的要求有以下几点：易溶 于水、在水中、土壤中易扩散、化学惰性高(不易燃易爆)、成本低、在空气 中容易被检测到，注入的量很低就可以实现检测。优选地，所述示踪气体为以 下至少一种：氨气、氯化氢、二氧化氮，以上气体对检测条件要求低、气体检 测技术也较为成熟。
34.步骤13、沿管线路由检测示踪气体浓度。
35.沿着管线路由，在地面通过气体检测设备检测示踪气体浓度，提取气体的 特征参数。
36.步骤14、对所检测的气体特征数据进行分析，判定管线泄露位置。
37.对所检测的气体特征数据进行分析进而对气体泄漏点进行定位；进一步 地，可通过开挖实际验证监测情况。
38.运用以上步骤11～14的方法，通过不断积累测试样本，提炼泄漏规律和定 位准则，优化测试方法、布置原则及各项判别参数。
39.图2为本技术热力管线泄漏监测装置的实施例示意图。
40.另一方面，本技术还提出一种热力管线泄露监测装置，用于实现本技术任 意一项实施例所述方法，包括：示踪气体发生器21，第一单向阀22、缓存腔 23，第二单向阀24、气压泵25、第三单向阀26。
41.所述示踪气体发生器，用于产生和存储示踪气体，通过第一单向阀连通至 缓存腔。
42.所述缓存腔，用于按照设定剂量抽取示踪气体，所述缓存强通过第二单向 阀连通至探测孔接头27。优选地，所述缓存腔连接机械活塞式负压产生装置， 并包含示踪气体剂量测定装置20。进一步优选地，还包含压力计29，用于监 测所述缓存腔内的压力值，产生压力检测信号。
43.所述气压泵25，用于生成高压，推动所述缓存腔中的示踪剂注入探测孔， 所述气压泵通过第三单向阀连通至所述缓存腔。
44.优选地，本技术的第一、第二、第三单向阀非金属材质电磁控制阀，所述 示踪气体发生器的、缓存腔内壁为非金属材质，且所述示踪气体发生器和所述 缓存腔之间的管道、所述缓存腔和所述探测孔之间的管道内壁均为非金属材 质。
45.优选地，所述的热力管线泄露监测装置还包含控制器28，所述控制器用于 按以下工作周期实施控制。第一工作期间：控制所述第二单向阀、第三单向阀 关闭，第一单向阀打开，直至所述缓存腔抽取示踪气体至设定剂量；第二工作 期间：控制所述第一单向阀、第二单向阀关闭、第三单向阀打开，直至所述缓 存腔增压至超过设定压力阈值；第三工作期间：控制所述第一单向阀关闭、第 二单向阀打开，直至所述缓存腔中的示踪剂注入探测孔。
46.所述控制器与所述压力计、示踪气体剂量测定装置连接，根据示踪气体剂 量测定数据确定第一工作期间时长、第一单向阀开关时间；根据所述压力测试 数据，确定第二工作期间时长、第三单向阀开关时间。
47.本实施例装置的工作时序按照第一工作期间、第二工作期间、第三工作期 间顺序控制，在必要时按以上第一～第三工作期间循环控制，形成多个工作周 期。根据监测气体
泄露情况，在每个工作周期之间设置暂停期间，所有单向阀 均关闭，当获取泄露气体检测数据后，所述工作周期停止或暂停。
48.图3为本技术热力管线泄漏监测装置的另一实施例示意图。
49.优选地，所述热力管线泄露监测装置还包含补水器30，通过第四单向阀 33与所述缓存腔连通，用于向所述缓存腔注入液态水或水蒸汽。进一步地，所 述补水器包含蒸汽室31、加热器32，所述加热器对所述液态水进行加热升温 为设定温度的热水、进而加温生成水蒸气。
50.当本技术装置包含补水器时，所述控制器还用于按照以下工作周期控制： 第四工作期间：控制所述第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀关闭、第四单 向阀打开，直至所述缓存腔注入液态水或水蒸气至设定体积。
51.结合图3所述实施例，本实施例装置的工作时序按照第一工作期间、第二 工作期间、第三工作期间、第四工作期间顺序控制，在必要时按以上第一～第 四工作期间循环控制，形成多个工作周期。
52.此时，热水或水蒸气进入缓存腔后，再控制所述第一单向阀打开、第四单 向阀关闭，使示踪气体进入缓存腔，与液态水或水蒸气混合。
53.优选地，本技术任意一项实施例所述的热力管线检测装置，还包含气体检 测模块35，用于识别空气中的示踪气体种类和数量。
54.优选地，本技术任意一项实施例所述的热力管线检测装置，还包含与所述 控制器、气体检测模块通过通信接口37，38连接的数据处理器36，用于根据 各单向阀控制时间数据、缓存腔示踪气体剂量数据、压力数据、气体检测模块 识别的空气中的示踪气体种类和数量数据，计算泄露点位置范围。
55.需要说明的是，缓存腔示踪气体剂量数据的大小，影响体检测模块识别的 空气中的示踪气体种类和数量数据的大小；各单向阀控制时间决定了工作周期 的长度和周期数，能够影响在单位时间内进入热力系统的示踪气体剂量。因此 测量数据的变化规律和各单向阀控制时间数据、缓存腔示踪气体剂量数据的变 化规律具有相关性。气体检测模块识别的空气中的示踪气体数量大小，与泄露 点距离相关。因此，根据各单向阀控制时间数据、缓存腔示踪气体剂量数据、 压力数据、气体检测模块识别的空气中的示踪气体种类和数量数据，能够计算 泄露点位置范围。
56.所述通信接口，为有线电路通信接口37(如lan或rs232)或无线通信 接口38(如wifi或3/4/5/6g)。
57.本专利提出的热力管线监测方法属于非开挖式监测方法，利用气体探测仪 监测气体浓度，比传统开挖、噪声、光纤等热力管线侧漏方法更便宜、更早发 现管线泄漏。
58.本专利通过在热力管线介质中加注易溶于水、易于挥发、带有刺激味道的 气体，从而将热力泄漏后的特征从传统的监测特征转换为气体浓度特征，而且 气体比温度、噪声、液位都更容易监测，气体容易穿透土壤扩散到空气中，因 此本专利提出的监测方法不必开挖管线，比之前的监测方法更容易对老旧管线 实现。
59.本专利所提出的方法是利用某些气体(如氨气、氯化氢、二氧化氮等)易 于溶于水、易挥发特性，比通常所利用的不溶于水的示踪气体(例如氢气、氦 气、氮气、氩气等)都要更容易操作和实施。不溶于水的示踪气体需要加注到 管线中，为保证热力管线中供热热
水的压力就需要在供热的同时调整示踪气体 的压力，这是一个非常复杂的调配过程。而采用溶于水的示踪气体就不存在这 样的问题，只需要控制热水的压力即可。
60.本专利属于非开挖式的热力管线泄漏监测方法，利用气体监测设备监测加 注气体浓度来判定管线是否发生泄漏，这比通常需要开挖监测、安装噪声检测 设备或者铺设传感光纤设备要方便和更容易提前定位管线泄漏，监测成本也更 低。
61.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非 排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包 括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、 方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包含 一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设 备中还存在另外的相同要素。
62.以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技 术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所 作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。