本實(shí)用新型涉及天然氣應(yīng)用領(lǐng)域，具體的說是一種用于天然氣泄漏的自動檢測裝置。

背景技術(shù)：

液化天然氣（LNG）作為一種清潔、高效的能源，近年來在工業(yè)和民用中得到廣泛的應(yīng)用，成為增長最迅猛的能源之一。LNG具有超低溫和易燃易爆等危險特性，一旦發(fā)生泄漏，低溫LNG蒸汽將迅速擴(kuò)散，如遇到點(diǎn)火源則可能引發(fā)火宅爆炸等災(zāi)難性后果。目前LNG運(yùn)輸主要有管道、罐車和船舶三種方式，在運(yùn)輸過程中，由于管道閥門、連接裝置、儲罐罐體等處可能出現(xiàn)斷裂與破損，導(dǎo)致在運(yùn)輸和儲存過程中發(fā)生氣體泄漏，不易被發(fā)現(xiàn)，從而導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。目前采用安裝化學(xué)式天然氣泄漏檢測儀進(jìn)行檢測，其檢測靈敏度低，響應(yīng)時間長，漏檢幾率大，導(dǎo)致出現(xiàn)泄漏時不易發(fā)現(xiàn)，主動檢測意識不夠。為了保障天然氣的安全運(yùn)輸和儲存，研發(fā)一套實(shí)時在線檢測管道、罐車和船舶的氣體泄漏報警系統(tǒng)顯得尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對目前檢測技術(shù)的缺陷，本實(shí)用新型提出一種能實(shí)現(xiàn)天然氣泄漏全方位檢測，提高檢測靈敏度，減少響應(yīng)時間的全自動泄漏檢測裝置。

一種用于天然氣泄漏的自動檢測裝置，包括固定裝置、多個檢測頭、信號處理系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)，所述固定裝置包括兩根立桿，分別安裝在檢測區(qū)域兩旁；多個檢測頭安裝在立桿上；所述檢測頭包括用于和立桿連接的安裝底座、安裝在安裝底座上的水平角度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)、安裝在水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上的俯仰角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)以及安裝在俯仰角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上的激光收發(fā)裝置；所述激光收發(fā)裝置的信號輸出端與信號處理系統(tǒng)相連接，信號處理系統(tǒng)的信號輸出端與監(jiān)控系統(tǒng)相連接。

本實(shí)用新型通過水平角度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)和俯仰角度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)激光出光角度，使激光器發(fā)出的激光覆蓋罐車罐體及閥門組倉或管道上方，當(dāng)待測區(qū)域發(fā)生泄漏，系統(tǒng)會檢測到泄漏濃度，泄漏位置，其高靈敏度和高響應(yīng)速度保證了檢測精度，減輕操作人員的工作強(qiáng)度，保障LNG運(yùn)輸和儲存的安全，保障LNG加氣站的安全、高效、穩(wěn)定的運(yùn)營。

所述水平角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)軸、調(diào)控桿、調(diào)控器和水平角度固定螺釘；水平角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)通過旋轉(zhuǎn)軸與安裝底座連接，通過調(diào)節(jié)調(diào)控桿調(diào)節(jié)水平角度；

所述俯仰角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括俯仰角度固定螺釘、旋轉(zhuǎn)螺栓和光機(jī)托架，通過旋轉(zhuǎn)光機(jī)托架可以調(diào)節(jié)俯仰角度。

所述激光收發(fā)裝置包括筒體、探測器電路、探測器電路安裝板、菲涅爾透鏡、連接桿、用于輸入外部激光的光纖跳線、準(zhǔn)直器支架、準(zhǔn)直器、鏡片壓圈和窗片；所述探測器電路、探測器電路安裝板、菲涅爾透鏡、連接桿、光纖跳線、準(zhǔn)直器支架、準(zhǔn)直器、鏡片壓圈和窗片均安裝在筒體內(nèi)；窗片通過鏡片壓圈安裝在筒體的一端端口，光纖跳線和準(zhǔn)直器通過準(zhǔn)直器支架安裝在筒體內(nèi)靠近窗片的位置且位于筒體的軸線上，準(zhǔn)直器支架通過螺釘與筒體連接；光纖跳線的出射端與準(zhǔn)直器相連接；準(zhǔn)直器的出射端正對窗片；菲涅爾透鏡位于光纖跳線的后部且通過螺釘與筒體內(nèi)壁相連接；探測器電路安裝板位于菲涅爾透鏡的后部且通過連接桿與準(zhǔn)直器支架連接，探測器電路安裝在探測器電路安裝板上且位于菲涅爾透鏡的焦點(diǎn)上；

所述信號處理系統(tǒng)包括信號線、防爆箱、法蘭、分束器、電路板、激光器；所述電路板固定在防爆箱內(nèi)部，所述的分束器通過法蘭與電路板連接，所述激光器的光纖通過法蘭與分束器連接，分束器的多個出射端分別與每個激光收發(fā)裝置的光纖跳線相連接；所述信號線的一端與電路板連接，另一端與監(jiān)控系統(tǒng)連接，探測器電路的信號輸出端與電路板相連接，電路板對探測器電路接收到的光信號進(jìn)行處理（利用TDLAS即可調(diào)諧激光吸收光譜技術(shù)進(jìn)行處理），得出氣體濃度；

所述監(jiān)控系統(tǒng)包括顯示屏、工控機(jī)和聲光報警裝置，當(dāng)信號處理系統(tǒng)通過信號線將檢測到的氣體濃度信號傳輸給監(jiān)控系統(tǒng)，顯示屏顯示濃度值，當(dāng)濃度超過設(shè)定值時，工控機(jī)控制聲光報警裝置啟動報警。

光機(jī)托架通過螺栓連接有一個位于筒體上方的防雨罩，所述光機(jī)托架通過連接螺栓與筒體連接，防雨罩對激光收發(fā)裝置起到保護(hù)作用。

所述激光器為蝶形激光器；還包括輔助系統(tǒng)，所述輔助系統(tǒng)包括望遠(yuǎn)鏡和激光測距儀。激光測距儀用來判斷是否有車輛進(jìn)入待測區(qū)域，若有車輛進(jìn)入，開啟檢測頭裝置，望遠(yuǎn)鏡用來長距離管道監(jiān)測。

一種用于天然氣泄漏的自動檢測方法，所述方法步驟如下：

步驟一：系統(tǒng)開機(jī)自檢；

步驟二：檢測頭裝置啟動，激光器點(diǎn)亮，系統(tǒng)運(yùn)行；

步驟三：激光器發(fā)出的激光對泄漏區(qū)域進(jìn)行穿透，菲涅爾透鏡對發(fā)射回來的光進(jìn)行聚焦，探測器電路接收光信號；

步驟四：若有LNG泄漏，激光返回的光強(qiáng)變?nèi)?，信號處理系統(tǒng)對返回光強(qiáng)信號進(jìn)行處理，得出泄漏濃度并顯示；

步驟五：現(xiàn)場聲光報警裝置啟動，現(xiàn)場操作人員立即進(jìn)行泄漏點(diǎn)處理；

步驟六：信號處理系統(tǒng)將泄漏濃度值傳輸?shù)街锌厥冶O(jiān)控系統(tǒng)，便于泄漏點(diǎn)處理和數(shù)據(jù)分析；

步驟七：系統(tǒng)復(fù)位。

本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型具有自動化程度高，檢測精度高，響應(yīng)速度快，適用場合多等優(yōu)點(diǎn)，能夠準(zhǔn)確檢測到泄漏點(diǎn)位置和氣體泄漏濃度，同時減輕了現(xiàn)場操作人員的勞動強(qiáng)度，保障LNG運(yùn)輸和儲存的安全，保障LNG加氣站的安全、高效、穩(wěn)定的運(yùn)營。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。

圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本實(shí)用新型的泄漏檢測示意圖。

圖3是本實(shí)用新型的檢測頭結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本實(shí)用新型所述筒體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本實(shí)用新型的信號處理系統(tǒng)構(gòu)成圖。

圖6是本實(shí)用新型的信號處理系統(tǒng)流程圖。

1-立桿，2-檢測頭，3-安裝底座，4-水平角度固定螺釘，5-旋轉(zhuǎn)軸，6-調(diào)控桿，7-調(diào)控器，8-俯仰角度固定螺釘，9-旋轉(zhuǎn)螺栓，10-光機(jī)托架，11-防雨罩，12-筒體，13-探測器電路，14-探測器電路安裝板，15-菲涅爾透鏡，16-連接桿，17-光纖跳線，18-準(zhǔn)直器支架，19-準(zhǔn)直器，20-鏡片壓圈，21-窗片，22-信號線，23-防爆箱，24-法蘭，25-分束器、26-電路板、27-激光器。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面對本實(shí)用新型進(jìn)一步闡述。

如圖1至圖5所示，一種用于天然氣泄漏的自動檢測裝置，包括固定裝置、多個檢測頭2、信號處理系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)，所述固定裝置包括兩根立桿1，分別安裝在檢測區(qū)域兩旁；多個檢測頭2安裝在立桿1上；所述檢測頭2包括用于和立桿1連接的安裝底座3、安裝在安裝底座3上的水平角度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)、安裝在水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上的俯仰角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)以及安裝在俯仰角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上的激光收發(fā)裝置；所述激光收發(fā)裝置的信號輸出端與信號處理系統(tǒng)相連接，信號處理系統(tǒng)的信號輸出端與監(jiān)控系統(tǒng)相連接。

本實(shí)用新型通過水平角度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)和俯仰角度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)激光出光角度，使激光器發(fā)出的激光覆蓋罐車罐體及閥門組倉或管道上方，對泄漏點(diǎn)進(jìn)行全覆蓋，實(shí)現(xiàn)全方位全自動的泄漏檢測，當(dāng)待測區(qū)域發(fā)生泄漏，系統(tǒng)會檢測到泄漏濃度，泄漏位置，其高靈敏度和高響應(yīng)速度保證了檢測精度，減輕操作人員的工作強(qiáng)度，保障LNG運(yùn)輸和儲存的安全，保障LNG加氣站的安全、高效、穩(wěn)定的運(yùn)營。

所述水平角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括水平角度固定螺釘4，旋轉(zhuǎn)軸5、調(diào)控桿6、和調(diào)控器7；水平角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)通過旋轉(zhuǎn)軸5與安裝底座3連接，旋轉(zhuǎn)軸5通過平鍵與調(diào)控器7連接，調(diào)控桿6通過多邊形外表面與調(diào)控器7的多邊形內(nèi)孔配合連接，水平角度固定螺釘4端面與調(diào)控桿6的側(cè)面連接，通過旋入水平角度固定螺釘4，調(diào)控桿6角度改變，調(diào)控器7隨之旋轉(zhuǎn)，通過平鍵將轉(zhuǎn)動傳遞給旋轉(zhuǎn)軸5，使旋轉(zhuǎn)軸5旋轉(zhuǎn)，從而調(diào)節(jié)水平角度滿足檢測頭2中激光器出光覆蓋罐車罐體及閥門組倉或穿過管道上方；

所述俯仰角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括俯仰角度固定螺釘8、旋轉(zhuǎn)螺栓9和光機(jī)托架10，俯仰角度固定螺釘8安裝在旋轉(zhuǎn)軸5上，俯仰角度固定螺釘8端面與光機(jī)托架10側(cè)面連接，光機(jī)托架10通過旋轉(zhuǎn)螺栓9與旋轉(zhuǎn)軸5連接，筒體12通過螺釘與光機(jī)托架10連接，通過旋入俯仰角度固定螺釘8使光機(jī)托架10繞旋轉(zhuǎn)螺栓9旋轉(zhuǎn)，使光機(jī)托架10改變俯仰角度，從而改變筒體12以及安裝在筒體12中的激光收發(fā)裝置其他部件的俯仰角度，滿足檢測頭2中激光器出光光斑均勻覆蓋LNG儲運(yùn)罐車尾艙艙門；

所述激光收發(fā)裝置包括筒體12、探測器電路13、探測器電路安裝板14、菲涅爾透鏡15、連接桿16、用于輸入外部激光的光纖跳線17、準(zhǔn)直器支架18、準(zhǔn)直器19、鏡片壓圈20和窗片21；所述探測器電路13、探測器電路安裝板14、菲涅爾透鏡15、連接桿16、光纖跳線17、準(zhǔn)直器支架18、準(zhǔn)直器19、鏡片壓圈20和窗片21均安裝在筒體12內(nèi)；窗片21通過鏡片壓圈20安裝在筒體12的一端端口，光纖跳線17和準(zhǔn)直器19通過準(zhǔn)直器支架18安裝在筒體12內(nèi)靠近窗片21的位置且位于筒體12的軸線上，準(zhǔn)直器支架18通過螺釘與筒體12連接；光纖跳線17的出射端與準(zhǔn)直器19相連接；準(zhǔn)直器19的出射端正對窗片21；菲涅爾透鏡15位于光纖跳線17的后部且通過螺釘與筒體12內(nèi)壁相連接；探測器電路安裝板14位于菲涅爾透鏡15的后部且通過連接桿16與準(zhǔn)直器支架18連接，探測器電路13安裝在探測器電路安裝板14上且位于菲涅爾透鏡15的焦點(diǎn)上；

所述信號處理系統(tǒng)包括信號線22、防爆箱23、法蘭24、分束器25、電路板26、激光器27；所述電路板26固定在防爆箱23內(nèi)部，所述的分束器25通過法蘭24與電路板26連接，所述激光器27的光纖通過法蘭24與分束器25連接，分束器25的多個出射端分別與每個激光收發(fā)裝置的光纖跳線17相連接；所述信號線22的一端與電路板26連接，另一端與監(jiān)控系統(tǒng)連接，探測器電路13的信號輸出端與電路板26相連接，電路板26對探測器電路13接收到的光信號進(jìn)行處理，得出氣體濃度；

所述監(jiān)控系統(tǒng)包括顯示屏、工控機(jī)和聲光報警裝置，當(dāng)信號處理系統(tǒng)通過信號線22將檢測到的氣體濃度信號傳輸給監(jiān)控系統(tǒng)，顯示屏顯示濃度值，當(dāng)濃度超過設(shè)定值時，工控機(jī)控制聲光報警裝置啟動，現(xiàn)場報警，通知操作人員進(jìn)行處理。

光機(jī)托架10通過螺栓連接有一個位于筒體12上方的防雨罩11，所述光機(jī)托架10通過連接螺栓與筒體12連接，防雨罩11對激光收發(fā)裝置起到保護(hù)作用。防雨罩11對激光器收發(fā)裝置起到保護(hù)作用；

一種用于天然氣泄漏自動檢測方法，所述方法步驟如下：

步驟一：系統(tǒng)開機(jī)自檢；

步驟二：檢測頭2裝置啟動，激光器27點(diǎn)亮，系統(tǒng)運(yùn)行；

步驟三：激光器27發(fā)出的激光對泄漏區(qū)域進(jìn)行穿透，菲涅爾透鏡15對發(fā)射回來的光進(jìn)行聚焦，探測器電路13接收光信號；

步驟四：若有LNG泄漏，激光返回的光強(qiáng)變?nèi)?，信號處理系統(tǒng)對返回光強(qiáng)信號進(jìn)行處理，得出泄漏濃度并顯示；

步驟五：現(xiàn)場聲光報警裝置啟動，現(xiàn)場操作人員立即進(jìn)行泄漏點(diǎn)處理；

步驟六：信號處理系統(tǒng)將泄漏濃度值傳輸?shù)街锌厥冶O(jiān)控系統(tǒng)，便于泄漏點(diǎn)處理和數(shù)據(jù)分析；

步驟七：系統(tǒng)復(fù)位。

以檢測液化天然氣（LNG）儲運(yùn)罐車泄漏為例，本實(shí)用新型的具體工作流程可分為以下幾個步驟：

步驟一：LNG儲運(yùn)罐車進(jìn)入待測區(qū)域，測距系統(tǒng)感應(yīng)到車輛進(jìn)入；

步驟二：檢測頭2泄漏檢測裝置啟動，蝶形激光器點(diǎn)亮，系統(tǒng)運(yùn)行；

步驟三：車輛行進(jìn)，激光器光斑對罐體進(jìn)行掃描，行至激光光斑覆蓋儲運(yùn)罐車的尾倉時，車輛停止行進(jìn)；

步驟四：若有LNG泄漏，激光返回的光強(qiáng)變?nèi)?，信號處理系統(tǒng)對返回光強(qiáng)信號進(jìn)行處理，得出泄漏濃度并顯示；

步驟五：現(xiàn)場聲光報警裝置啟動，現(xiàn)場操作人員立即進(jìn)行泄漏點(diǎn)處理；

步驟六：信號處理系統(tǒng)將泄漏濃度值傳輸?shù)街锌厥冶O(jiān)控系統(tǒng)，便于泄漏點(diǎn)處理和數(shù)據(jù)分析；

步驟七：系統(tǒng)復(fù)位。

本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型具有自動化程度高，檢測精度高，響應(yīng)速度快，適用場合多等優(yōu)點(diǎn)，能夠準(zhǔn)確檢測到泄漏點(diǎn)位置和氣體泄漏濃度，同時減輕了現(xiàn)場操作人員的勞動強(qiáng)度，保障LNG運(yùn)輸和儲存的安全，保障LNG加氣站的安全、高效、穩(wěn)定的運(yùn)營。

以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。