一種基于壓力感應(yīng)的帶包覆層的液氨管道泄漏檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于壓力感應(yīng)的帶包覆層的液氨管道泄漏檢測(cè)系統(tǒng)。包括包覆層裝置、壓力感應(yīng)器、電纜、液氨管道和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；包覆層裝置包裹在液氨管道外圍，在包覆層裝置內(nèi)設(shè)有獨(dú)立密閉氣室，密閉氣室內(nèi)安裝壓力感應(yīng)器，當(dāng)管道某處發(fā)送泄露時(shí)，壓力感應(yīng)器檢測(cè)信號(hào)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)計(jì)算分析發(fā)送泄露的部位。本系統(tǒng)還設(shè)有自檢單元，用于檢測(cè)線路故障，保障系統(tǒng)的正常運(yùn)行。本實(shí)用新型工作的電路原理簡易，在不發(fā)生泄漏時(shí)電路處于斷路狀態(tài)，提高了系統(tǒng)的安全性。同時(shí)泄漏時(shí)可以測(cè)得單股線纜長度和壓力感應(yīng)器電阻片阻值兩個(gè)有效數(shù)據(jù)，可以利用對(duì)較少感應(yīng)器編號(hào)處理就能夠監(jiān)測(cè)長距離液氨的管道。
【專利說明】
一種基于壓力感應(yīng)的帶包覆層的液氨管道泄漏檢測(cè)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及液氨管道泄漏檢測(cè)研究領(lǐng)域，特別涉及一種基于壓力感應(yīng)的非常 規(guī)情況下帶包覆層的液氨管道泄漏檢測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，冷庫作為儲(chǔ)存食物和一些特殊產(chǎn)品的工 具被廣泛的應(yīng)用于人民日常生活中。氨作為冷庫制冷系統(tǒng)的一種制冷劑(編號(hào)R717)，其熱 力學(xué)性質(zhì)是所有制冷劑中最佳的，是目前使用最廣泛的一種中溫中壓制冷劑。在我國大、中 型冷庫制冷系統(tǒng)中，采用氨作為制冷劑占80 %以上。
[0003] 基于壓力感應(yīng)測(cè)量氣體參數(shù)是一種安全、高效的測(cè)量技術(shù)。它根據(jù)氣體物理特性 表現(xiàn)出不同的測(cè)量方式。但是當(dāng)工作環(huán)境為帶有包覆層的液氨管道，傳統(tǒng)的壓力檢測(cè)就面 臨一個(gè)較為尷尬的處境。通過對(duì)檢測(cè)線路的設(shè)計(jì)和壓力感應(yīng)器的改進(jìn)，依靠計(jì)算機(jī)技術(shù)，克 服了導(dǎo)致傳統(tǒng)壓力感應(yīng)儀器無法測(cè)量的難題，同時(shí)可以完成在帶包覆層的液氨壓力管道發(fā) 生泄漏的情況下的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和定位。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種基于壓力感應(yīng)的帶包覆層的液氨管 道泄漏檢測(cè)的系統(tǒng)。
[0005] -種基于壓力感應(yīng)的帶包覆層的液氨管道泄漏檢測(cè)系統(tǒng)包括包覆層裝置、壓力感 應(yīng)器、電纜、液氨管道和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；
[0006] 所述的包覆層裝置包裹在液氨管道外圍，包覆層裝置包括包覆層、隔離構(gòu)件、支撐 構(gòu)件，隔離構(gòu)件設(shè)置在包覆層與液氨管道之間，將包覆層與液氨管道之間的空間分割成相 互隔離的密閉氣室，隔離構(gòu)件之間安裝有用于保障密閉氣室內(nèi)氣體自由流動(dòng)的支撐構(gòu)件；
[0007] 所述的電纜包括若干個(gè)第一電磁閥、與第一電磁閥相連的電阻、連接線、以及與壓 力感應(yīng)器相連的控制開關(guān);所述的第一電磁閥受數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的控制；
[0008] -個(gè)壓力傳感器和與該傳感器相連的控制開關(guān)構(gòu)成一個(gè)壓力感應(yīng)器單兀，一個(gè)第 一電磁閥和與其相連的電阻構(gòu)成一個(gè)自檢單元，每一個(gè)密閉氣室內(nèi)安裝有一個(gè)壓力感應(yīng)器 單元和一個(gè)自檢單元，
[0009] 所述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括pc機(jī)、電流表、穩(wěn)壓電源、第二電磁閥、第三電磁閥；
[0010]所述的所有壓力傳感器單元并聯(lián)連接，并聯(lián)連接后的壓力傳感器單元與電流表、 穩(wěn)壓電源、第三電磁閥串聯(lián)成回路;所述的同一個(gè)密閉氣室內(nèi)的自檢單元與壓力感應(yīng)器單 元并聯(lián)連接，所述的第二電磁閥的一端與穩(wěn)壓電源相連，另一端分別與所有的壓力傳感器 單元的控制開關(guān)和第一電磁閥相連；
[0011] 所述的pc機(jī)與電流表、穩(wěn)壓電源、第二電磁閥、第三電磁閥和所有的第一電磁閥相 連。
[0012] 優(yōu)選的，所述的壓力感應(yīng)器包括外殼.、橡膠片.、電阻片.、電線.和兩個(gè)金屬片，所 述的電線.與外殼.緊密接觸，分為兩股線，兩股線分別與兩個(gè)金屬片相連，所述的橡膠片. 與外殼.無縫接觸，并使感應(yīng)器內(nèi)部存有一定氣壓的氣體。橡膠片.內(nèi)側(cè)與電阻片.緊密接 觸，橡膠片.外側(cè)暴露在密閉氣室內(nèi)，阻片.和金屬片之間設(shè)有距離。
[0013] 優(yōu)選的，所述的不同的壓力感應(yīng)器單元內(nèi)的電阻片.的阻值各不相同，所述的不同 自檢單元內(nèi)的電阻阻值各不相同。
[0014] 優(yōu)選的，所述連接線為三芯電線，第一電磁閥.有兩個(gè)接線頭分別于電纜上的零線 和火線相連接。
[0015] 優(yōu)選的，所述的電線.的一股線與連接線的兩股相連，電線.的另一股線與連接線 剩余的一股相連。
[0016] 所述的外殼用不燃材料制作而成，外殼中間為中空結(jié)構(gòu)，外殼上部突出部分與電 線無縫連接，外殼內(nèi)部伸出一部分，使電線深入到內(nèi)部；
[0017] 所述的橡膠片與外殼內(nèi)部緊密粘結(jié)，并將外殼內(nèi)部隔離出含有一定氣壓的氣體， 橡膠片內(nèi)側(cè)與電阻片緊密連接；
[0018] 所述的穩(wěn)壓電源為整個(gè)監(jiān)測(cè)電路提供穩(wěn)定的電壓；
[0019] 所述的第二電磁閥在電路通路時(shí)接受計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)出的信號(hào)，使閥門閉合為系統(tǒng) 測(cè)量第二組數(shù)據(jù)提供保障；
[0020] 所述的電流表在電路通路時(shí)測(cè)量通過電路的兩次電流大小，為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分析泄 漏情況提供依據(jù)；
[0021] 所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接受到由電流表統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，并根據(jù)設(shè)置好的計(jì)算程序計(jì)算出 發(fā)生作用的壓力感應(yīng)器型號(hào)與位置，同時(shí)向工作人員發(fā)出警告。
[0022] 本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)：
[0023] (1)本實(shí)用新型中隔離包覆層在液氨管道外部形成的獨(dú)立的密閉空腔可以起到增 強(qiáng)隔熱的效果。
[0024] (2)本實(shí)用新型中發(fā)明的壓力感應(yīng)器，作為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的末端感應(yīng)器具有制作簡單、 反映靈敏、電阻特性不同，便于制作不同型號(hào)的壓力感應(yīng)器。
[0025] (3)本實(shí)用新型工作的電路原理簡易，在不發(fā)生泄漏時(shí)電路處于斷路狀態(tài)，提高了 系統(tǒng)的安全性。同時(shí)泄漏時(shí)可以測(cè)得單股線纜長度和壓力感應(yīng)器電阻片阻值兩個(gè)有效數(shù) 據(jù)，可以利用對(duì)較少感應(yīng)器編號(hào)處理就能夠監(jiān)測(cè)長距離液氨的管道。
[0026] (4)本實(shí)用新型利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理和及時(shí)警告，并便于液 氨管道泄漏情況資料的統(tǒng)計(jì)工作。
[0027] (5)本實(shí)用新型實(shí)用一般電纜作為信號(hào)傳輸線，同時(shí)在線纜設(shè)置檢測(cè)線纜有無破 損的設(shè)備可以保證監(jiān)控效果，便于日常的維修工作。
【附圖說明】
[0028] 圖1是本實(shí)用新型一種液氨管道泄漏檢測(cè)系統(tǒng)示意圖；
[0029]圖2是本實(shí)用新型中工作原理電路示意圖；
[0030]圖3是本實(shí)用新型中壓力感應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖4是本實(shí)用新型中液氨管道泄漏檢測(cè)元件布置示意圖 [0032]圖5是本實(shí)用新型的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
[0034] 如圖1-4本實(shí)用新型的基于壓力感應(yīng)的帶包覆層的液氨管道泄漏檢測(cè)系統(tǒng)包括包 括包覆層裝置1、壓力感應(yīng)器2、電纜3、液氨管道4和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)5;
[0035] 所述的包覆層裝置1包裹在液氨管道4外圍，包覆層裝置1包括包覆層1.1、隔離構(gòu) 件1.2、支撐構(gòu)件1.3，隔離構(gòu)件1.2設(shè)置在包覆層1.1與液氨管道4之間，將包覆層1.1與液氨 管道4之間的空間分割成相互隔離的密閉氣室，隔離構(gòu)件1.2之間安裝有用于保障密閉氣室 內(nèi)氣體自由流動(dòng)的支撐構(gòu)件1.3;
[0036] 所述的電纜3包括若干個(gè)第一電磁閥3.1、與第一電磁閥3.1相連的電阻、連接線、 以及與壓力感應(yīng)器2相連的控制開關(guān);所述的第一電磁閥3.1受數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)5的控制； [0037] 一個(gè)壓力傳感器和與該傳感器相連的控制開關(guān)構(gòu)成一個(gè)壓力感應(yīng)器單元，一個(gè)第 一電磁閥3.1和與其相連的電阻構(gòu)成一個(gè)自檢單元，每一個(gè)密閉氣室內(nèi)安裝有一個(gè)壓力感 應(yīng)器單元和一個(gè)自檢單元，
[0038] 所述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)5包括pc機(jī)5.1、電流表5.2、穩(wěn)壓電源5.3、第二電磁閥5.4、第 三電磁閥5.5;
[0039]所述的所有壓力傳感器單元并聯(lián)連接，并聯(lián)連接后的壓力傳感器單元與電流表 5.2、穩(wěn)壓電源5.3、第三電磁閥5.5串聯(lián)成回路;所述的同一個(gè)密閉氣室內(nèi)的自檢單元與壓 力感應(yīng)器單元并聯(lián)連接，所述的第二電磁閥5.4的一端與穩(wěn)壓電源5.3相連，另一端分別與 所有的壓力傳感器單元的控制開關(guān)和第一電磁閥3.1相連；
[0040] 所述的pc機(jī)5.1與電流表5.2、穩(wěn)壓電源5.3、第二電磁閥5.4、第三電磁閥5.5和所 有的第一電磁閥3.1相連。
[0041] 優(yōu)選的，所述的壓力感應(yīng)器2包括外殼2.1、橡膠片2.2、電阻片2.3、電線2.4和兩個(gè) 金屬片，所述的電線2.4與外殼2.1緊密接觸，分為兩股線，兩股線分別與兩個(gè)金屬片相連， 所述的橡膠片2.2與外殼2.1無縫接觸，并使感應(yīng)器內(nèi)部存有一定氣壓的氣體。橡膠片2.2內(nèi) 側(cè)與電阻片2.3緊密接觸，橡膠片2.2外側(cè)暴露在密閉氣室內(nèi)，阻片2.3和金屬片之間設(shè)有距 離。
[0042] 優(yōu)選的，所述的不同的壓力感應(yīng)器單元內(nèi)的電阻片2.3的阻值各不相同，所述的不 同自檢單元內(nèi)的電阻阻值各不相同。
[0043]優(yōu)選的，所述連接線為三芯電線，第一電磁閥3.1有兩個(gè)接線頭分別于電纜3上的 零線和火線相連接。
[0044]優(yōu)選的，所述的電線2.4的一股線與連接線的兩股相連，電線2.4的另一股線與連 接線剩余的一股相連。
[0045] 所述的pc機(jī)5.1可與電流表5.2、第二電磁閥5.4和第三電磁閥5.5進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳和 指令下發(fā)。
[0046] 所述的電流表5.2位于電路的干路上，可以測(cè)得電路中電流的大小。
[0047] 所述的穩(wěn)壓電源5.3可為整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電壓。
[0048] 所述的第二電磁閥5.4和第三電磁閥5.5根據(jù)pc機(jī)的指令完成所處電路開路、斷路 動(dòng)作。
[0049] 如圖5所示，一種壓力感應(yīng)的帶包覆層的液氨管道泄漏檢測(cè)系統(tǒng)，具體工作原理包 括以下步驟：
[0050] 步驟1、液氨管道發(fā)生泄漏后，內(nèi)部高壓的液氨會(huì)迅速從泄漏點(diǎn)釋放并氣化導(dǎo)致每 一個(gè)獨(dú)立的密閉氣室內(nèi)部的壓力上升；
[0051] 步驟2、壓力感應(yīng)器在高壓氣體的作用下，橡膠片產(chǎn)生形變帶動(dòng)電阻片逐漸上升直 至與上部的金屬片相接觸，即壓力傳感器單元內(nèi)的控制開關(guān)閉合，從而使該壓力感應(yīng)器所 在壓力感應(yīng)器單元的電路接通通路，以第一壓力感應(yīng)器單元導(dǎo)通為例，即"穩(wěn)壓電源-電流 表-第三電磁閥-電阻片1-控制開關(guān)1-穩(wěn)壓電源"電路接通通路，壓力感應(yīng)器中電阻片與金 屬片之間的距離可以根據(jù)如下計(jì)算方法進(jìn)行確定：
[0052]
[0053]式中：h_壓力感應(yīng)器電阻片與金屬片之間的距離；
[0054] S-壓力感應(yīng)器橡膠片的面積；
[0055] ΔΡ-壓力感應(yīng)器工作的壓力變化值；
[0056] Ρο-壓力感應(yīng)器初始的壓力值；
[0057] η-壓力傳感器中氣體物質(zhì)的量；
[0058] k_修正系數(shù)；
[0059] R-氣體常量；
[0060] T-絕對(duì)溫度；
[0061] 步驟3、在穩(wěn)壓電源的作用下，壓力感應(yīng)器內(nèi)部的電阻片會(huì)使線路產(chǎn)生特定的電流 值I:，電流值^皮電流表測(cè)得并發(fā)送給pc機(jī)，然后pc機(jī)控制第二電磁閥工作，使得穩(wěn)壓電源 與壓力感應(yīng)器之間的連接線并聯(lián)上一條形同的連接線，由于連接線存在內(nèi)阻，使得電路中 電流發(fā)送變化，產(chǎn)生電流值1 2,電流值12被電流表測(cè)得并發(fā)送給pc機(jī)；
[0062] 步驟4、不同的電流值被pc機(jī)收集，并根據(jù)電流的大小計(jì)算出電路中壓力傳感器的 安裝距離L和感應(yīng)器電阻片的阻值心，由于每個(gè)壓力傳感器與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(5)之間的線纜 長度不同，且每個(gè)壓力傳感器的阻值不痛，從而可以確定發(fā)生泄露密閉氣室的壓力感應(yīng)器 的位置，并對(duì)監(jiān)控人員發(fā)出警告，通過推理化簡其計(jì)算方法為：
[0063]
[0064]
[0065] 式中：Ri-壓力感應(yīng)器電阻片的電阻值，i取1、2· · · ·η;
[0066] U-穩(wěn)壓電源的電壓；
[0067] h-電磁閥未工作前電路通過的電流值；
[0068] 12_電磁閥工作后電路通過的電流值；
[0069] L-工作電路中壓力傳感器的安裝距離L;
[0070] S-線纜的截面積；
[0071] p-線纜的電阻率；
[0072]步驟5、當(dāng)電流值I:和12上傳至pc機(jī)時(shí)，pc機(jī)向位于電路干路的第三電磁閥發(fā)出指 令，第三電磁閥斷開電路，使系統(tǒng)處于不通電狀態(tài)從而保障發(fā)生泄漏后不會(huì)產(chǎn)生事故隱患， 在技術(shù)人員修復(fù)液氨管道后，通過pc機(jī)將第三電磁閥恢復(fù)到初始狀態(tài)；
[0073 ]步驟6、計(jì)算機(jī)對(duì)位于包覆層內(nèi)部電纜上的第一電磁閥發(fā)出指令，讓所有第一電磁 閥從近及遠(yuǎn)逐次工作，檢查線路的完好性，確認(rèn)線路完好后，系統(tǒng)重新處于檢測(cè)狀態(tài)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于壓力感應(yīng)的帶包覆層的液氨管道泄漏檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于包括包覆層裝 置(1)、壓力感應(yīng)器(2)、電纜(3)、液氨管道(4)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(5); 所述的包覆層裝置（1)包裹在液氨管道(4)外圍，包覆層裝置（1)包括包覆層（1.1)、隔 離構(gòu)件（1.2)、支撐構(gòu)件（1.3)，隔離構(gòu)件（1.2)設(shè)置在包覆層（1.1)與液氨管道(4)之間，將 包覆層（1.1)與液氨管道(4)之間的空間分割成相互隔離的密閉氣室，隔離構(gòu)件（1.2)之間 安裝有用于保障密閉氣室內(nèi)氣體自由流動(dòng)的支撐構(gòu)件(1.3); 所述的電纜（3)包括若干個(gè)第一電磁閥（3.1 )、與第一電磁閥（3.1)相連的電阻、連接 線、以及與壓力感應(yīng)器(2)相連的控制開關(guān);所述的第一電磁閥（3.1)受數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(5)的 控制； 一個(gè)壓力傳感器和與該傳感器相連的控制開關(guān)構(gòu)成一個(gè)壓力感應(yīng)器單元，一個(gè)第一電 磁閥（3.1)和與其相連的電阻構(gòu)成一個(gè)自檢單元，每一個(gè)密閉氣室內(nèi)安裝有一個(gè)壓力感應(yīng) 器單元和一個(gè)自檢單元， 所述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（5)包括pc機(jī)(5.1)、電流表(5.2)、穩(wěn)壓電源（5.3)、第二電磁閥 (5.4) 、第三電磁閥（5.5); 所述的所有壓力傳感器單元并聯(lián)連接，并聯(lián)連接后的壓力傳感器單元與電流表(5.2)、 穩(wěn)壓電源(5.3)、第三電磁閥（5.5)串聯(lián)成回路;所述的同一個(gè)密閉氣室內(nèi)的自檢單元與壓 力感應(yīng)器單元并聯(lián)連接，所述的第二電磁閥（5.4)的一端與穩(wěn)壓電源(5.3)相連，另一端分 別與所有的壓力傳感器單元的控制開關(guān)和第一電磁閥（3.1)相連； 所述的pc機(jī)（5.1)與電流表（5.2)、穩(wěn)壓電源（5.3)、第二電磁閥（5.4)、第三電磁閥 (5.5) 和所有的第一電磁閥（3.1)相連。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于壓力感應(yīng)的帶包覆層的液氨管道泄漏檢測(cè)系統(tǒng)，其特征 在于所述的壓力感應(yīng)器(2)包括外殼(2.1)、橡膠片(2.2)、電阻片（2.3)、電線（2.4)和兩個(gè) 金屬片，所述的電線(2.4)與外殼(2.1)緊密接觸，分為兩股線，兩股線分別與兩個(gè)金屬片相 連，所述的橡膠片(2.2)與外殼(2.1)無縫接觸，并使感應(yīng)器內(nèi)部存有一定氣壓的氣體;橡膠 片(2.2)內(nèi)側(cè)與電阻片(2.3)緊密接觸，橡膠片(2.2)外側(cè)暴露在密閉氣室內(nèi)，阻片(2.3)和 金屬片之間設(shè)有距離。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于壓力感應(yīng)的帶包覆層的液氨管道泄漏檢測(cè)系統(tǒng)，其特征 在于所述的不同的壓力感應(yīng)器單元內(nèi)的電阻片(2.3)的阻值各不相同，所述的不同自檢單 元內(nèi)的電阻阻值各不相同。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于壓力感應(yīng)的帶包覆層的液氨管道泄漏檢測(cè)系統(tǒng)，其特征 在于所述連接線為三芯電線，第一電磁閥（3.1)有兩個(gè)接線頭分別于電纜(3)上的零線和火 線相連接。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于壓力感應(yīng)的帶包覆層的液氨管道泄漏檢測(cè)系統(tǒng)，其特征 在于所述的電線(2.4)的一股線與連接線的兩股相連，電線(2.4)的另一股線與連接線剩余 的一股相連。
【文檔編號(hào)】F17D5/02GK205579167SQ201620355401
【公開日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年4月22日
【發(fā)明人】李二明, 曲方, 胡凱, 張亮, 董林翰
【申請(qǐng)人】中國計(jì)量大學(xué)