本技術(shù)涉及泄漏監(jiān)測(cè)，特別是一種復(fù)合探測(cè)光纖和應(yīng)用有該光纖的閥門泄漏檢測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

1、在石油化工、天然氣等管道系統(tǒng)中，閥門是裝置中不可或缺的部分，閥門在液化烴類管道及設(shè)備上也有著廣泛的運(yùn)用。液化烴類管道及設(shè)備上的閥門經(jīng)常接觸液化烴類化學(xué)品，且液化烴類化學(xué)品常常帶有高的壓力和流速，這些閥門長(zhǎng)時(shí)間使用后經(jīng)常會(huì)發(fā)生閥門泄漏事故，閥門泄漏會(huì)造成傳輸介質(zhì)流失、生產(chǎn)故障；因此，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)閥門的泄漏能避免造成重大事故災(zāi)難和較大的經(jīng)濟(jì)損失，具有重要意義。

2、閥門泄漏根據(jù)介質(zhì)的流向不同，有外漏、內(nèi)漏兩種。閥門外漏是指?jìng)魉徒橘|(zhì)泄漏到閥體外，主要針對(duì)由閥桿的密封填料處、閥體連接處發(fā)生故障而引起的泄漏，引起閥門外漏的原因主要是法蘭或者填料安裝不當(dāng)?shù)?，泄漏介質(zhì)直接暴露在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中，在遇到高能設(shè)備或高溫區(qū)域極易發(fā)生火災(zāi)。閥門內(nèi)漏即當(dāng)流體通過(guò)閥門時(shí)，流體不能被閥板、閥瓣等阻塞斷流，繼續(xù)流出出口方向的現(xiàn)象，閥門內(nèi)漏因?yàn)榘l(fā)生在閥腔內(nèi)部，不易被觀察到，往往容易被忽視，但閥門的內(nèi)漏故障對(duì)生產(chǎn)安全運(yùn)行的影響十分重大。

3、現(xiàn)有的常規(guī)閥門泄漏檢測(cè)方法主要有兩種：一種是直接觀察檢測(cè)，即技術(shù)人員直觀地肉眼觀察和耳朵聽，但是當(dāng)看到泄漏的物質(zhì)和聽到蒸汽泄漏的聲音時(shí)，可能已經(jīng)出現(xiàn)泄漏量過(guò)大的情況；另一種是采用手持的閥門泄漏裝置來(lái)檢測(cè)閥門是否有泄漏的情況。閥門的內(nèi)漏目前采用發(fā)聲傳感器、超聲波檢測(cè)、紅外熱成像檢測(cè)等手段。

4、一申請(qǐng)?zhí)枮?01010590565.1(公開號(hào)cn102095083a)的中國(guó)發(fā)明專利公開了一種用于氣體閥門泄漏的檢測(cè)系統(tǒng)，主要采用在閥門前后安裝溫度變送器、超聲波檢測(cè)儀、壓力檢測(cè)器來(lái)進(jìn)行泄漏檢測(cè)。該發(fā)明設(shè)置多種獨(dú)立檢測(cè)儀表，設(shè)備安裝、配置復(fù)雜，且為有源檢測(cè)設(shè)備非本質(zhì)安全，且三種傳感器獨(dú)立設(shè)置并不能對(duì)同一區(qū)域進(jìn)行多種參數(shù)的判定，為此泄漏定位精度不足；同時(shí)沒(méi)有對(duì)不同工況進(jìn)行分析，閥門在運(yùn)行過(guò)程中有諸多工況，存在不同的干擾，對(duì)溫度，壓力，超聲波的檢測(cè)均帶來(lái)干擾，其次沒(méi)有提出幾種傳感器數(shù)據(jù)融合判定的設(shè)計(jì)，單純從某一個(gè)傳感器的檢測(cè)值來(lái)判定泄漏，準(zhǔn)確度和精度有限，誤報(bào)率高。

5、總的來(lái)說(shuō)，現(xiàn)有技術(shù)方案中還存在以下問(wèn)題：(1)采用多傳感器檢測(cè)時(shí)，往往不能對(duì)某一區(qū)域進(jìn)行多參數(shù)的集中檢測(cè)，不能集中檢測(cè)某一區(qū)域的各種泄漏狀態(tài)，也未能對(duì)閥門的特點(diǎn)、對(duì)閥門易泄漏的區(qū)域進(jìn)行分區(qū)域分類別地檢測(cè)；(2)設(shè)置多種探測(cè)器檢測(cè)泄漏時(shí)存在傳感器種類多，傳感器設(shè)備安裝量大、安裝要求高、光纖傳感器敷設(shè)量大，也未能對(duì)閥門內(nèi)、外泄漏同時(shí)檢測(cè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本實(shí)用新型所要解決的第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀，提供一種復(fù)合探測(cè)光纖。

2、本實(shí)用新型所要解決的第二個(gè)技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀，提供一種應(yīng)用有上述復(fù)合探測(cè)光纖的閥門泄漏檢測(cè)裝置。

3、本實(shí)用新型解決上述第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：該復(fù)合探測(cè)光纖，其特征在于：所述復(fù)合探測(cè)光纖包括光纖單元和光柵單元，所述光纖單元包括溫度傳感光纖、振動(dòng)傳感光纖，所述光柵單元包括壓力光纖光柵、聲波光纖光柵；所述復(fù)合探測(cè)光纖內(nèi)部設(shè)有隔離層，所述隔離層將光纖單元和光柵單元分隔開。

4、為了防止光纖單元和光柵單元兩者的探測(cè)光相互干擾，所述溫度傳感光纖、振動(dòng)傳感光纖位于隔離層一側(cè)，所述壓力光纖光柵、聲波光纖光柵位于隔離層另一側(cè)。

5、進(jìn)一步地，所述復(fù)合探測(cè)光纖的長(zhǎng)度方向上每隔相同的距離設(shè)置有一個(gè)光柵單元，每一個(gè)所述光柵單元中的壓力光纖光柵和聲波光纖光柵封裝在同一位置。

6、進(jìn)一步地，每一個(gè)所述光柵單元的間隔距離在1米以內(nèi)。所述間隔距離按照定位精度的要求進(jìn)行選擇。

7、為了給復(fù)合探測(cè)光纖的固定和安裝提供便捷，所述壓力光纖光柵和聲波光纖光柵的封裝處設(shè)置了焊接點(diǎn)和/或磁吸點(diǎn)。焊接點(diǎn)和磁吸點(diǎn)使得復(fù)合探測(cè)光纖能夠較為精準(zhǔn)地固定在閥門及閥門附近的特定位置，為準(zhǔn)確地探測(cè)泄漏點(diǎn)提供了基礎(chǔ)。

8、進(jìn)一步地，所述復(fù)合探測(cè)光纖外設(shè)有外護(hù)套，所述外護(hù)套的橫截面為扁平形。扁平形的外護(hù)套方便附著和固定在閥門及閥門附近的位置。

9、本實(shí)用新型解決上述第二個(gè)技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：該應(yīng)用有上述復(fù)合探測(cè)光纖的閥門泄漏檢測(cè)裝置，其特征在于：所述復(fù)合探測(cè)光纖鋪設(shè)在閥門的閥體外壁、或者閥門的入口法蘭、或者閥門的出口法蘭、或者閥門上下游的管道處。復(fù)合探測(cè)光纖鋪設(shè)在上述位置用于檢測(cè)外漏。

10、進(jìn)一步地，閥桿和閥體之間通過(guò)連接法蘭進(jìn)行連接，所述復(fù)合探測(cè)光纖鋪設(shè)在連接法蘭上下游和連接法蘭的連接面區(qū)域，或者所述復(fù)合探測(cè)光纖鋪設(shè)在閥門填料處。復(fù)合探測(cè)光纖鋪設(shè)在上述位置用于檢測(cè)內(nèi)漏。

11、為了精準(zhǔn)的定位內(nèi)漏發(fā)生的位置，壓力光纖光柵和聲波光纖光柵設(shè)置在連接法蘭的連接面區(qū)域或閥門填料處。

12、進(jìn)一步地，該閥門泄漏檢測(cè)裝置還包括光纖數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)處理模塊、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理模塊以及輸出顯示模塊；采用激光器作為入射光源，所述入射光源進(jìn)入到復(fù)合探測(cè)光纖，分別到達(dá)所述溫度傳感光纖、所述振動(dòng)傳感光纖、所述壓力光纖光柵和所述聲波光纖光柵，復(fù)合探測(cè)光纖與光纖數(shù)據(jù)采集模塊連接，光纖數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理模塊及輸出顯示模塊依次連接。

13、進(jìn)一步地，數(shù)據(jù)處理模塊還接收dcs分散控制系統(tǒng)發(fā)出的閥門狀態(tài)和物料流速、物料壓力數(shù)據(jù)。

14、進(jìn)一步地，所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理模塊的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的訓(xùn)練包括以下步驟：

15、a1：采集管道和閥門多工況下泄漏時(shí)各參數(shù)信號(hào)及常見的非泄漏的各參數(shù)信號(hào)；

16、a2：提取泄漏及非泄漏狀態(tài)下各閥門的溫度、壓力、振動(dòng)、聲波的樣本數(shù)據(jù)集；其中泄漏狀態(tài)包括不同區(qū)域、不同工況、不同閥門、不同大小的泄漏的參數(shù)數(shù)據(jù)，非泄漏狀態(tài)包括正常運(yùn)行時(shí)，不同區(qū)域、不同工況、不同閥門的參數(shù)數(shù)據(jù)；

17、a3：將樣本數(shù)據(jù)集劃分為訓(xùn)練集、驗(yàn)證集和測(cè)試集；

18、a4：對(duì)訓(xùn)練集樣本進(jìn)行處理，以最優(yōu)化訓(xùn)練模型；

19、a5：基于驗(yàn)證集優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型參數(shù)。

20、進(jìn)一步地，所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型輸入值包括以下至少一項(xiàng)：溫度傳感光纖檢測(cè)值、振動(dòng)傳感光纖檢測(cè)值、壓力光纖光柵傳感器檢測(cè)值、聲波光纖光柵傳感器檢測(cè)值、閥門類型、閥門狀態(tài)、閥門尺寸、物料壓力、物料流速、檢測(cè)區(qū)域。

21、進(jìn)一步地，所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型輸出值包括以下至少一項(xiàng)：泄漏類型、泄漏程度、泄漏區(qū)域。

22、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：

23、(1)提出一種基于復(fù)合探測(cè)光纖，一纜多芯地設(shè)置了溫度傳感光纖、振動(dòng)傳感光纖、壓力光纖光柵和聲波光纖光柵，該復(fù)合探測(cè)光纖安裝簡(jiǎn)單，鋪設(shè)量??；且采用4種傳感器對(duì)閥門不同區(qū)域的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，不僅能夠檢測(cè)閥門的內(nèi)漏，也能檢測(cè)閥門的外泄漏，檢測(cè)范圍完整；

24、(2)在溫度傳感光纖、振動(dòng)傳感光纖定位精度為0.5～1m的前提下，將壓力光纖光柵、聲波光纖光柵的封裝處精準(zhǔn)鋪設(shè)在易發(fā)生泄漏的區(qū)域，便于壓力光纖光柵、聲波光纖光柵將位置信號(hào)傳遞給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，結(jié)合光纖單元和光柵單元的位置信號(hào)從而更精準(zhǔn)地定位泄漏發(fā)生的位置；

25、(3)統(tǒng)籌考慮了閥門的狀態(tài)，管道工作狀態(tài)、管道壓力、管道流量等情況，并通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)進(jìn)行判定，對(duì)管道閥門工作過(guò)程中的干擾信號(hào)進(jìn)行排除，大大提高判定的準(zhǔn)確性，具有針對(duì)性和適用性；

26、(4)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理模塊不僅可以準(zhǔn)確判定閥門的泄漏，同時(shí)可以準(zhǔn)確定位閥門泄漏的區(qū)域，并預(yù)測(cè)閥門泄漏的范圍，建立閥門的多參數(shù)的監(jiān)控模型，為閥門的安全運(yùn)行提供了直觀和準(zhǔn)確的展現(xiàn)。