检测带有流体的管的隔离段中泄漏的设备制造技术

一种用于检测带有已知的流体的一管的一隔离段中的泄漏的设备，包括：一用于在该管中生成压力脉冲的机构，所述生成机构适合于连接至该管；一用于感测该管中该脉冲的反射的机构；一用于感测该管中的压力的压力传感器，所述压力传感器适合于连接至该管；及一用于确定该管中流体的压力是否已消极地与该管中流体的压力－温度关系所期望的压力不一致的机构。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及根据与管线中流体的一期望的压力-温度关系不一致的压力，对管线中的泄漏检测。为保护环境，制定了相关的规定以确保从地下管线泄漏危险材料被及时地检测到以限制泄漏量。这样一程序是环境保护机构(Environmental Protection Agency)程序，“EPA-用于估定泄漏检测方法的标准测试程序管线泄漏检测系统”。该程序要求小至在10磅/平方英寸管路压力下的3加仑/小时(gph)的泄漏必须被检测到。在某些情况下，泄漏检测的实用的方法是在静态条件下对管线增压(也就是说，关闭各端的阀门，从而防止流过管线)且然后监视一适当周期内的管路压力以检测泄漏。该方案可被称之为“压力衰减”法。假定在今日可得到精确的压力传感器，能够通过监测由泄漏引起的压力衰减来检测小至在10磅/平方英寸管路压力下的3加仑/小时的泄漏。该压力衰减法要求管线温度保持恒定或在该段管线上的温度的变化被计算出。由于温度的轻微变化也可引起压力衰减，压力衰减可被错误地认为是泄漏，要求温度稳定或进行温度补偿。因为在某些情况下监测温度稳定性是困难的，压力衰减法在实用上受到限制。在许多情况下，使温度均衡或稳定所要求的时间很长以使对工作管线强加不可接受的长的停工时间。在其他情况下，不可能获得足够的温度平衡。对埋置的管线的温度的效果的补偿也太复杂或太昂贵而不能实用。很少有合适的温度传感器的一阵列在管线构成时被安装。本专利技术适合于一种用于在带有一已知的流体的管的一隔离段中检测泄漏中待被使用的对流体温度的变化进行补偿的设备，且通过不要求任何直接的温度测量而对温度对压力的影响进行补偿来独特地这样做。该设备包括一用于在该管中生成压力脉冲以测量该管线中流体的平均传播速度的变化的机构。该生成机构适合于连接至该管。该设备包括一用于感测该管中该脉冲的反射的压力传感器。该压力传感器适合于连接至该管。该设备包括一用于确定该管中流体的压力是否已消极地与该管中流体的压力-温度关系所期望的压力不一致的机构。本专利技术是基于一种用于检测一管的一隔离段中的流体泄漏的方法。该方法包括有五个步骤步骤1，通过测量在时间t1的一隔离段中的压力脉冲传送时间来测量传播速度；步骤2，测量在时间t1的该管的该隔离段中的流体的压力；步骤3，测量在时间t2的该管的该隔离段中的流体的压力并计算t2和t1之间出现的压力的变化；步骤4，通过测量在时间t2的该管的该隔离段中的压力脉冲传送时间来测量传播速度并确定对应的传播速度的变化并自其确定平均温度的变化；步骤5，计算由于温度变化所致的压力变化量和由于可能的泄漏所致的该量。所使用的物理原理是传播速度和温度之间的关系。(传播速度是在该管线中流体的压力跳跃运动的速度)。因此，如果传播速度的变化被测量，温度的变化可被确定。而且，如果该段管线上的传播速度的变化可被测量，整个管线上的平均温度的有效变化可被计算出。附图示出了本专利技术的组成部件和实践该专利技术的方法附图说明图1是作为质量与容积的函数的管运系统中对于3加仑/小时泄漏的以磅/平方英寸/小时为单位的压力变化率的视图；图2是本专利技术的设备的概略性视图；图3是本专利技术的一替换实施例的概略性视图4是该设备的概略性视图。在该几个视图中相同的参考数字是指相似或相同的部件。图2和4是用于检测带有已知流体的管14的一隔离段12中的泄漏的设备10的视图。设备10包括一用于生成一压力脉冲的机构16。该生成机构16被连接至该管。设备10还包括一用于感测该管中压力脉冲的反射的机构18。而且，设备10包括一用于感测该管中的压力的压力传感器20。该压力传感器还被连接至该管。最后，设备包括一用于确定该管中流体的压力是否已消极地与该管中流体的压力-温度关系所期望的压力不一致的机构22。最好，生成机构16包括一用于确定该管中压力脉冲反射的平均时间的机构24。该确定机构24最好被连接至感测机构18。最好，该感测机构18包括一用于同确定机构22相联络，使用压力脉冲反射的平均时间来计算平均流体传播速度的机构26。该感测机构18最好包括一用于计算平均传播速度和平均流体温度的变化的机构28。该温度变化最好从平均传播速度的变化和流体温度容量的变化被计算出。最好，该生成机构16包括一与管14连接的用于生成压力脉冲的压力发送器机构30。该生成机构16最好包括一上游管线阀32和一下游管线阀34，该两阀用于隔离该管线。压力发送器机构30被连接至该上游管线阀32和下游管线阀34之间的管14。最好，该生成机构16包括连接至管14的一次级管36，连接至相邻于管14的次级管36的一测试设备10根阀(root valve)38，连接至管36的一压力发送器根阀40，和连接至压力发送器根阀40的一压力发送器42压力传感器20。本专利技术适合于一种用于检测一管的一隔离段中的流体泄漏的方法。该方法包括有五个步骤步骤1，通过测量压力脉冲传送时间来测量在时间t1的该管的一隔离段中的传播速度；步骤2，测量在时间t1的该管的该隔离段中的流体的压力；步骤3，测量在时间t2的该管的该隔离段中的流体的压力并计算t2和t1之间出现的压力的变化；步骤4，通过测量在时间t2的该管的该隔离段中的压力脉冲传送时间来测量传播速度并确定对应的传播速度和平均温度的变化；步骤5，计算由于温度变化所致的压力变化量和由于潜在的泄漏源所致的该量。图4还示出用于确定管14中的泄漏的设备10。该设备包括一用于检测典型地低至在10磅/平方英寸管路压力的3加仑/小时或更低的一管中的泄漏的机构。该设备还包括一用于定位该泄漏的机构。压力/温度关系对系统质量的计算在该设备的工作中，一隔离的管线中的流体的质量由下式给出M＝V·ρ其中M＝隔离的管线中的质量V＝隔离的管线中的容积ρ＝流体密度由于泄漏或修理所致的流体质量的变化dM必须通过容积或密度的变化而被调节dM＝ρ·dV+V·dρ假定一单一相的均匀流体被给出dM=ρ·(∂V∂P|TdP+∂V∂T|PdT)+V·(∂ρ∂P|TdP+∂ρ∂T|PdT)---(1)]]>其中 ＝在恒定压力下，相对于温度，T的容积的偏导数 ＝在恒定温度下，相对于压力，P的容积的偏导数 ＝在恒定压力下，相对于温度，T的流体密度的偏导数 ＝在恒定温度下，相对于压力，P的流体密度的偏导数对于该容积是管线的容积的情况下，该容积由下式给出V＝A·L其中A＝管的截面积L＝管的长度如果假定该管的长度被限定(也就是说，由压力应力或热膨胀引起的长度变化通过该管支持系统被防止)，则对于圆形截面的一管，dV＝LdA＝Ld(πD2/4)＝LπDdD/2其中D＝管直径由于压力所致的管容积的变化直径对压力的相关性由应力-应变关系所确定σ＝EdD/D其中σ＝管壁中的应力E＝扬氏模量对于受到内部压力的圆形截面的一管，周向应力由下式给出σ＝PD/2t其中t＝管壁的厚度因此，由于压力的变化所导致的直径的变化由下式给出dD＝d本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测带有已知的流体的一管的一隔离段中的泄漏的设备，包括： 一用于在该管中生成压力脉冲的机构，所述生成机构适合于连接至该管； 一用于感测该管中该脉冲的反射的机构； 一用于感测该管中的压力的压力传感器，所述压力传感器适合于连接至该管；及 一用于确定该管中流体的压力是否已消极地与该管中流体的压力－温度关系所期望的压力不一致的机构。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：卡尔文R黑斯廷斯，唐纳德R奥根施泰因，赫伯特埃斯特拉达，
申请(专利权)人：卡尔东公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]