專利名稱：用于確定流體從管道中漏逸出來(lái)的位置的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及管道，具體涉及一種用于確定流體從管道中漏逸出來(lái)的位置的系統(tǒng)。
眾所周知，在把諸如原油、精煉油之類的流體從一處輸送到另一處時(shí)要用管道。這些管道一般都敷設(shè)在地下，因此很難判斷其泄漏和阻塞。迄今已經(jīng)揭示了一些用于對(duì)管道泄漏進(jìn)行檢測(cè)和定位的系統(tǒng)。一種典型的系統(tǒng)是由得克薩斯州休斯敦市的CRC Bethany國(guó)際公司制造的。在這種檢漏系統(tǒng)中，用檢測(cè)器從管道的每一端對(duì)流體中表征管道破裂的波形進(jìn)行監(jiān)測(cè)。每個(gè)檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)間均予以記錄。根據(jù)波在流體中的傳播速度，可以用時(shí)間差來(lái)確定泄漏的位置。然而，這種系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于泄漏處周圍需要多個(gè)檢測(cè)器。
本發(fā)明是一種用于確定流體從管道中漏逸出來(lái)的位置的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括用于對(duì)作為一種狀態(tài)變化而傳播的壓力波進(jìn)行檢測(cè)的裝置或機(jī)構(gòu)。這種傳播是以音速在表征有流體從管道中漏逸如泄漏或未經(jīng)批準(zhǔn)的放出的流體介質(zhì)中行進(jìn)的一種平面波。該系統(tǒng)還包括用于通過產(chǎn)生一個(gè)作為一種狀態(tài)變化傳播的試驗(yàn)壓力波來(lái)確定流體漏逸位置的。這種傳播是以音速在流體介質(zhì)中行進(jìn)的一種平面波。本發(fā)明也用于確定管道阻塞(結(jié)塊堵塞)的位置，在這種情況下，平面波從阻塞處反射。根據(jù)觀察到的傳輸時(shí)間可以計(jì)算出至不連續(xù)點(diǎn)的實(shí)際距離。如果這個(gè)波遇到狀態(tài)變化(泄漏)或一不連續(xù)點(diǎn)，則會(huì)向傳播起始點(diǎn)發(fā)回一個(gè)反射波。流體可以是油類，但不限于此，因本系統(tǒng)可適用于管道內(nèi)的任何流體。
可取的是，位置確定裝置或機(jī)構(gòu)包括一個(gè)用于在管道內(nèi)的流體中產(chǎn)生試驗(yàn)壓力波的機(jī)構(gòu)和一個(gè)用于檢測(cè)試驗(yàn)壓力波的反射波的機(jī)構(gòu)。反射波檢測(cè)機(jī)構(gòu)和初始?jí)毫Σǜ惺苎b置或機(jī)構(gòu)可以合用一個(gè)與信號(hào)處理及控制裝置或機(jī)構(gòu)如一臺(tái)計(jì)算機(jī)相連接的壓力傳感器。從壓力傳感器來(lái)的壓力信號(hào)被送入計(jì)算機(jī)中進(jìn)行處理和分析。計(jì)算機(jī)可包括一個(gè)用于顯示壓力信號(hào)的圖象顯示器和一個(gè)用于與計(jì)算機(jī)對(duì)話的鍵盤。由于來(lái)用數(shù)字過濾技術(shù)所以能以很低的虛假報(bào)警率進(jìn)行靈敏的檢測(cè)。
本發(fā)明也是一種用于檢測(cè)管道的系統(tǒng)?？梢园训焦潭ǖ牟贿B續(xù)點(diǎn)、支管、彎頭、接頭和部分關(guān)閉的閥門的距離記錄下來(lái)。該系統(tǒng)包括一個(gè)用于在管道內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)試驗(yàn)壓力波的機(jī)構(gòu)以及一個(gè)用于對(duì)試驗(yàn)壓力波的反射波進(jìn)行檢測(cè)的機(jī)構(gòu)。該檢測(cè)機(jī)構(gòu)可以是一個(gè)壓力傳感器和對(duì)壓力信號(hào)進(jìn)行全時(shí)處理的信號(hào)處理裝置或機(jī)構(gòu)。
以下結(jié)合


本發(fā)明的較佳實(shí)施例和較佳實(shí)施例方法。
對(duì)附圖的簡(jiǎn)單說明。
圖1是表示確定流體從管道中漏逸位置的系統(tǒng)的示意圖。
圖2a—2d表示波在管道中的傳播。
圖3是管道內(nèi)流體中的有效音速與溫度的關(guān)系圖。
圖4a是表示管道特性測(cè)繪的一個(gè)波信號(hào)。
圖4b是有一個(gè)管道中流體漏逸部位微兆的波信號(hào)。
圖5是表示一個(gè)用于確定流體從管道中漏逸出來(lái)的位置的系統(tǒng)的實(shí)施例的示意圖。
上述各附圖中，相似或相同的部分采用相同的標(biāo)號(hào)。圖1示出了用于監(jiān)測(cè)和確定流體從管道12中漏逸的位置的系統(tǒng)10。系統(tǒng)10包括用于對(duì)流體內(nèi)表征出有流體從管道12中漏逸如泄漏的壓力波進(jìn)行檢測(cè)的裝置或機(jī)構(gòu)。系統(tǒng)10還包括用于通過在管道12中的流體中產(chǎn)生一個(gè)試驗(yàn)壓力波來(lái)確定流體漏逸位置的裝置或機(jī)構(gòu)。系統(tǒng)10適用于任何流體，故流體種類并無(wú)限制，可以是氣體或油類，但管道12內(nèi)最好是氣體。
流體從管道12中突然漏逸會(huì)產(chǎn)生一個(gè)間斷的瞬態(tài)壓力降，該壓力降作為一個(gè)平面波在流體介質(zhì)中沿管道12傳播。管道壁起波導(dǎo)作用，而壓力瞬態(tài)傳播則是以波形式從漏逸處向兩個(gè)方向上傳去。這個(gè)波用諸如壓力傳感器18和信號(hào)處理和控制裝置或機(jī)構(gòu)20之類的檢測(cè)裝置或機(jī)構(gòu)來(lái)檢測(cè)。
可取的是，這種位置確定裝置或機(jī)構(gòu)包括一個(gè)用于在管道12內(nèi)的流體中產(chǎn)生一個(gè)試驗(yàn)壓力波的機(jī)構(gòu)14。這個(gè)試驗(yàn)壓力波可以是一個(gè)正向壓力波或一個(gè)負(fù)向壓力波，可以是一個(gè)單一的波或多個(gè)波。位置確定裝置或機(jī)構(gòu)還包括一個(gè)用于對(duì)試驗(yàn)壓力波的反射波進(jìn)行檢測(cè)的機(jī)構(gòu)。這方面可參見美國(guó)專利申請(qǐng)07/962524、07/962526和07/962457。反射波檢測(cè)機(jī)構(gòu)和原始?jí)毫Σǜ惺苎b置或機(jī)構(gòu)均可以采用與信號(hào)處理和控制裝置或機(jī)構(gòu)20相連的一個(gè)壓力傳感器18。
控制和處理裝置或機(jī)構(gòu)20最好包括一個(gè)計(jì)算機(jī)21。從壓力傳感器18來(lái)的壓力信號(hào)被饋入計(jì)算機(jī)21進(jìn)行處理和分析。計(jì)算機(jī)21可以包括一個(gè)用于顯示壓力信號(hào)的顯示器22和一個(gè)用于與計(jì)算機(jī)21對(duì)話的鍵盤23。由于采用數(shù)字過濾技術(shù)所以能以很低的虛假警報(bào)率進(jìn)行靈敏的檢測(cè)。關(guān)于對(duì)從壓力傳感器18來(lái)的信號(hào)的信號(hào)處理的具體情況可參見美國(guó)機(jī)械工程師學(xué)會(huì)(ASME)出版物第78—PET—54號(hào)，M·T·Corington著“管道破裂檢測(cè)與控制”。
信號(hào)處理和控制裝置或機(jī)構(gòu)20根據(jù)對(duì)一個(gè)表征突然漏逸的波信號(hào)的識(shí)別控制試驗(yàn)波產(chǎn)生機(jī)構(gòu)14向管道12內(nèi)發(fā)出一個(gè)流體波。這個(gè)試驗(yàn)波沿管道12傳播并最終被管道12內(nèi)的流體分配器反射。反射波由反射波檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)。
在一較佳實(shí)施例中，試驗(yàn)壓力波產(chǎn)生機(jī)構(gòu)14包括一個(gè)用于向管道12提供一流體充量的蓄能器24。由處理和控制裝置或機(jī)構(gòu)20控制的閥門65一開啟這一充量就放出來(lái)。最好是還有一個(gè)用于以流體給蓄能器24加壓機(jī)構(gòu)26。加壓裝置或機(jī)構(gòu)26可以包括一個(gè)與管道12內(nèi)的流體連通的泵28。
應(yīng)該理解到，試驗(yàn)波的反射代表了對(duì)管道12之內(nèi)部的一種測(cè)繪。各種進(jìn)口、出口和幾何特性均可通過反射波來(lái)檢測(cè)。這些特性中的每一個(gè)都部分地反映著一些試驗(yàn)波能量。通過將試驗(yàn)波反射與事前測(cè)取的管道12的特征反射波形進(jìn)行比較，即可確定漏逸及其位置。
因此，本發(fā)明也是一個(gè)用于對(duì)管道12進(jìn)行測(cè)繪的系統(tǒng)100。系統(tǒng)100包括一個(gè)用于在管道12內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)試驗(yàn)壓力波的機(jī)構(gòu)14。系統(tǒng)100還包括一個(gè)用于對(duì)試驗(yàn)壓力波的反射波進(jìn)行檢測(cè)的機(jī)構(gòu)。該檢測(cè)機(jī)構(gòu)可以是一個(gè)壓力傳感器18和對(duì)壓力信號(hào)進(jìn)行全時(shí)處理的信號(hào)處理裝置或機(jī)構(gòu)20。
在系統(tǒng)10的運(yùn)行過程中，信號(hào)處理和控制裝置或機(jī)構(gòu)20對(duì)管道壓力進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)來(lái)觀察由諸如泄漏或放出之類的壓力突然釋放引起的管道奪力中的不連續(xù)點(diǎn)，如圖2a所示，當(dāng)從管道12出現(xiàn)一個(gè)突然的壓力釋放36時(shí)，就有一個(gè)從某一壓力穩(wěn)態(tài)到一個(gè)較低狀態(tài)的瞬態(tài)變化。如圖2b所示，這種損壞產(chǎn)生一個(gè)負(fù)向的平面波40。這個(gè)波40從釋放點(diǎn)36向兩個(gè)方向穿過管道12中的流體并以流體中的音速(波速)傳播。系統(tǒng)10位于管道12或者嚴(yán)格地說是管道的一個(gè)管段的一端。將控制和處理裝置或機(jī)構(gòu)20設(shè)置成通過壓力傳感器18在負(fù)向壓力波40通過監(jiān)控點(diǎn)38時(shí)對(duì)其進(jìn)行觀察。
一俟觀察到一個(gè)表征一個(gè)新的漏逸的負(fù)向壓力波40，系統(tǒng)10就起動(dòng)控制和處理裝置或機(jī)構(gòu)20的一個(gè)數(shù)據(jù)記錄程序。一個(gè)快速動(dòng)作電磁閥25被打開。這個(gè)閥門的開啟將一個(gè)高壓充量從預(yù)先充注的蓄能器24充入管道12內(nèi)。
蓄能器是通過打開閥門41、42和43來(lái)預(yù)充注，以平衡從管道12進(jìn)入蓄能器24的壓力(此時(shí)閥門25是關(guān)閉的)。然后關(guān)閉閥門42并用泵28使蓄能器24中的壓力升高到比管道壓力高200—400磅/平方英寸的程度。然后關(guān)閉閥41和43。
如圖2c所示，高壓充量產(chǎn)生一個(gè)以流體波速在管道中從監(jiān)控點(diǎn)38傳播出去的正向壓力波44。當(dāng)該正向壓力波44經(jīng)過漏逸點(diǎn)36時(shí)，該正向壓力波44的部分能量即被反向并產(chǎn)生一個(gè)可檢測(cè)的負(fù)向波前反射46。如圖2d所示，這個(gè)負(fù)向波前46隨后在流體內(nèi)從漏逸點(diǎn)36向兩個(gè)方向也以流體波速傳播。
當(dāng)這個(gè)負(fù)向波46經(jīng)過監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)，其幅值和到達(dá)時(shí)間由控制和處理裝置或機(jī)構(gòu)20記錄?？刂坪吞幚硌b置或機(jī)構(gòu)具有以前記錄的正向波的起始時(shí)間，故可計(jì)算正向波的起始時(shí)刻和負(fù)向反射波的到達(dá)時(shí)刻之間的時(shí)間差(T1—T2)。
知道了這個(gè)時(shí)間差(T1—T2)和流體波速，即可得到從監(jiān)測(cè)點(diǎn)38到漏逸處36的距離L。系統(tǒng)10包括一個(gè)連續(xù)監(jiān)測(cè)流體密度的超聲波裝置19。根據(jù)測(cè)得的密度即可知道波44起始時(shí)的波速讀數(shù)。超聲波裝置19的具體情況可參見美國(guó)專利申請(qǐng)07/957,411。
L＝波速×(T1－T2)/2上式表示，如果知道從正向波44在監(jiān)測(cè)點(diǎn)38處的起始到負(fù)向反射波46到達(dá)監(jiān)測(cè)點(diǎn)38的時(shí)間差(秒)并把這個(gè)時(shí)間差乘以波速(英尺/秒)，即可知道兩個(gè)波(正向波和負(fù)向反射波)傳播的總距離。再把這個(gè)總距離除以2，即可得到從監(jiān)測(cè)點(diǎn)38到漏逸點(diǎn)的距離L(英尺)。
圖4b所示為試驗(yàn)波信號(hào)的反射波30之一例。用處理和控制裝置或機(jī)構(gòu)20對(duì)該反射波進(jìn)行分析并將其圖4a所示的試驗(yàn)波基準(zhǔn)反射波32的特征進(jìn)行比較。特征反射波32是一特定的管道32所特有的，它由管道12的幾何參數(shù)以及特定的輸出和輸入連接點(diǎn)來(lái)表征。(管道12的測(cè)繪就是通過產(chǎn)生特征反射基準(zhǔn)反射波32進(jìn)行的。管道的每個(gè)特定的輸出或輸入連接點(diǎn)試驗(yàn)波產(chǎn)生一個(gè)反射波，試驗(yàn)波就能判別它和它的相對(duì)位置)。由于收積有特征試驗(yàn)波波形，任何對(duì)管道12來(lái)說是新的流出(或新的流進(jìn))均將表現(xiàn)為不同于特征試驗(yàn)波反射波32的波形的部分34。波形部分34的檢測(cè)可以是手動(dòng)或自動(dòng)的。波形部分34通過監(jiān)測(cè)點(diǎn)38的時(shí)間用于計(jì)算至漏逸點(diǎn)的距離L。
為了確定漏逸點(diǎn)的精確位置，必須測(cè)取實(shí)時(shí)波速的精確讀數(shù)。例如，油作為一種不定介質(zhì)在60°F時(shí)的波速約為4100英尺/秒。但由于管道的彈性，波速在管道12中有所降低。CP(T)=C(T)1+DtBE]]>式中Cp(T)＝管道內(nèi)的流體波速C(T)＝一種不定介質(zhì)中的流體波速D＝管子外徑t＝管子壁厚B＝C2ρw/gρw＝流體密度g＝重力加速度對(duì)于額定壓力為1200磅/平方英寸的6英寸管子D＝6.625英寸t＝0.280英寸E＝30×106磅/平方英寸ρw＝SG×62.4＝50.88磅/平方英寸g＝32.2英尺/秒2B＝50.88/32.2×(4100)2＝26.57×102×#/FT2＝184500磅/平方英寸因此CP(T)=C(T)1+6.625×1845000.28×30000000]]>CP＝(0.934)C(t)Cp＝3830英尺/秒考慮到溫度C(temp)＝4502－6.7*T考慮到管道彈性，有效音速為Cp(temp)＝0.934*C(temp)或Cp(temp)＝0.934*(4502－(6.7*t))＝4205－(6.258*t)表1有效音速Cp(英尺/秒) 溫度(°F)3955 403892 503830 603767 703704 803642 903579 1003517 1103454 120表1中的數(shù)字繪制成圖3的曲線。(對(duì)于適當(dāng)?shù)牟牧希刹捎貌楸矸?，例如?，來(lái)代表超聲波裝置19)。
根據(jù)反射波的傳遞時(shí)間按下式確定到漏逸點(diǎn)的距離LL＝(Cp*T2－T1/2)/5280式中L＝到漏逸點(diǎn)的距離(英里)Cp＝對(duì)于當(dāng)時(shí)流體溫度的有效音速(英尺/秒)時(shí)間＝反射壓力波的總傳遞時(shí)間(從從試驗(yàn)壓力波源到漏逸點(diǎn)并回到傳感器18)例如給定1)80度(華氏)的流體2)反射時(shí)間為35秒則L＝(3704*35)/(2*5280)＝12.26英里[CP(T)也可由圖3查得]可取的是，系統(tǒng)10是一個(gè)用于確定流體從管道12或管道的一管段漏逸出來(lái)的位置的一個(gè)單點(diǎn)系統(tǒng)。在確定管道12上的漏逸點(diǎn)位置中，要在一段預(yù)定的時(shí)間內(nèi)完成許多步驟。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10由若干相互連接的便攜式部件組成，如圖5所示。這些便攜式部件是單路外部傳感器組件19、壓力發(fā)送器組件15、監(jiān)視器/處理器單元20和壓力波發(fā)生器14。
下面介紹每個(gè)部件。單路跨接傳感器組件19包括一對(duì)超聲波傳感器53、一個(gè)電阻溫度檢測(cè)器54(RTD)和一個(gè)安裝夾具55。壓力傳感器組件15包括一個(gè)要安裝到一個(gè)永久安裝的管道分支接頭80上的壓力傳感器/發(fā)送器18。壓力傳感器18還可包括三個(gè)截止閥47、48、49、一個(gè)三通接頭51和一個(gè)快速連接閥體58。
監(jiān)視器/處理器單元20可取地包括三個(gè)基本元件一個(gè)LEFM電子單元60、一個(gè)壓力數(shù)據(jù)記錄器62以及一個(gè)中央處理器和顯示單元21。LEFM電子單元60是配置成用于接收和處理來(lái)自超聲波傳感器53和電阻溫度檢測(cè)器54的數(shù)據(jù)的一臺(tái)工業(yè)質(zhì)量的計(jì)算機(jī)。該電子單元60根據(jù)這些數(shù)據(jù)確定管道12內(nèi)介質(zhì)的音速(波速)以及建立為完成泄漏點(diǎn)位置確定步驟而設(shè)定的預(yù)定時(shí)間內(nèi)的平均音速。有關(guān)LEFM電子單元62的使用方面的詳細(xì)情況可參見美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?7/957411。
壓力數(shù)據(jù)記錄器62是一臺(tái)配置成用于接收和處理來(lái)自壓力傳感器18的數(shù)據(jù)的工業(yè)質(zhì)量的計(jì)算機(jī)。數(shù)據(jù)記錄器62以數(shù)字形式記錄壓力數(shù)據(jù)，記錄并顯示所有壓力事件到達(dá)測(cè)量點(diǎn)處的時(shí)間。
中央處理器和顯示單元21是一臺(tái)工業(yè)質(zhì)量的計(jì)算機(jī)，其配置成用于處理從LEFM電子單元60接收來(lái)的音速數(shù)據(jù)和從壓力數(shù)據(jù)記錄器62來(lái)的壓力事件和時(shí)間數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)21對(duì)置于監(jiān)視下的管段的任何泄漏或未經(jīng)批準(zhǔn)的放出的位置和大致數(shù)量進(jìn)行計(jì)算并顯示在一臺(tái)一體化的VGA監(jiān)視器22上。計(jì)算機(jī)21還包括一臺(tái)打印機(jī)64，用于提供管道監(jiān)視結(jié)果的永久記錄。
壓力波發(fā)生器14包括一個(gè)通過釋放閥65、止回閥66和高壓軟管組件68連接到壓力發(fā)送器組件15的預(yù)充注囊式蓄能器24。與釋放閥65并聯(lián)的是一個(gè)由泵28、二個(gè)隔離閥44、44和旁路閥42組成的裝置或機(jī)構(gòu)，用于把管道內(nèi)的產(chǎn)品流體泵入蓄能器24內(nèi)并使蓄能器24內(nèi)的產(chǎn)品流體的壓力升高至比管道壓力高一個(gè)預(yù)定程度。
把系統(tǒng)10安裝到管道12上的步驟如下。
將管道12的一個(gè)管段確定為需要對(duì)是否有正在發(fā)生的泄漏或未經(jīng)批準(zhǔn)的放出進(jìn)行調(diào)查。選擇該管段的一端作為測(cè)量位置。在該位置上將安裝一個(gè)管道分支接頭80。管道分支接頭80將包括一個(gè)帶隔離閥49的焊接口或螺紋口以便允許管道介質(zhì)進(jìn)出。
將單路外部傳感器組件60安裝在管道12的外表面上靠近管道分支接頭80。每個(gè)傳感器53通過傳感器電纜82連接到裝在監(jiān)視器/處理器單元20內(nèi)的LEFM電子單元50的適當(dāng)接口。
關(guān)閉閥49，把壓力傳感器組件15連接到管道分支接頭80上。通過傳感器電纜83把壓力傳感器18連接到壓力數(shù)據(jù)記錄器62的數(shù)據(jù)輸入口并通過一根高壓軟管68和快速連接桿與壓力波發(fā)生器14相連而形成壓力連接。
系統(tǒng)的使用操作方法如下。步驟1對(duì)位于壓力波發(fā)生器14上的囊式蓄能器24進(jìn)行預(yù)充注。為此請(qǐng)用一個(gè)裝有壓力調(diào)節(jié)器組件88的標(biāo)準(zhǔn)氮?dú)馄?6。卸去位于蓄壓器24頂部的保護(hù)蓋并把充注用具90連接到敞開的充注口。用高壓軟管92把壓力調(diào)節(jié)器88的出口連接到充注用具90的進(jìn)口。把充注用具上的放氣閥97轉(zhuǎn)半圈而打開。在確保調(diào)節(jié)器調(diào)整螺釘完全退回(調(diào)節(jié)器關(guān)閉)的情況下打開氮?dú)馄扛綦x閥。向里擰壓力調(diào)節(jié)器88的調(diào)整螺釘(氮?dú)鈺?huì)從放氣閥97逸出)直至調(diào)節(jié)器88上的出口壓力表讀數(shù)為400磅/平方英寸，然后關(guān)閉充注用具的放氣閥。向里擰充注用具上的提升閥直至將其一直擰到底。調(diào)節(jié)器出口壓力表上的壓力讀數(shù)將下降，表示出氮?dú)庹谄?6和蓄能器24之間流動(dòng)。當(dāng)壓力讀數(shù)回升并穩(wěn)定于400磅/平方英寸時(shí)充注即告完成。向回?cái)Q充注用具90的提升閥直至將其一直擰上來(lái)。關(guān)閉氮?dú)馄扛綦x閥并打開充注用具的放氣閥97，以釋放包含在充注用具90和氮?dú)馄?6之間的任何壓力。將高壓軟管92從注用具90和壓力調(diào)節(jié)器88脫開并將保護(hù)蓋重新裝在蓄能器24上。至此，蓄能器24就預(yù)充注完畢。
給監(jiān)視器/處理器單元20通電。這一系統(tǒng)將在顯示器22上顯示出一個(gè)數(shù)據(jù)輸入幕表。請(qǐng)根據(jù)顯示器屏幕上顯示出一個(gè)數(shù)據(jù)輸入幕表。請(qǐng)根據(jù)顯示器屏幕上顯示出來(lái)的適當(dāng)提示輸入管道的數(shù)據(jù)(管通直徑、壁厚等)。計(jì)算出的音速將被連續(xù)地顯示出來(lái)(英尺/秒)。
打開壓力發(fā)送器組件15的管道閥門49和閥門48?？焖俅蜷_釋放閥87以放出積留在高壓軟管68內(nèi)的任何空氣。在打開閥87時(shí)會(huì)有管道內(nèi)的產(chǎn)品流體流出來(lái)，故應(yīng)準(zhǔn)備好適當(dāng)?shù)娜萜?。?dāng)空氣從系統(tǒng)流出時(shí)，即關(guān)閉閥87。步驟2
在確保閥65關(guān)閉的情況下打開閥43、44和65使泵28兩邊的壓力均衡。管道壓力將表示在兩個(gè)壓力表92、94上。關(guān)閉閥(D)42并使泵28運(yùn)轉(zhuǎn)，直至壓力表94上的讀數(shù)比壓力表92高一個(gè)預(yù)定值。管道12與蓄能器24之間的壓力差應(yīng)處于200到400磅/平方英寸。壓力差越大，系統(tǒng)10的作用越有效，但應(yīng)注意保證蓄能器24內(nèi)的壓力不要超過管道12的最大允許工作壓力(MAWP)。
輸入適當(dāng)?shù)拿?logp)以訪問數(shù)據(jù)記錄器。輸入一個(gè)適當(dāng)?shù)奈募Q——最多8個(gè)字符＋.dat(ABCD1234.dat)。通過把管道長(zhǎng)度(英尺)除以顯示的音速來(lái)選擇足夠使壓力波以顯示的音速在管段的整個(gè)長(zhǎng)度上傳輸?shù)亩ㄎ徊襟E所用的一段時(shí)間，把這段時(shí)間加倍(以允許任何反射波傳回到監(jiān)測(cè)點(diǎn))再乘以一個(gè)允差系數(shù)。舉例管段長(zhǎng)度＝25英里或132,000英尺計(jì)算音速＝3600英尺/秒允差系數(shù)＝3132000÷3600＝36.666秒(傳輸時(shí)間，秒)36.66×2＝73.33×3＝219.99秒選擇大于219秒的最接近整分單位即4分(240秒)。
一旦將選擇的時(shí)間輸入，數(shù)據(jù)記錄器62將開始接收管道壓力數(shù)據(jù)。在一適當(dāng)?shù)臅r(shí)間標(biāo)記處(輸入時(shí)間后約30秒)突然打開釋放閥65。在所選擇的時(shí)間結(jié)束時(shí)數(shù)據(jù)記錄器62將自動(dòng)停止接收壓力數(shù)據(jù)。
選擇數(shù)據(jù)記錄器中的壓力數(shù)據(jù)顯示程序(algordsp)。見美國(guó)專利申請(qǐng)07/962524、07/962526和07/962457。選擇文件名稱(ABCD1234·dat)。壓力分布和時(shí)間基準(zhǔn)將顯示在監(jiān)視器屏幕22上。卷過壓力分布數(shù)據(jù)直至正向波(被看作在大致30秒處開始)處在屏幕中央，把光標(biāo)對(duì)準(zhǔn)波形最頂端(即顯示在屏幕頂端的最高壓力值處)。記錄顯示為時(shí)間“A”的時(shí)間。
當(dāng)正向誘導(dǎo)波通過被查管段時(shí)，波的能量因與止回閥、斷流閥和控制閥等裝置相關(guān)聯(lián)的管道橫截面的變化而改變。這類裝置的位置是已知的并應(yīng)在一個(gè)泄漏點(diǎn)確定步驟開始之前就記錄下來(lái)。同時(shí)，波的能量也因與產(chǎn)品流體進(jìn)入放出點(diǎn)或通過泄漏點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的管道壓力穩(wěn)態(tài)的變化而改變。由于壓壓波能量的改變，因而產(chǎn)生了一個(gè)負(fù)向壓力或反射波。這些負(fù)向波反射同樣以介質(zhì)的音速傳播過管道介質(zhì)。
繼續(xù)卷過壓力分布數(shù)據(jù)并觀察波反射，把光標(biāo)對(duì)準(zhǔn)反射波形的最底端(即顯示在屏幕底端的最低壓力值處)。記錄顯示為時(shí)間“B”的時(shí)間。如果觀察到許多波反射，則把它所記為“B1”、“B2”、“B3”等。
退出壓力數(shù)據(jù)顯示程序。系統(tǒng)將缺席于數(shù)據(jù)輸入屏幕狀態(tài)。按照適當(dāng)?shù)奶崾据斎霑r(shí)間“A”即XXX·XXX秒。按照適當(dāng)?shù)奶崾据斎霑r(shí)間“B”或時(shí)間“B1”、“B2”、“B3”等。在所有時(shí)間均輸入后輸入“Location calc(位置計(jì)算)”命令。將顯示出每個(gè)反射波發(fā)生源的位置。
即“B1”＝XX，XXX英尺“B2”＝X，XXXX英尺“B3”＝XXX，XXX英尺將這些位置已知裝置的位置加以比較。如果有一種相關(guān)關(guān)系，則就知道反射波是由對(duì)應(yīng)的裝置發(fā)生的。記錄到的沒有一個(gè)對(duì)應(yīng)的已知位置的任何位置都應(yīng)作為泄漏點(diǎn)或未經(jīng)批準(zhǔn)的放出而加以調(diào)查。
重復(fù)步驟2至少兩次以上并在開始調(diào)查之前確定泄漏點(diǎn)或未經(jīng)批準(zhǔn)的放出事件的平均位置。這些步驟重復(fù)得越多，平均位置也就越精確。
雖然為了說明的目的通過上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做了詳細(xì)的描述，但是應(yīng)該理解，這些具體描述僅僅為了說明，熟悉本專業(yè)的人員可以在不偏離下述本發(fā)明的權(quán)利要求的精神和范圍的情況下作出種種變型。
權(quán)利要求
1.一種用于確定流體從管道中漏逸的位置的系統(tǒng)，包括用于對(duì)流體內(nèi)的表征有流體從管道中漏逸出來(lái)的壓力波進(jìn)行檢測(cè)的裝置或機(jī)構(gòu)；以及用于通過在流體中產(chǎn)生一個(gè)試驗(yàn)壓力波來(lái)確定流體漏逸位置的裝置或機(jī)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，位置確定裝置或機(jī)構(gòu)包括一個(gè)用于在管道流體中產(chǎn)生試驗(yàn)壓力波的機(jī)構(gòu)和一個(gè)用于對(duì)試驗(yàn)壓力波的反射波進(jìn)行檢測(cè)的機(jī)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，位置確定裝置或機(jī)構(gòu)包括控制和處理裝置或機(jī)構(gòu)，所述控制和處理裝置或機(jī)構(gòu)根據(jù)試驗(yàn)壓力波開始時(shí)刻和檢測(cè)到反射時(shí)刻之間經(jīng)歷的時(shí)間計(jì)算流體漏逸位置。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制和處理裝置或機(jī)構(gòu)包括用于對(duì)流體中波傳播速度進(jìn)行測(cè)量的裝置或機(jī)構(gòu)，所述測(cè)量裝置或機(jī)構(gòu)設(shè)置成鄰近管道。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力控制裝置或機(jī)構(gòu)和反射波檢測(cè)機(jī)構(gòu)包括一個(gè)與管通流體連通的壓力傳感器。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述試驗(yàn)壓力波發(fā)生機(jī)構(gòu)包括一個(gè)用于向管道提供一流體充量的蓄能量，所述蓄能器有一個(gè)閥門并與管道流體連通，所述閥門與控制和處理裝置或機(jī)構(gòu)相連通。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述試驗(yàn)壓力波發(fā)生機(jī)構(gòu)包括用于以流體給蓄能器加壓的裝置或機(jī)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述處理和控制裝置或機(jī)構(gòu)包括一臺(tái)計(jì)算機(jī)。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述處理和控制裝置或機(jī)構(gòu)包括一個(gè)圖象監(jiān)視器和一個(gè)鍵盤。
10.一種用于確定流體從管道中漏逸出來(lái)的位置的方法，包括以下步驟對(duì)流體中表征有流體從管道中漏逸出來(lái)的壓力波進(jìn)行檢測(cè)；產(chǎn)生試驗(yàn)壓力波；以及根據(jù)試驗(yàn)壓力波開始時(shí)刻和收到試驗(yàn)壓力波的反射波時(shí)刻之間經(jīng)歷的時(shí)間確定流體漏逸位置。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，在所述檢測(cè)步驟之前有一個(gè)測(cè)取管道的特征波形的步驟。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，在所述確定位置步驟之前有一個(gè)對(duì)流體中波傳播速度進(jìn)行測(cè)量的步驟。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述試驗(yàn)壓力波產(chǎn)生步驟包括一個(gè)將加壓的流體流入管道的步驟。
14.一個(gè)用于對(duì)管通進(jìn)行測(cè)繪的系統(tǒng)，包括一個(gè)用于在管道中產(chǎn)生一個(gè)試驗(yàn)壓力波的機(jī)構(gòu)，所述壓力波產(chǎn)生機(jī)構(gòu)設(shè)置成與管道內(nèi)的流體相連通；以及一個(gè)用于對(duì)試驗(yàn)壓力波的反射波進(jìn)行檢測(cè)的機(jī)構(gòu)，所述檢測(cè)機(jī)構(gòu)有一個(gè)用于產(chǎn)生一個(gè)與管道測(cè)繪相對(duì)應(yīng)的波信號(hào)的信號(hào)處理裝置或機(jī)構(gòu)，所述檢測(cè)機(jī)構(gòu)設(shè)置成與管通內(nèi)的流體相連通。
15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力檢測(cè)裝置或機(jī)構(gòu)和反射波檢測(cè)機(jī)構(gòu)包括一個(gè)與管道流體連通的壓力傳感器。
16.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，試驗(yàn)壓力波產(chǎn)生機(jī)構(gòu)包括一個(gè)用于向管道提供一流體充量的蓄能器，所述蓄能器有一個(gè)閥門并與管道流體連通，所述閥門5控制和處理裝置或機(jī)構(gòu)相連通。
17.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述處理和控制裝置或機(jī)構(gòu)包括一個(gè)圖象監(jiān)視器和一個(gè)鍵盤。
全文摘要
本發(fā)明是一種用于確定流體從管道中漏逸出來(lái)的位置的系統(tǒng)。它包括用于流體內(nèi)表征有流體從管道中漏逸出來(lái)的壓力波進(jìn)行檢測(cè)的裝置或機(jī)構(gòu)和用于在流體中產(chǎn)生一個(gè)試驗(yàn)壓力波并接收該試驗(yàn)壓力波的反射波來(lái)確定流體漏逸位置的裝置或機(jī)構(gòu)。該系統(tǒng)適用于管道中的任何流體，例如流體可以是但不限于氣體或油類。
文檔編號(hào)G01M3/24GK1123894SQ9511511
公開日1996年6月5日 申請(qǐng)日期1995年8月18日 優(yōu)先權(quán)日1994年8月19日
發(fā)明者霍華·L·李登, 羅伯特·J·布汀, 卡爾文·R·黑斯廷斯 申請(qǐng)人:美商卡登有限公司