[发明专利]一种输送管道泄漏检测装置及方法

权利要求书

1.一种输送管道泄漏检测装置，其特征在于，包括一个以上的智能压力变送器、一个以上的电磁流量计、PC机、微处理器、GPRS通信模块、RS-232串行通讯接口、RS485总线、供电模块；

所述一个以上的智能压力变送器、一个以上的电磁流量计分别安装在输送管道内，所述一个以上的智能压力变送器、一个以上的电磁流量计均通过RS-232串行通讯接口与微处理器连接，所述微处理器通过RS485总线与GPRS通信模块连接，所述GPRS通信模块与PC机连接，所述供电模块与微处理器连接。

2.根据权利要求1所述的输送管道泄漏检测装置，其特征在于：所述微处理器为STM32微处理器。

3.根据权利要求1所述的输送管道泄漏检测装置，其特征在于：所述供电模块为12V电池和稳压器，所述GPRS通信模块为GPRS远程数据通信网络。

4.根据权利要求1所述的输送管道泄漏检测装置，其特征在于：所述PC机用于信号数据的处理、存储、分析、显示、泄漏信号检测、向客户端发送管道运行状态，故障报警。

5.根据权利要求1所述的输送管道泄漏检测装置，其特征在于：所述智能压力变送器选用CJT型，所述电磁流量计选用的型号为MEC10118110A005。

6.权利要求1～5所述的输送管道泄漏检测装置的检测方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1)首先在所检测输送管道内选定一个以上的点，并在所选择点处分别安装智能压力变送器、电磁流量计测得所选择点处的压力、流量数据，压力、流量数据通过RS-232串行通讯接口传输至微处理器中，微处理器对数据进行处理、储存后再通过RS485总线将数据发送至GPRS通信模块，GPRS通信模块将数据传送至PC机，PC机将压力、流量数据进行汇总；

(2)然后在所检测输送管道的首尾上下游两端分别放置一个以上的智能压力变送器和电磁流量计，测出所检测输送管道的首尾两端的压力、流量数据，并将采集的压力、流量数据通过RS-232串行通讯接口传输至微处理器中，微处理器对数据进行处理、储存后再通过RS485总线将数据发送至GPRS通信模块，GPRS通信模块将数据传送至PC机，PC机将压力、流量数据通过实时瞬态模型求得的步骤(1)所选择点处相对于首尾端的压力、流量数据的理论计算值；

(3)将步骤(1)测得的所选择点处的压力、流量数据实际值与步骤(2)计算得出的压力、流量数据的理论计算值相减求差并将得到的各个差值分别与输送管道的压力、流量预值进行比较，若各个差值中出现一个以上大于所检测输送管道的预值，则判断为管道泄漏；

(4)所述PC机将对管道泄露的判断结果传输至远程客户端，操作者通过观察远程客户端浏览输送管道的运行状况，并对泄露状况及时处置。

7.根据权利要求6所述的输送管道泄漏检测装置的检测方法，其特征在于：所述实时瞬态模型具体如下所示：

PC机将管道上下游两端的压力、流量四个变量值或其中两个变量值作为实时模型的边界条件进行仿真计算，根据流体力学的质量平衡与能量平衡构建管内流动方程，其中方程为：

式中：ρ为所检测输送管道内矿浆的平均密度，kg/m³；V为所检测输送管道内矿浆的中心流体的平均流速，m/s；f为所检测输送管道的摩阻系数；D为所检测输送管道的内径，m；x为平行于管轴线所检测输送管道的距离，以矿浆流动方向为正，m；P为矿浆输送管道中心流体的压强，Pa；a为矿浆输送管道负压波传播速度，m/s；g为重力加速度，m/s²；α为矿浆输送管道与水平轴的角度；t为时间，s；

其中，所检测输送管道的摩阻系数计算公式为：

其中，Re_g表示广义雷诺数；

设A为管道首端点，B为管道尾端点，P为管道首尾之间任一点，则A处的压力、流量值由步骤(2)测得实际值分别为P_Am、V_Am，则根据公式(2)在P和A之间积分，则P点的压力、流量值Pp、Vp由P_Am、V_Am表示，结合实际值，求出P点的压力、流量值理论值即P_PA、V_PA，同理，B处的压力、流量值由步骤(2)测得分别为P_Bm、V_Bm，则根据公式(4)在P和B之间积分，则P点的压力、流量值Pp、Vp由P_Bm、V_Bm表示，结合实际值，求出P点的压力、流量值理论值即P_PB、V_PB，将步骤(1)测得的所选择P点处的压力、流量数据值P_p、V_p与步骤(2)计算得出的P点的四个压力、流量值理论值分别进行比较，将P_p-P_PA的差与△P₁比较大小，P_p-P_PB的差与△P₂比较大小，V_p-V_PA的差与△V₁比较大小，V_p-V_PB的差与△V₂比较大小，其中，△P₁、△P₂分别为输送管道上、下游压力的预值，△V₁、△V₂分别为输送管道上、下游流量的预值，若四个差值比较中出现一个以上大于预值，则输送管道出现泄漏。