煤气管道泄漏检测的研究.pdf

煤气管道泄漏检测的研究 郭 祖培剃晨 ( 武投 工 学 院 ) 杨佑囊 ( 武汉市煤 气公 司) 提要 ：本文研 究煤 气设 施 泄漏时 ，由于分 子的喷 射撞 击 产生 声波 ，应 用超 声波 探 头将微 弱信 号接 收 并对 此信 号进 行处理 和 显示，预 洲 气体泄 漏 的部 位及 大小， 以 便 及 时排 除隐 患，防止发 生恶 性事 故 ，达 到安 全供 气的 目的。 1 概述 煤 气从贮 气设 备和输 气管道 内泄 漏 出来 时， 因气体从细 小 的孔洞里喷 射 出来，气体 分子之 间相互 冲撞 会产 生声波 ，此声 波如 同 无线 电的 电磁 波一 样，随 着离 声 波距离 的增 加而信 号 逐渐 减弱 。 同时还 同传 波 的 介 质 ( 如 空气 、敷 设管道 的覆 盖结构 等)有关 。 因此 ，要根据 不 同的介质 ，标定 不 同介 质情 况下 的对 比信 号 。这样才 能使 测 出的信号 具 有真 实的 价值 。从 而判 断出煤 气泄 漏的 实际 情 况 。 本文 研究一种 检测气体泄 漏 的探测仪 ， 可 以根据 从超声 波探 头接 收到 的气体泄 漏的 微弱信号 ，经调 谐前置 放大器 、放大器 、缓 冲器 、交直流 变换器 、 比较器 、驱动器 和数 字显示 ，来寻 找煤 气 管道 气体泄 漏部 位及大 小 程度 ，并及 时显示报 警， 以达到保 证安 全 供 气防止 爆炸 恶性 事故 的发生 。 防爆是 泼电路 设计 的关键之 一，要 求既 安全可 靠叉能及 时报警 ，因此 该 电路 电源部 份是 低 电位和 低 电流 ，小 容量 的 电容 和 电感 等 电子元件 组 成 。本文 以超声 波探头 为 中心 加 以叙 述。 2 梭潮仪 系统 检 测仪 系统 由压 电元 件 的超声 波探 头和 工 艺简单 ，集 成度 高 ， 功 耗 小 的 MOS， CMOS 等 元件 组成 。探 测仪 系统 部件 接 线图 ( 见 图 1) 和 原 理 图 ( 略) 。 (1) 超声 波探 头 某些 电介质 物质如 石英 晶体 、压 电陶瓷 等沿 一 定方 向上 受到外力 作用而 变形时 ，内 部会产 生极化 现象 ， 同时在表 而 上 产 生 电 西 德 ， H D 贝 尔 著 ! 工 程 热 力 学 ， 栝东 华 等 译 ， 赳 才 铨 霞 ； c 美 A H 夏 皮 著- 可 压缩 螽 【 的动 力学 与 热力 学 ， 陈 立 于 等 译 c 苏 M A 柯 里 雅达 ， M 高弗 曼 孔晴 夫 著- 煤 气管 道 的气密 性与 瀚气 测定 社 ，王 品 生 译 一 北 京 市 公 用 局 一 “ 北 京 市 地 下 煤 气 管 道 设 计 ， 施 工， 验收 的技 术规 定” ，1 9 8 4 6中耳 市政 工程 华北 设计 院t “ 城 市地 下煤 气管 道 与煤 气调 压靖 施工 与验 收技术 暂行 规定 ” 1 9 8 1 ， 【7 上 海市 煤气 公司 管线所 ： 地 下煤气 管道 施工 和 设 备 安装 的质 量驻 收 标准 和幢 验 技 术 规 范 1 9 8 4 6 ：8 苏聪 部 长告 议国 家 建设 委员 会： “ 城 市 、居 民 区 叵工业 盘业 煤气 网工 程 施工 受验 收 技 术 规 范 ” ( C卜 1 1 7 6 0 ) 维普资讯 http:/ 图 1部 件 接 线 罔 荷 。当外力除 去后 ，又 重新 回到不 带电的状 态 。这种将 机械 能 转变为 电能 的现 象，称 为 “ 顺压 电效应” 。相 反， 电介 质的极化方 向 上施加 电场 它会产生机 械变形 ，当去 掉外加 电场 时， 电介 质的变 形随之 消失 ，这种 将 电 能转换 为机械能 的现象称为“ 逆压 电效应 ” 。 因此 ，当压 电式 传感器 的压 电元 件受 到外 力 ( 泄 漏煤 气的声 波) 作 用时 ，会在压 电元件 一 定 方向的两个 表T ( 电极面) 上 产 生 电 荷，在一个表面上聚集正电荷，在另一个表 而上聚集等 量的 负 电荷 。此 时，可 以把压 电 式传感 器看作一 个静 电发生 器 超 声波探 头 。 (2)信 号 处理 压 电式 传感器输 出 的信 号非 常微 弱 ，一 般需 将 电信号 放大后才 能检测 出煤 气泄 漏 的 情 况。 因为 自然界 中有许多不 同频率 的范 围 信号 ，为 了检 测 出有用 的信号 ( 煤 气泄 漏 的 声波) 抑制干 扰信号 ，采 用二 极调 谐式 的前 置放大器 ， 因为压 电传感 器的 电阻大 ，通常 应将传感 器的输 出信号输 入到 高输 入阻抗 的 前置调谐放大器中，然后再栗用一般的放大 器 等处理 装置 。 (3)交 直流转换器