专利名称：探测在地下液体管道特别是水管道中泄漏的探测装置和探测方法
技术领域：
本发明涉及探测在地下液体管道中的泄漏的探测方法，根据所述探测方法-通过一扩散器向所述管道的液体中注入一气体，该气体在大气中的含量小，-并且在地表用一探测系统排查所述管道线路，以便在相继的位点上测量所述被 注入的气体的大气含量(la teneur de Γ air en gaz inject6)，异常提高的一大气含量 构成一泄漏标志。本发明更为特别地涉及在水管道中的泄漏探测。被注入的气体通常是氦气。
背景技术：
DE 3824172描述过该方法。气体在管道的水中的注入借助于一旁通支管在一腔室 参与下进行，在该腔室中液体被喷成雾状以及气体被注入。该气体注入模式相对地复杂，并 且气体在液体中的扩散并不是完全令人满意的。FR 2729468涉及同一类型的一探测方法。气体在液体中的注入在一混合装置参与 下进行，混合装置由与配水管网相连接的一槽组成，槽的下部分配有一扩散器管，其与氦气 供给部件相联通。如在前述的情形中，气体注入部件的安装相对复杂，并且气体的扩散并不 是完全令人满意的。探测系统相对较重并且要一质谱仪参与。GB 2338072涉及探测在地下液体管道特别地一水管道中泄漏的一探测方法，根据 该探测方法，通过一扩散器向管道的液体中注入一气体。配备有气体即氦气的探测部件的 运输工具在地面上根据管道线路移动。探测设备包括一质谱仪。优选地准备氦气的饱和溶 液并将其注入进管路中是合适的。为此，注入在与管路旁通的一回路上进行。没有提供关 于用于气体的扩散器的出口孔眼的平均直径的任何指示。扩散器没有显示联接部件，所述 联接部件允许扩散器移动并将扩散器密封地插入到所述管道的一位点中。
发明内容
本发明的目的尤其在于提供探测在地下液体管道中泄漏的探测方法，其类型如前 文所确定，其实施简单且快速，并且允许改善气体在液体中的扩散，且因此改善对泄漏的探 测。实际上，如果气体的扩散没有在良好的条件中被保证，气体包会在管道中形成，并且气 体会在两管道之间的一管接头处逸出，尽管该管接头对水是密封的。因此会产生错误的指示。根据本发明的第一方面，如前文确定类型的探测泄漏的方法，其特征在于，选择一 扩散器，其具有用于所述气体出离的孔眼，所述孔眼的平均直径小于50 μ m，用于产生直径 缩小的气泡。优选地，扩散器的出离孔眼的平均直径小于或等于20 μ m。根据本发明的另一方面，其可与前述特征相互独立地使用或组合在一起使用，通 过允许所述扩散器移动的联接部件，将所述扩散器连接到一压力气体进口 ；并且，密封地将 所述扩散器插入到所述管道的一位点，以便直接地将所述气体注入进所述管道中。
有利地，在一圆柱形的刚性包套中安装所述扩散器，所述包套的一端部是敞开的， 并且包括与全通式阀门的孔口密封连接的联接部件，而所述包套的另一端部由向所述扩散 器供给气体的一输送管密封滑动地穿过，-将所述包套密封地连接到所述阀门的孔口，所述阀门处于关闭状态，-打开所述阀门，并且通过使所述扩散器穿过所述打开的阀门，将所述扩散器插入 所述管道中。根据一直径方向或根据平行于管道轴的一方向可将扩散器在管道中定向。扩散器可以是刚性的，由烧结金属制成，尤其是由烧结钢、或陶瓷或石墨、或就孔 隙率而言等效的另一材料制成。作为变型，扩散器可以是柔性的，并且尤其是以硅胶或聚乙烯制成。为了探测泄漏，使用一探测系统，所述探测系统包括一吸杯，该吸杯被设置用于被 安置在地面，该吸杯与一便携式吸入泵相连，该吸入泵将吸入的混合物向探测被注入的气 体的一便携式探测器导引。本发明还涉及用于实施前文所确定的方法的探测在地下液体管道中泄漏的探测 装置，所述地下液体管道特别是水管道，所述探测装置包括将气体扩散到所述液体中的扩 散器，其特征在于，所述扩散器具有所述气体的出离孔眼，所述出离孔眼的平均直径小于 50 μ m0根据本发明的另一方面，其可与前述特征相互独立地使用或与之组合在一起使 用，该扩散器通过允许所述扩散器移动的联接部件与一加压气体进口相连，所述扩散器被 安装在一圆柱形的刚性包套中，所述刚性包套的一端部是敞开的并且包括与全通式阀的孔 口密封连接用的联接部件，而所述包套的另一端部由向所述扩散器供给气体的一输送管密 封滑动地穿过。连接所述扩散器与所述气体进口的联接部件由一软管组成。 优选地，所述探测装置包括气体探测系统，所述气体探测系统包括便携式泵，所述 便携式泵的进口与一吸杯相连，所述吸杯被设置用于被安置在地面上。所述便携式泵的排 放被连接到一便携式气体探测器。便携式数字装置被设置用于记录所述探测器提供的结 果。有利地，一 GPS装置被设置用于允许定位所被检查的位置，并且向所述数字装置提供这 些fe息。根据本发明的探测装置由方便操作的便携元件组成。
除了如前所述的布置之外，本发明包括一定数量的其它布置，这些布置将在接下 来关于对参照附图的、但无任何限定性的实施示例进行更加明确地阐述。附图中图1是用于实施根据本发明的方法的气体注入装置的示意图。图2是气体探测系统的示意图。图3是示意性视图，其中，扩散器在管道中安置就位的部分被剖开，和图4是全通道的球阀的示意性剖视图。
具体实施例方式根据本发明的液体管道、尤其是水管道的泄漏探测的方法和装置，是基于一示踪 气体的使用，示踪气体优选地是氦气。所述方法可被使用在使用中的管道中，而不需要中断 水在管道中的配送。用于实施所述方法的装置包括-气体注入装置，其被设置用于保证气体在液体中的最佳溶解，-和气体探测系统，其相对轻并且是便携式的，用于允许识别和定位氦气浓度或更 为一般性地示踪气体的浓度，所述浓度高出大气在正常条件下的浓度。气体探测系统此外 包括结果记录部件。如在图1上可见，将气体注入到管道的液体中的注入装置包括一氦气贮存器1，其 通常为加压瓶的形式，氦气贮存器1配备有调压器2，调压器2具有给出在调压器2上游压 力即贮存器1的压力的压力计加，和下游即调压器2出口处压力计2b的压力。一软管3将 调压器2的出口与一调节器4相连接，调节器被设置用于控制气体的流量。调节器4可是 一容积流量调节器或者是一质量流量调节器。调节器4的出口通过一软管5与配有一止回系统的一连接机件6相连。连接机件 6与另一软管7相连，该软管的远离所述机件6的端部要么直接地、要么通过一中间管连接 到一扩散器8。扩散器8具有气体的出离孔眼，出离孔眼具有小于50 μ m的一平均直径，用于产生 直径缩小的气泡，特别是直径小于300 μ m的气泡。具有平均直径大约为13 μ m的孔眼的一 扩散器已经得到良好的效果。一般性地，扩散器8具有一圆柱形形状，其直径足够地被减小 以能够穿过直径至少等于30mm的一全通道阀9 (见图3和4)。扩散器8可以是刚性的，并且由烧结金属制成，尤其是由烧结钢、或陶瓷材料、或 石墨、或等同的材料制成，其具有期望的孔隙率。也可以设计柔性的扩散器，尤其是以硅胶、或聚乙烯、或等同材料制成的扩散器。当 管道T的接入点使得刚性扩散器的插入困难或不能插入时，优选地使用这类柔性扩散器。如在图3上可见，扩散器8被安装在一圆柱形刚性包套10中，包套的一敞开端部 11配置有连接部件，该连接部件是螺纹类型的或卡持类型的，该连接部件将扩散器8连接 至一阀门9的一孔口。该阀门是全通道类型的阀门并且包括(图4) 一阀塞，该阀塞由一部 分球体组成，所述部分球体根据一直径被一通道12穿过，该通道12可在打开位置与阀门的 进口和出口对齐。通过一外部手柄9a控制阀塞机件转动四分之一圈允许闭合所述阀门。扩 散器8的直径小于通道12的直径，以使得当阀门9位于打开位置时，扩散器8可穿过通道 12。借助于一环形密封圈14、特别地是可膨胀的环形密封圈，扩散器8的连接管7密封 滑动地穿过包套10的另一端部13。因此可经过端部13密封地推动或拉动软管7，并且因 此移动扩散器8。在运输位置或息止位置中，扩散器8完全地容置在包套10内，包套10的长度大于 扩散器8的长度。扩散器8在管道T中的插入可在所有可接入点或使之可接入的位点上执行，所述 可接入点包括一进入管道中的孔口，如一排放口、或一清洗口、或用于检修连接的一孔口。 然而需要使得该孔口的直径足够大，用于让扩散器8通过。如果该孔口由阀门9(图3)类型的一阀门配备，包套10可直接地连接到阀门9。否则，一阀门9被安装在接入口上。在该 在管道T上不存在任何接入口的情形下，实施一孔口，并安装一阀门9，用于扩散器8的插 入。在一刚性扩散器8的情形中，将扩散器根据一直径位置、横向于流体的流动地保 持在管道中是合乎期望的。泄漏探测装置除了图1和3上所示的注入装置外，还包括示踪气体的一探测系统 E，即在图2所示的考虑的示例中，示踪气体是氦气。该探测系统E被设置用于能够收集和分析在从管道T中产生泄漏的位置处的土壤 中存在的氦气痕量。探测系统E还被设置用于记录检测数据并且定位该检测发生的位置。 为此，探测系统E包括如下文所述的组件。一便携式压吸杆15在其下端部包括一吸杯16，吸杯呈翻转的碟形，在吸杯的周沿 边部配有一密封裙部，所述裙部可紧贴地面S。吸杯16的上部分通过一盘体封闭，盘体在其 中心包括一吸入口，一软管17的下端部密封地与该吸入口相连。吸杯16以可拆卸的方式安装在压吸杆15的端部，以使得操作者可在可用的多个 吸杯中选择更适用于要检测的地面构型的吸杯。所述软管17与由压吸杆15载持的一个或多个粉尘和水汽过滤器18相连。过滤 器18的出口通过一软管19与安装在压吸杆15的高位部分上的一便携式泵20的吸入口相 连。给泵20供电的一电池组或干电池21被设置在压吸杆15的带有一开关22的高位部分上。一软管23接通到泵20的排出口上。软管23通过一连接元件M连接到卷绕成螺 旋形的一可伸展的软管25上。软管25被连接到一便携式氦气探测器沈，该探测器在商业 中是可自由使用的(例如为瓦里安公司(Varian)投放市场的PHD-4型号、为MKS公司投 放市场的PICO型号等等)，其灵敏度等于或优于氦气在空气中的5ppm(百万分率)。为探测器沈提供的信息通过一电缆27被传递到一便携式数字装置观上，用于对 数据进行记录。装置观可是一 PDA (个人数字助理)或一便携式个人电脑或一平板电脑或 一 UMPC (超便携个人移动电脑)或各种其它数字数据收集器。数字装置观允许对结果的 连续记录(氦气的浓度水平)以及其图形表示。此外，一 GPS装置(全球定位系统)被设置用于允许定位被检测的位置。该组件 四可是一外部元件或是集成在便携式数字装置观中的一部分。GPS四的输出信号通过数 字装置观与探测器沈的输出信号同时地被记录，从而测量的时间和地点被添加进检测的 结果中。探测器沈和数字装置观可借助于未显示的一带体由一操作者斜挂在肩上地携 持，所述操作者在地面移动，同时载持压吸杆15。对泄漏的探测以如下方式执行。为了将扩散器8插入进管路T中，选择一插入点(阀门、排放口、检修连接)，其通 道直径大于扩散器8的直径，通常应大于30mm。该插入点配备有球阀或塞阀类型的一阀门 9，在打开位置时阀门9让出一全通通道。在阀门9位于闭合位置时，将容置有扩散器8的包套10(图3)密封地连接到阀门 9的远离管道T的孔口。
阀门9继而被打开，以使得管道P的水填满包套10，借助于一排泄装置IOa (图1) 排出包套10中的空气。继而通过经过环形密封圈14密封地推动软管7将扩散器8插入进管道T中。在 一可膨胀的密封圈14的情形中，在密封圈中的压力可被减小以方便所述滑动，直到扩散器 8在管道T中就位。压力继而重新在环形密封圈14中增大。当扩散器8在管道T中的安装结束时，通过在控制装置4上施加作用保证一氦气 流的进入。最佳气体流按亨利定律(loi de Henry)与在管道T中的水流相关联Caq = HXPgaz在公式中-Pgaz是氦气的分压力(以大气压表示)-H是取决于温度的常数，对于每种气体不同。对于25°的氦气值是3.7X10_4mol m3atm 1 ；-Caq是气体的平衡浓度(mol/m3)。在所考虑的作为标记在管道T中流动的水所需要的时间中，气体的注入被保持。由于扩散器8被直接地布置在管道中并且包括直径减小的出口，气泡本身直径减 小并且快速地在液体中溶解。表面探测可在注入点的下游在为数米远的一短距离处开始。 根据现有技术，氦气在水中的扩散和溶解要更长时间来达到，从而测量只能在注入点数百 米之外开始。如果一泄漏存在于位于配水管网中的注入下游的任一位点上，由溶解的氦气标记 的水将经过泄漏点流入土壤中。氦气的解吸阶段(与溶解相反的现象)将产生并且缓慢地 释放氦气到土壤中。氦气与氢气相比明显不易挥发，并且在排出至大气前停留在土壤中更 长时间。实际上，可在氦气注入进水中5日后执行泄漏探测的操作。当注入结束时，用于确定所述泄漏或所述多处泄漏的检测由一操作者执行，所述 操作者带着图2的探测系统E、在管道T线路上方、在地面S上行走移动。通过在相继的位点安置探测吸杯16并作动所述泵20和所述探测器沈，提取在土 壤中围困的空气样本。在吸杯16应用的相继位点之间的距离可大约为5米。不过，该距离 取决于管道T的埋入深度、土壤S的特征、假定的泄漏的重要度和自注入起流逝的时间。所 有这些参数影响扩散的锥度L (图2)。将吸杯16施加在土壤上需要尽可能密封地被执行。泵20的开关在数秒钟之内被 作动，例如在10秒之内被作动，并且吸入的空气被送进探测器沈中。氦气的浓度水平可直 接地在探测器上或一数字数据记录器上读出。大于正常大气中的浓度(5ppm)的各种氦气 浓度可被认为是一泄漏标志。泄漏检测的结果通过便携式装置观被记录和定位。其可在之后被重新检查并且 显示在一地理信息系统(GIS)中。本发明的探测装置还可被使用于水在其中流动的非加压的封闭管路。在管道T的水中溶解的氦气浓度可被估算，并且因此可设计建立在由探测器沈提 供的氦气浓度值和漏水重要度之间的关系。具有一便携式装置的本发明允许在正在使用中的管路中探测泄漏，而不需要中断 向使用者的供水。孔眼的直径小于50 μ m、优选地等于或小于20 μ m的一内扩散器8的使用和扩散器直接地在管道中的布置改善气体的溶解。该因素是关键性的，出于以下多个原 因-未溶解的气体的聚积会影响管网的正常运行；-未溶解的氦气的存在会引起错误的泄漏探测，这是因为气体会从密封圈的或类 似体的对产生水泄漏来说太小的缺陷处逸出；-未溶解的气体因风吹而大量地散逸，并且会发现错失泄漏探测；-未溶解的气体将具有随循沿着管网的一上升行程的趋势，且趋向于不随循水流 方向；-未溶解的气体在高位点聚积，并且对于泄漏探测而言是丢失了；-更好的溶解度减少了对探测泄漏所需的气体数量。由于探测装置是便携式的，其可在大部分状况中被使用。探测器和一数字数据装 置的连接允许检测结果的连续记录以用于之后的检查。取样时间和位置被添加到氦气浓度 数据中，这允许它们的地理表示，并且提供特别有益的附加信息。
权利要求
1.探测在地下液体管道中泄漏的探测方法，所述地下液体管道特别是水管道，根据所 述探测方法-通过一扩散器(8)向所述管道的液体中注入一气体，该气体在大气中的含量小，-并且在地表用一探测系统(E)排查所述管道线路，以便在相继的位点上测量所述被 注入的气体的大气含量，异常提高的一大气含量构成一泄漏标志，其特征在于，选择一扩散器(8)，其具有用于所述气体出离的孔眼，所述孔眼的平均直 径小于50 μ m，用于产生直径缩小的气泡。
2.根据权利要求1所述的探测方法，其特征在于，所述扩散器的出离孔眼的平均直径 小于或等于20 μ m。
3.探测在地下液体管道中泄漏的探测方法，所述地下液体管道特别是水管道，根据所 述探测方法-通过一扩散器(8)向所述管道的液体中注入一气体，该气体在大气中的含量小，-并且在地表用一探测系统(E)排查所述管道线路，以便在相继的位点上测量被注入 的气体的大气含量，异常提高的一大气含量构成一泄漏标志，其特征在于，通过允许所述扩散器移动的联接部件(7)，将所述扩散器(8)连接到一压 力气体进口 ；并且，密封地将所述扩散器(8)插入到所述管道的一位点，以便直接地将所述 气体注入进所述管道(T)中。
4.根据前述权利要求中任一项所述的探测方法，其特征在于，-在一圆柱形的刚性包套(10)中安装所述扩散器(8)，所述包套的一端部(11)是敞开 的，并且包括与全通式阀门(9)的孔口密封连接的联接部件，而所述包套的另一端部(13) 由向所述扩散器供给气体的一输送管(7)密封滑动地穿过，-将所述包套(10)密封地连接到所述阀门(9)的孔口，所述阀门(9)处于关闭状态，_打开所述阀门(9)，并且通过使所述扩散器(8)穿过所述打开的阀门(9)，将所述扩散 器(8)插入所述管道(T)中。
5.根据前述权利要求中任一项所述的探测方法，其特征在于，所述扩散器(8)是刚性 的，由烧结金属制成，特别地是由烧结钢制成。
6.根据权利要求1到4中任一项所述的探测方法，其特征在于，所述扩散器(8)是柔性 的，特别地以硅胶或聚乙烯制成。
7.根据前述权利要求中任一项所述的探测方法，其特征在于，为了探测泄漏，使用一探 测系统(E)，所述探测系统(E)包括一吸杯(16)，该吸杯被设置用于被安置在地面，该吸杯 与一便携式吸入泵(20)相连，该吸入泵将吸入的混合物向探测被注入的气体的一便携式 探测器(26)导引。
8.探测在地下液体管道中泄漏的探测装置，所述地下液体管道特别是水管道，所述探 测装置包括将气体扩散到所述液体中的扩散器，其特征在于，所述扩散器(8)具有所述气 体的出离孔眼，所述出离孔眼的平均直径小于50 μ m。
9.根据权利要求8所述的探测装置，其特征在于，所述扩散器(8)具有所述气体的出离 孔眼，所述出离孔眼的平均直径小于或等于20 μ m。
10.探测在地下液体管道中泄漏的探测装置，所述地下液体管道特别是水管道，所述探 测装置包括将气体扩散到所述液体中的扩散器，其特征在于，该扩散器(8)通过允许所述扩散器移动的联接部件(7)与一加压气体进口相连，所述扩散器被安装在一圆柱形的刚性 包套(10)中，所述刚性包套的一端部(11)是敞开的并且包括与全通式阀(9)的孔口密封 连接用的联接部件，而所述包套的另一端部(1 由向所述扩散器供给气体的一输送管(7) 密封滑动地穿过。
11.根据权利要求8到10中任一项所述的探测装置，其特征在于，连接所述扩散器(8) 与所述气体进口的联接部件由一软管(7)组成。
12.根据权利要求8到11中任一项所述的探测装置，其特征在于，所述探测装置包括气 体探测系统(E)，所述气体探测系统(E)包括便携式泵(20)，所述便携式泵的进口与一吸杯 (16)相连，所述吸杯被设置用于被安置在地面上，所述便携式泵00)的排放被连接到一便 携式气体探测器06)。
13.根据权利要求12所述的探测装置，其特征在于，所述气体探测系统(E)包括一便携 式数字装置( )，该便携式数字装置被设置用于记录所述探测器06)提供的结果。
14.根据权利要求13所述的探测装置，其特征在于，一GPS装置09)被设置用于允许 定位所被检查的位置，并且向所述数字装置08)提供这些信息。
全文摘要
探测在地下液体管道(T)中泄漏的探测方法，所述地下液体管道特别是水管道，根据所述方法通过一扩散器(8)向所述管道的液体中注入一气体，该气体在大气中的含量小；并且在地表用一探测系统排查所述管道线路，以便在相继的位点上测量空气中的被注入的气体的含量，异常提高的一含量构成一泄漏标志。选择一扩散器(8)，其具有用于所述气体出离的孔眼，所述孔眼的平均直径小于50μm，用于产生直径减小的气泡。
文档编号G01M3/22GK102150028SQ200980135034
公开日2011年8月10日 申请日期2009年9月8日 优先权日2008年9月9日
发明者D·吕桑特, I·卡尔索斯德尔布斯托, J-P·德莱图瓦耶 申请人:R+I联合公司