一种传感式掺氢管道泄漏监测桩

本发明涉及一种传感式掺氢管道泄漏监测桩，尤其是涉及一种能够自动监测预警架空掺氢管道发生泄漏的监测桩。

背景技术：

1、氢气作为清洁可再生的二次能源正在被逐步的推广使用。通过管道运输氢气是大规模制氢和长距离运输氢气最经济的方式，但由于氢气管道建设成本和运营成本高，并且氢气管道之间并未连接成网络，无法进行灵活的调配，故将氢气掺入现有的天然气管道进行掺氢输送。相比于天然气，氢气爆炸浓度范围宽、点火能量低、分子粒径小、密度小导致掺入氢气后形成的掺氢天然气特性发生变化。由于天然气输送管道错综复杂，管道掺氢后一旦发生泄漏将难以监测和管控，造成大量气体积聚泄漏，一旦遇到火源将会发生火灾爆炸等事故，对人民的财产安全和生命安全造成威胁，故管道发生泄漏要考虑掺氢对泄漏之后的影响。相比于单一的天然气管道泄漏监测装置，该发明可固定在架空管道附近对管道实施实时监控，一旦发生气体泄漏，该装置将预警报警到中控室，代替人力巡检，提高工作效率，并且在恶劣天气环境下能够降低巡线员的工作量，完成泄漏监测定位工作，对掺氢天然气泄漏扩散范围预警分析，维护保障掺氢天然气管道正常安全运行。

技术实现思路

1、本发明目的是为了实时监测掺氢管道泄漏积聚扩散情况，解决人力巡检掺氢管道工作效率低下问题，因此本发明提供一种传感式掺氢管道泄漏监测桩。

2、为实现上述目的，本发明有如下技术方案：一种传感式掺氢管道泄漏监测桩，主要由太阳能电池板(1)、机舱(2)、轮毂(3)、叶片(4)、固定轴(5)、支撑台(6)、支撑轴(7)、旋转钮(8)、固定套筒(9)、旋转螺纹(10)、主套筒(11)、氢气浓度传感器(12)、警报灯(13)、甲烷浓度传感器(14)、固定钮(15)、集成导线(16)、旋转螺纹(17)、支撑套筒(18)、固定套环(19)、固定旋转片(20)、支撑套架(21)、固定孔(22)、支撑脚(23)组成；太阳能电板、风机安装在支撑台上与固定套筒形成供能模块，氢气浓度传感器、警报灯、甲烷浓度传感器安装在主套筒上形成监测模块，支撑套筒、支撑套架和支撑脚形成支撑模块，固定套筒上下外螺纹与主套筒、支撑套筒内螺纹相接，将供能模块、监测模块、支撑模块连接在一起形成整体装置；太阳能电池板与风机两个供能装置相互独立，其导线汇聚在支撑台通过固定套筒进入主套筒与氢气浓度传感器、报警灯、甲烷浓度传感器相接形成并联的闭合回路，为整套监测装置正常运行提供电能；主套筒自上而下依次贯穿连接固定套筒和支撑套筒，将一整套装置完整连接；

3、作为优选的，太阳能电池板与风机固定在支撑台上与固定套筒形成供能模块，太阳能电池板与支撑轴螺纹连接，机舱与固定轴是螺纹连接相互独立，发生故障可拆卸，检测故障原因进行处理；

4、作为优选的，太阳能电池板的支撑抽安装在旋转钮上根据太阳光自动调整方向，充分接收光能进行供电，支撑轴内部中空，上下贯通用来穿插导线；

5、作为优选的，叶片与轮毂相接通过旋转轴安插在机舱内，机舱内部安装有发电机、齿轮箱、控制柜、偏航电机和风速传感器，根据风向自动调整旋转方向为整套装置持续提供电能，并将外部风速信息传递给中控室；

6、作为优选的，支撑台与固定套筒之间用轴承相接，根据风向机舱内部偏航电机带动支撑台灵活转动旋转调整方向，使风能最大化利用储存；

7、作为优选的，当无泄漏发生时报警灯颜色呈现绿色，当检测到泄漏气体时，报警灯呈现红色，并将氢气浓度传感器、甲烷浓度传感器接收到的泄漏气体浓度变化情况及风机接收到的外部环境数据传递给中控室，从而实现实时监控；

8、作为优选的，主套筒内部中空安插导线，上下具有外螺纹将供能装置、支撑装置连接起来，方便组装拆卸；

9、作为优选的，氢气浓度传感器、报警灯、甲烷浓度传感器与固定钮旋转连接，主套筒一侧具有三个带有螺纹的小孔用来与固定钮相接，当监测装置发生故障时，拆卸浓度传感器、报警灯与旋转钮进行修复和处理；

10、作为优选的，支撑套架与固定套环之间可以灵活上下调动，当位置高度合适时，旋转固定套环设有的固定钮，将监测桩确定在合适高度；

11、作为优选的，固定套环设有三个卡槽用来安装固定旋转片，旋转片与支撑套架熔接，当监测桩处于适当高度时，调整支撑套架与支撑套筒的角度使监测桩稳定在需要工作监测的区域；

12、作为优选的，支撑套架与支撑脚之间可以灵活旋转，支撑脚上安装有固定钮，支撑套架与支撑套筒稳定在固定角度时，旋转支撑脚上固定钮，将监测桩稳定在所需放置位置使监测桩平稳，支撑脚上固定孔内插入铆钉使固定桩固定在所需工作位置；

13、作为优选的，所述的支撑套架非工作状态下进行折叠，便于携带与安装；

14、发明的有益效果

15、本发明可以监测架空掺氢管道的泄漏情况及所处的外部环境，当发生架空掺氢管道泄漏时可以检测到泄露的氢气、甲烷并发出警报，当气体泄漏扩散到空气中时可精确定位泄漏地点并将泄漏的氢气、甲烷浓度的数据变化和所处的外部环境风速情况及时传送至天然气公司的总控中心，公司针对掺氢管道泄漏状况及外部环境制定相应的应急管控措施，极大地减少人力资源的投入，缩短泄漏检测时间，提高掺氢管道泄漏抢修工作效率。

16、该发明的支撑台与固定套筒之间通过轴承连接，可根据风向调整风机工作位置，此外，监测桩的固定套环与支撑套筒之间可以自由上下滑动用来调整监测桩安装高度，监测桩的固定套环设有卡槽安装固定旋转片，可以带动支撑套架转动，支撑脚设有固定孔方便插入铆钉，增加监测桩的稳定性，本发明大部分部件具有坚固耐用的机械保护结构，可长时间部署在工作监测区域，不仅可以适应多种复杂工况，同时使用寿命长，减少人力财力的投入。

技术特征：

1.一种传感式掺氢管道泄漏监测桩，其特征在于由供能模块、监测模块、支撑模块从上到下依次连接组成；其中供能模块由太阳能电池板(1)、机舱(2)、轮毂(3)、叶片(4)、固定轴(5)、支撑台(6)、支撑轴(7)、旋转钮(8)、固定套筒(9)、旋转螺纹(10)组成；供能模块的太阳能电池板(1)与支撑轴(7)相接，支撑轴(7)安插在旋转钮(8)上，旋转钮(8)固定在支撑台(6)左右两侧，太阳能电池板(1)通过旋转钮(8)可调整方向；叶片(4)与轮毂(3)相接，轮毂(3)固定在机舱(2)前方，机舱(2)通过固定轴(5)固定在支撑台(6)的前方；支撑台(6)与固定套筒(9)之间装有轴承，支撑台(6)可通过轴承围绕固定套筒(9)旋转调整方向；供能模块下方通过固定套筒(9)底部旋转螺纹(10)与监测模块相连；监测模块由主套筒(11)、氢气浓度传感器(12)、警报灯(13)、甲烷浓度监测器(14)、固定钮(15)、集成导线(16)组成；监测模块的主套筒(11)中部安装有三个固定钮(15)，氢气浓度传感器(12)、报警灯(13)、甲烷浓度传感器(14)通过固定钮(15)上旋转螺纹安装在主套筒(11)上；监测模块下方通过主套筒(11)底部旋转螺纹(17)与支撑模块相连；支撑模块由旋转螺纹(17)、支撑套筒(18)、固定套环(19)、固定旋转片(20)、支撑套架(21)、固定孔(22)、支撑脚(23)组成；固定套环(19)可上下移动调整高度，其上安装有固定钮，用来将固定套环(19)固定在支撑套筒(18)上；固定套环(19)内部设有卡槽，卡槽与固定旋转片(20)相接，固定旋转片(20)插入支撑套架(21)形成三个稳定的支撑支架；支撑脚(23)上有固定孔(22)，将铆钉插入固定孔(22)固定整套装置。

2.根据权利要求1所述的一种传感式掺氢管道泄漏监测桩，其特征在于所述的太阳能电池板(1)可根据太阳光的照射方向通过旋转钮(8)来调整面板方向为装置持续供能。

3.根据权利要求1所述的一种传感式掺氢管道泄漏监测桩，其特征在于所述的机舱(2)内部含有控制柜、齿轮箱、风速传感器、发电机以及偏航电机，机舱(2)与固定套筒(9)之间安装有轴承，根据风向，机舱(2)内部的偏航电机带动机舱(2)围绕固定套筒(9)旋转，传递风速信息并为装置持续供能。

4.根据权利要求1所述的一种传感式掺氢管道泄漏监测桩，其特征在于所述的支撑套架(21)上方连接固定旋转片(20)使支撑套架(21)可围绕固定套环(19)上下移动，支撑套架(21)下方连接有固定孔(22)的支撑脚(23)，铆钉插入固定孔(22)使支撑套架(21)保持稳定。

技术总结
本发明公开了一种传感式掺氢管道泄漏监测桩，用于监测掺氢管道泄漏情况，该装置主要由供能模块、监测模块、支撑模块三大模块组成，其构件主要包括有太阳能电池板、旋转轴、轮毂、叶片、氢气浓度传感器、警报灯、甲烷浓度传感器、支撑套架等。将装置安插在架空的掺氢管道附近，监测桩的氢气浓度传感器和甲烷浓度传感器对架空管道与地上环境信息进行收集。当架空掺氢管道发生泄漏时，氢气浓度传感器和甲烷浓度传感器将监测到的信息通过信号发射器持续传递给天然气公司的总控中心系统，继而对事故发生地点进行及时的抢修维护工作。本发明对架空掺氢管道泄漏监测有着优异的应用效果。

技术研发人员：孔令圳,孙敏,张开,张栀
受保护的技术使用者：西南石油大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13