一種機械密封洩漏檢測系統及方法
2023-05-13 11:34:06 2
一種機械密封洩漏檢測系統及方法
【專利摘要】本發明公開了一種機械密封洩漏檢測系統及方法，應用於長輸管道輸油泵上，所述方法包括：採集洩漏液體量，當檢測到所述洩漏液體量符合液滴計數條件時，根據光學檢測法採集所述洩漏液體量的第一流量信號；根據所述第一流量信號確定所述洩漏液體量的第一流量；當檢測到洩漏液體量不符合液滴計數條件時，根據差壓檢測法採集所述洩漏液體量的第二流量信號；根據所述第二流量信號確定所述洩漏液體量的第二流量。如此，可實現機械密封洩漏在線定量檢測，實時、精確檢測機械密封洩漏量。
【專利說明】一種機械密封洩漏檢測系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於石油設備故障狀態診斷【技術領域】，尤其涉及一種機械密封洩漏檢測系統及方法。
【背景技術】
[0002]長輸管道輸油泵是輸油管道的關鍵設備，而機械密封失效是導致輸油泵停輸檢修的主要原因。因此，提高輸油泵用機械密封洩漏檢測水平，對於機械密封進行狀態檢修，提高輸油泵完好率，提高管道輸送管理水平，減少經濟損失，具有重要的現實意義。
[0003]而目前的輸管道輸油泵機械密封洩漏檢測方法主要包括兩種:第一種方法為目測法；第二種方法為液位開關檢測法。第一種方法通過計量單位時間內密封洩漏液滴數，通常用滴/分鐘表示，當所述洩漏液滴數超過一定量時表示機械密封性能下降甚至失效。而第二種方法通過在收集機械密封洩漏液體的筒體內安裝浮球液位開關，隨著洩漏液體量的增力口，所述筒體內的液位逐漸升高，當所述筒體內液體達到一定高度時，產生液位報警信號，表示機械密封性能下降。
[0004]但上述兩種方法只能定性判斷機械密封洩漏情況，難以實現機械密封洩漏在線定量檢測，更無法實時、精確檢測機械密封洩漏量。
【發明內容】
[0005]針對現有技術存在的問題，本發明實施例提供了一種機械密封洩漏檢測系統及方法。
[0006]本發明實施例提供一種機械密封洩漏檢測系統，應用於長輸管道輸油泵上，所述系統包括:液滴檢測單元、差壓檢測單元、數據處理單元；其中，
[0007]所述液滴檢測單元，用於當檢測到洩漏液體量符合液滴計數條件時，根據光學檢測法採集所述洩漏液體量的第一流量信號；
[0008]所述差壓檢測單元，用於當檢測到所述洩漏液體量不符合所述液滴計數條件時，根據差壓檢測法採集所述洩漏液體量的第二流量信號；
[0009]所述數據處理單元，用於獲取所述液滴檢測單元採集的所述第一流量信號，根據所述第一流量信號確定所述洩漏液體量的第一流量；或獲取所述差壓檢測單元採集的所述第二流量信號，根據所述第二流量信號確定所述洩漏液體量的第二流量。
[0010]上述方案中，所述系統還包括:電磁閥；當根據光學檢測法採集所述洩漏液體量的第一流量信號後，所述數據處理單元還用於:控制所述電磁閥為關閉狀態，
[0011]上述方案中，所述液滴檢測單元包括:第一光電二極體、第二光電二極體；其中，所述液滴計數條件包括:所述第一光電二極體輸出第一高電平信號，且所述第二光電二極體輸出第二低電平信號。
[0012]上述方案中，所述數據處理單元具體用於:根據獲取的所述液滴檢測單元採集的所述第一流量信號，利用公式I =叫確定所述洩漏液體量的第一流量；其中，
[0013]所述第一流量信號包括:液滴個數I1、單個液滴的體積(1 ；所述％為第一流量。
[0014]上述方案中，所述數據處理單元具體還用於:根據獲取的所述差壓檢測單元採集的所述第二流量信號，利用公式1=確定所述洩漏液體量的第二流量；其中，
[0015]所述第二流量信號包括:第一時刻第二時刻所述洩漏液體量的橫截面積3、第一時刻\所述差壓檢測單元的壓力差、第二時刻所述差壓檢測單元的壓力差？2、液體密度9、重力加速度8 ；所述為第二流量信號。
[0016]本發明還提供了一種機械密封洩漏檢測方法，所述方法包括:
[0017]採集洩漏液體量，當檢測到洩漏液體量符合液滴計數條件時，根據光學檢測法採集所述洩漏液體量的第一流量信號；根據所述第一流量信號確定所述洩漏液體量的第一流量；
[0018]當檢測到所述洩漏液體量不符合液滴計數條件時，根據差壓檢測法採集所述洩漏液體量的第二流量信號；根據所述第二流量信號確定所述洩漏液體量的第二流量。
[0019]上述方案中，當根據所述第一流量信號確定所述洩漏液體量的第一流量後，所述方法還包括:控制電磁閥為關閉狀態。
[0020]上述方案中，所述液滴計數條件包括:所述液滴計數條件包括:第一光電二極體輸出第一高電平信號，且第二光電二極體輸出第二低電平信號。
[0021]上述方案中，所述根據所述第一流量信號確定所述洩漏液體量的第一流量包括:利用公式I =叫獲取所述洩漏液體量的第一流量；其中，
[0022]所述第一流量信號包括:液滴個數I1、單個液滴的體積(1 ；所述％為第一流量。
[0023]上述方案中，所述根據所述第二流量信號確定所述洩漏液體量的第二流量包括:
[0024]利用公式％ =(己卞)8/^8 (^-^)確定所述洩漏液體量的第二流量；其中，
[0025]所述第二流量信號包括:第一時刻第二時刻所述洩漏液體量的橫截面積3、第一時刻\所述差壓檢測單元的壓力差、第二時刻所述差壓檢測單元的壓力差？2、液體密度9、重力加速度8 ；所述為第二流量信號。
[0026]本發明實施例提供的機械密封洩漏檢測系統及方法，所述方法包括:採集洩漏液體量，當檢測到所述洩漏液體量符合液滴計數條件時，根據光學檢測法採集所述洩漏液體量的第一流量信號；根據所述第一流量信號確定所述洩漏液體量的第一流量，當檢測到洩漏液體量不符合液滴計數條件時，根據差壓檢測法採集所述洩漏液體量的第二流量信號；根據所述第二流量信號確定所述洩漏液體量的第二流量。如此，可實現定時定量檢測機械密封洩漏量，檢測速度快，結果精度高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]圖1為本發明實施例提供的機械密封洩漏檢測系統整體結構示意圖；
[0028]圖2為本發明實施例提供的機械密封洩漏檢測系統的電路原理意圖；
[0029]圖3為本發明實施例提供的機械密封洩漏檢測方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0030]為了能夠實時、精確地檢測輸油管道的機械密封漏量，在本發明的各種實施例中提供一種機械密封洩漏檢測系統及方法，採集洩漏液體量，當檢測到所述洩漏液體量符合液滴計數條件時，根據光學檢測法採集所述洩漏液體量的第一流量信號；根據所述第一流量信號確定所述洩漏液體量的第一流量；當檢測到洩漏液體量不符合液滴計數條件時，根據差壓檢測法採集所述洩漏液體量的第二流量信號；根據所述第二流量信號確定所述洩漏液體量的第二流量。
[0031]下面通過附圖及具體實施例對本發明的技術方案做進一步的詳細說明。
[0032]實施例一
[0033]本實施例提供一種機械密封洩漏檢測系統，應用於長輸管道輸油泵上，如圖1所示，所述系統包括:液滴檢測單元11、數據處理單元12 ；其中，
[0034]所述液滴檢測單元11，用於當檢測到洩漏液體量符合液滴計數條件時，根據光學檢測法採集所述洩漏液體量的第一流量信號；
[0035]所述數據處理單元12，用於獲取所述液滴檢測單元11採集的所述第一流量信號，根據所述第一流量信號確定所述洩漏液體量的第一流量。
[0036]這裡，所述系統還包括:電磁閥13，當根據所述第一流量信號確定所述洩漏液體量的第二流量後，所述數據處理單元12用於:控制所述電磁閥13為關閉狀態，以避免在輸油過程中管道洩漏更多石油，減小經濟損失。
[0037]這裡，所述系統還包括:差壓檢測單元14，所述差壓檢測單元14用於:當檢測到所述洩漏液體量不符合所述液滴計數條件時，根據差壓檢測法採集所述洩漏液體量的第二流量信號；
[0038]當所述差壓檢測單元14採集所述洩漏液體量的第二流量信號時，所述數據處理單元12，還用於:獲取所述差壓檢測單元14採集的所述第二流量信號，在預定的時間間隔內根據所述第二流量信號確定所述洩漏液體量的第二流量。
[0039]這裡，所述系統還包括:液滴收集漏鬥15、液體收集單元16、第一彎管17、第二彎管18、直管19、第三彎管20 ；所述液滴收集漏鬥15、所述液體收集單元16、所述第一彎管17、所述第二彎管18、所述直管19、所述第三彎管20採用不鏽鋼材料，並按順序採用焊接方式連接。
[0040]具體地，所述液滴檢測單元11包括:第一光電二極體111、第二光電二極體112 ；其中，所述液滴計數條件包括:所述第一光電二極體111輸出為第一高電平信號，且所述第二光電二極體112輸出為第二低電平信號。
[0041]這裡，所述液滴檢測單元11還包括:第一紅外發光二極體113、第二紅外發光二極體114、第一放大器115、第二放大器116。
[0042]如圖2所示，所述液滴檢測單元11還包括:第一電阻町、第二電阻以、第三電阻尺3、第四電阻財、第五電阻85、第六電阻冊、第七電阻87、第八電阻88。其中，所述第一電阻尺1、第二電阻以、第三電阻…、第四電阻財、第五電阻陽、第六電阻冊、第七電阻87、第八電阻狀用於調節電路電壓、電路電流。
[0043]在所述液滴檢測單元11工作過程中，當沒有液滴洩漏時，所述第一紅外發光二極體113發射第一紅外線信號，所述第一光電二極體111接收所述第一紅外線信號，所述第一放大器115將所述第一紅外線信號放大、整流、輸出第一低電平信號；同理，所述第二紅外發光二極體114發射第二紅外線信號，所述第一光電二極體112接收所述第二紅外線信號，所述第二放大器116將所述第二紅外線信號放大、整流、輸出第二低電平信號。
[0044]當機械密封洩漏液體量較少時，即洩漏液體量以液滴形式存在時，所述液滴收集漏鬥15用於收集所述液滴，並將所述液滴傳送至所述液滴檢測單元11 ；當所述液滴遮擋住所述第一紅外發光二極體113發射的第一紅外線信號，則所述第一光電二極體111接收不到所述第一紅外線信號，所述第一放大器115輸出第一高電平信號；同理，當有液滴洩漏時，所述液滴遮擋住所述第二紅外發光二極體114發射的第二紅外線信號，則所述第二光電二極體112接收不到所述第二紅外線信號，所述第二放大器116輸出第二高電平信號。
[0045]其中，只有當所述第一光電二極體111輸出為第一高電平信號，且所述第二光電二極體112輸出為第二高低平信號時，所述液滴檢測單元11才會採集所述洩漏液體量的第一流量信號，以減少由於光路汙染和液滴轉變為液流成股流下時產生的系統誤報。
[0046]這裡，所述數據處理單元12包括:數據採集單元121、數據計算單元122、控制單元123。具體地，當所述液滴檢測單元11採集所述洩漏液體量的第一流量信號後，將所述第一流量信號發送至所述數據採集單元121 ；當數據採集單元121獲取到所述第一流量信號後，所述數據計算單元122具體用於:根據所述第一流量信號，利用公式％ = 11(1確定所述洩漏液體量的第一流量；其中，
[0047]所述第一流量信號包括:液滴個數I1、單個液滴的體積(1 ；所述％為第一流量。
[0048]這裡，所述系統還包括電磁繼電器21，所述電磁繼電器21用於控制所述電磁閥的狀態；其中，所述電磁繼電器21包括:第一開關狀態「2」、第二開關狀態「3」；當所述電磁繼電器21切換到第一開關狀態「2」時，代表控制所述電磁閥13為關閉狀態；當所述電磁繼電器21切換到第二開關狀態「3」時，代表控制所述電磁閥13為打開狀態。
[0049]進一步地，當所述數據計算單元122計算出所述洩漏液體量的第一流量後，向所述控制單元123發送切換信號，所述控制單元123根據所述切換信號將所述電磁繼電器21的開關狀態切換至「2」，進而使電磁閥14切換為關閉狀態。
[0050]這裡，當機械密封洩漏液體量較大時，所述液滴檢測單元11檢測到所述洩漏液體量不符合液滴計數條件時，即洩漏液體量以液流形式存在時，則通過所述液體收集單元16收集所述液流，並將所述液流通過所述第一彎管17、所述第二彎管18、所述直管19傳送至所述差壓檢測單元14。所述差壓檢測單元14通過檢測預設的時間間隔內所述第一彎管17、所述第二彎管18、所述直管19中的液面高度變化，採集所述洩漏液體量的第二流量信號。
[0051]所述數據處理單元12具體還用於:根據獲取的所述差壓檢測單元14採集的所述第二流量信號，在預定的時間間隔內利用公式=確定所述洩漏液體量的第二流量。
[0052]具體地，所述差壓檢測單元14採集所述洩漏液體量的第二流量信號後，將所述第二流量信號發送至所述數據採集單元121 ；當數據採集單元121獲取到所述第二流量信號後，所述數據計算單元122具體用於:根據所述第二流量信號，利用公式％ =叫確定所述洩漏液體量的第二流量；其中，
[0053]所述第二流量信號包括:第一時刻第二時刻所述洩漏液體量的橫截面積3、第一時刻\所述差壓檢測單元的壓力差、第二時刻所述差壓檢測單元的壓力差？2、液體密度9、重力加速度8 ；所述為第二流量信號。
[0054]實際應用中，所述差壓檢測單元14可由差壓變送器實現；所述數據採集單元121可由數據採集卡實現；所述數據計算單元122可由工控機實現；所述控制單元123可由單片機實現；所述數據採集單元121可通過舊232接口與所述數據計算單元連接；所述數據採集單元121可通過數據線與所述差壓檢測單元14、所述控制單元123連接。
[0055]本實施例提供的機械密封洩漏檢測系統，可以根據洩漏液體量的大小選擇檢測方式，實現了機械密封洩漏在線定量檢測，實時、精確地檢測出機械密封的洩漏液體量。
[0056]實施例二
[0057]相對於實施例一，本實施例還提供了一種機械密封洩漏檢測方法，如圖3所示，所述方法主要包括以下步驟:
[0058]步驟110，採集洩漏液體量；
[0059]本步驟中，當機械密封洩漏液體量較少時，即洩漏液體量以液滴形式存在時，液滴檢測單元通過所述液滴收集漏鬥採集所述液滴；當機械密封洩漏液體量較大時，即洩漏液體量以液流形式存在時，差壓檢測單元通過所述液體收集單元採集所述液流。
[0060]步驟111，判斷所述洩漏液體量是否符合液滴計數條件，如果是，執行步驟112 ；如果否，執彳了步驟113 ；
[0061]本步驟中，通過所述液滴檢測單元判斷所述洩漏液體量是否符合液滴計數條件。所述液滴檢測單元包括:第一光電二極體、第二光電二極體；其中，所述液滴計數條件包括:所述第一光電二極體輸出為第一高電平信號，且所述第二光電二極體輸出為第二低電平^[目號。
[0062]步驟112，根據光學檢測法採集所述洩漏液體量的第一流量信號，根據所述第一流量信號確定所述洩漏液體量的第一流量；
[0063]本步驟中，所述液滴檢測單元根據光學檢測法採集所述洩漏液體量的第一流量信號，並將所述第一流量信號發送至所述數據處理單元。
[0064]具體地，所述液滴檢測單元還包括:第一紅外發光二極體、第二紅外發光二極體、第一放大器、第二放大器。
[0065]如圖2所示，所述液滴檢測單元還包括:第一電阻81、第二電阻以、第三電阻尺3、第四電阻財、第五電阻陽、第六電阻冊、第七電阻87、第八電阻狀；其中，所述第一電阻尺1、第二電阻以、第三電阻…、第四電阻財、第五電阻陽、第六電阻冊、第七電阻87、第八電阻1？8用於調節電路電壓、電路電流。
[0066]在所述液滴檢測單元工作過程中，當沒有液滴洩漏時，所述第一紅外發光二極體發射第一紅外線信號，所述第一光電二極體接收所述第一紅外線信號，所述第一放大器將所述第一紅外線信號放大、整流、輸出第一低電平信號；同理，所述第二紅外發光二極體發射第二紅外線信號，所述第一光電二極體接收所述第二紅外線信號，所述第二放大器將所述第二紅外線信號放大、整流、輸出第二低電平信號。
[0067]當機械密封洩漏液體量較少時，即洩漏液體量以液滴形式存在時，通過所述液滴收集漏鬥用於收集所述液滴，並將所述液滴傳送至所述液滴檢測單元；所述液滴遮擋住所述第一紅外發光二極體發射的第一紅外線信號，則所述第一光電二極體接收不到所述第一紅外線信號，所述第一放大器輸出第一高電平信號；同理，當有液滴洩漏時，所述液滴遮擋住所述第二紅外發光二極體發射的第二紅外線信號，則所述第二光電二極體接收不到所述第二紅外線信號，所述第二放大器輸出第二高電平信號。
[0068]其中，只有當所述第一光電二極體輸出為第一高電平信號，且所述第二光電二極體輸出為第二高低平信號時，所述液滴檢測單元才會採集所述洩漏液體量的第一流量信號，以減少由於光路汙染和液滴轉變為液流成股流下時產生的系統誤報。
[0069]這裡，當所述液滴檢測單元採集所述洩漏液體量的第一流量信號後，將所述第一流量信號發送至所述數據處理單元；當數據處理單元獲取到所述第一流量信號後，具體用於:根據所述第一流量信號，利用公式％ =叫確定所述洩漏液體量的第一流量；其中，
[0070]所述第一流量信號包括:液滴個數I1、單個液滴的體積(1 ；所述％為第一流量。
[0071]進一步地，當所述數據處理單元計算出所述洩漏液體量的第一流量後，還用於:控制所述電磁閥切換為關閉狀態。
[0072]步驟113，根據差壓檢測法採集所述洩漏液體量的第二流量信號；根據所述第二流量信號確定所述洩漏液體量的第二流量。
[0073]本步驟中，當機械密封洩漏液體量較大時，所述液滴檢測單元檢測到所述洩漏液體量不符合液滴計數條件時，即洩漏液體量以液流形式存在時，通過所述液體收集單元收集所述液流，並將所述液流通過所述第一彎管、所述第二彎管、所述直管傳送至所述差壓檢測單元。所述差壓檢測單元通過檢測預設的時間間隔內所述第一彎管、所述第二彎管、所述直管的液面高度變化，採集所述洩漏液體量的第二流量信號；
[0074]當採集到所述第二流量信號後，根據所述第二流量信號，在預定的時間間隔內利用公式1= (^)8/08(^1)確定所述洩漏液體量的第二流量；其中，
[0075]所述第二流量信號包括:第一時刻第二時刻所述洩漏液體量的橫截面積3、第一時刻\所述差壓檢測單元的壓力差、第二時刻所述差壓檢測單元的壓力差？2、液體密度9、重力加速度8 ；所述為第二流量信號。
[0076]本實施例提供的機械密封洩漏檢測方法，可以實時地進行機械密封洩漏檢測；檢測範圍可以覆蓋常見的機械密封洩漏液體量，所述檢測範圍為0至幾百毫升每小時；且本發明實施例充分考慮到檢測環境的防爆要求，提高了作業安全性。
[0077]以上所述，僅為本發明的較佳實施例而已，並非用於限定本發明的保護範圍，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種機械密封洩漏檢測系統，應用於長輸管道輸油泵上，其特徵在於，所述系統包括:液滴檢測單元、差壓檢測單元、數據處理單元；其中， 所述液滴檢測單元，用於當檢測到洩漏液體量符合液滴計數條件時，根據光學檢測法採集所述洩漏液體量的第一流量信號； 所述差壓檢測單元，用於當檢測到所述洩漏液體量不符合所述液滴計數條件時，根據差壓檢測法採集所述洩漏液體量的第二流量信號； 所述數據處理單元，用於獲取所述液滴檢測單元採集的所述第一流量信號，根據所述第一流量信號確定所述洩漏液體量的第一流量；或獲取所述差壓檢測單元採集的所述第二流量信號，根據所述第二流量信號確定所述洩漏液體量的第二流量。
2.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述系統還包括:電磁閥；當根據光學檢測法採集所述洩漏液體量的第一流量信號後，所述數據處理單元還用於:控制所述電磁閥為關閉狀態。
3.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述液滴檢測單元包括:第一光電二極體、第二光電二極體；其中，所述液滴計數條件包括:所述第一光電二極體輸出第一高電平信號，且所述第二光電二極體輸出第二低電平信號。
4.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述數據處理單元具體用於:根據獲取的所述液滴檢測單元採集的所述第一流量信號，利用公式Q1 = nq確定所述洩漏液體量的第一流量；其中， 所述第一流量信號包括:液滴個數η、單個液滴的體積q ;所述Q1為第一流量。
5.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述數據處理單元具體還用於:根據獲取的所述差壓檢測單元採集的所述第二流量信號，利用公式Q2= (P2-P1)S/Pga2I1)確定所述洩漏液體量的第二流量；其中， 所述第二流量信號包括:第一時刻^、第二時刻t2、所述洩漏液體量的橫截面積S、第一時刻^所述差壓檢測單元的壓力差P1、第二時刻t2所述差壓檢測單元的壓力差P2、液體密度P、重力加速度g ;所述Q2為第二流量信號。
6.一種機械密封洩漏檢測方法，應用於長輸管道輸油泵上，其特徵在於，所述方法包括: 採集洩漏液體量，當檢測到所述洩漏液體量符合液滴計數條件時，根據光學檢測法採集所述洩漏液體量的第一流量信號；根據所述第一流量信號確定所述洩漏液體量的第一流量; 當檢測到所述洩漏液體量不符合液滴計數條件時，根據差壓檢測法採集所述洩漏液體量的第二流量信號；根據所述第二流量信號確定所述洩漏液體量的第二流量。
7.如權利要求6所述的方法，其特徵在於，當根據所述第一流量信號確定所述洩漏液體量的第一流量後，所述方法還包括:控制電磁閥為關閉狀態。
8.如權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述液滴計數條件包括:所述液滴計數條件包括:第一光電二極體輸出第一高電平信號，且第二光電二極體輸出第二低電平信號。
9.如權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述根據所述第一流量信號確定所述洩漏液體量的第一流量包括:利用公式Q1 = nq獲取所述洩漏液體量的第一流量；其中， 所述第一流量信號包括:液滴個數η、單個液滴的體積q ;所述Q1為第一流量。
10.如權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述根據所述第二流量信號確定所述洩漏液體量的第二流量包括: 利用公式Q2 = (P2-P1)SZpg(Vt1)確定所述洩漏液體量的第二流量；其中， 所述第二流量信號包括:第一時刻^、第二時刻t2、所述洩漏液體量的橫截面積S、第一時刻^所述差壓檢測單元的壓力差P1、第二時刻t2所述差壓檢測單元的壓力差P2、液體密度P、重力加速度g ;所述Q2為第二流量信號。
【文檔編號】G01M3/26GK104359634SQ201410566405
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月22日 優先權日:2014年10月22日
【發明者】李柏松, 譚東傑, 楊曉崢, 董學剛, 楊喜良, 林嵩, 張興, 張麗穩, 任小龍 申請人:中國石油天然氣股份有限公司