[發明專利]一種天然氣管道泄漏振動波傳播速度測定方法和系統

有效

• 申請號: 201110272474.8
• 申請日: 2011-09-14
• 公開（公告）號: CN102997059A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 張金權;王小軍;李東;焦書浩;王飛;劉素杰;趙鋒;郭戈;楊文明;李維
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司;中國石油天然氣管道局
• 主分類號: F17D5/02
• 分類號: F17D5/02
• 代理公司: 北京市中實友知識產權代理有限責任公司 11013
• 代理人: 金杰;任清漢

1.一種天然氣管道泄漏振動波傳播速度測定方法，其特征在于它是建立在光纖傳感的天然氣管道泄漏監測方法的基礎上；用天然氣管道泄漏監測系統，選擇某一個已知傳感器點通過敲擊管道等形式模擬管道泄漏引發振動，依據工程施工和驗收資料中使用的管道段的數量，對傳播到兩個相鄰的傳感器的泄漏信號進行時延估計并結合已知的管道長度實現對泄漏振動波速度的測定，準確給出當前測試點距離兩個相鄰的傳感器點的距離L，將該模擬測試點位置X代入：X＝L-[v×(t_n+1-t_n)]/2，反解出：v＝2(L-X)/(t_n+2-t_n)，實現根據已知的傳感器間隔距離和測定的信號傳播時間測定振動波沿管道傳播的速度；

式中L是兩個相鄰的傳感器點之間的距離；X為距離起始點的第一個傳感器點的距離，當在傳感器點測試時X取值0，v是泄漏振動波的傳播速度。

2.一種使用權利要求1所述方法的天然氣管道泄漏振動波傳播速度測定系統，其特征在于它包括光路系統和電路兩部分；在管道本體上每隔一定距離安裝一個光纖傳感器，多個光纖傳感器構成一個光纖傳感器組，每個光纖傳感器組用一根光纖接一串接在光纖中的分束器后到接收端的光源和光電探測器，光電探測器輸出接包括泄漏信號識別和事件定位功能的信號采集與處理模塊，所述信號采集與處理模塊包括信號調理器、信號采集器、處理單元、終端顯示和外部接口；接光電探測器輸出的信號調理器輸出依次串接信號采集器和處理單元，處理單元輸出有終端顯示和外部接口；信號采集與處理模塊輸出接微機；

由光源發出激光，經傳輸光路實現分束后，部分光被傳輸到安裝在管道壁上的光纖傳感器組，光纖傳感器組拾取沿管道傳播的泄漏振動信號以及噪聲后，再次經傳輸光路傳回至系統的光電探測器，由信號采集與處理模塊進行泄漏信號解調與識別分析，并對泄漏信號進行時延估計實現對泄漏點的定位。

3.根據權利要求2所述的一種天然氣管道泄漏振動波傳播速度測定系統，其特征是所述光路系統是基于頻分復用原理，由光路適配器、傳輸光纜和光纖傳感器三部分構成；光路適配器由光分束器和光合束器組成；光纖傳感器采用馬赫曾德干涉儀或邁克耳遜干涉儀；每個光纖傳感器由兩根光纖接一光路適配器，所有光路適配器依次串接，由距接收端最近的光路適配器接系統主機。

4.根據權利要求2或3所述的一種天然氣管道泄漏振動波傳播速度測定系統，其特征是所述光路系統具體是激光器發出的探測激光輸入傳輸光纜中的輸入光纖進入傳感器組后到達第一個光路適配器，由該光路適配器的光分束器分為兩束激光：一束經輸入光纖進入第一個光纖傳感器，另一束光經延時光纖傳到下一個光路適配器，再由下一個光路適配器中的光分束器分為兩束激光，一束進入第二個光纖傳感器，另一束再經傳輸光纖傳輸到下一個光路適配器，以此類推，直到激光到達最后一個光纖傳感器；每2-10個相鄰的光纖傳感器分為一組，組內各光纖傳感器的干涉信號通過光合束器接入回傳光纖，傳回到系統接收端；在傳感器組的最后一個光纖傳感器，激光不再通過光路適配器，直接進入光纖傳感器；而經過各光纖傳感器后的光信號，通過各自相應的光路適配器中的光合束器，與后面傳過來的光信號合束，最終經輸出光纖傳至監測系統的光電轉換模塊；

所述光路適配器集合了光分束器和光合束器；輸入光纖與輸出光纖使用的是同一根傳輸光纜中的兩根不同的纖芯；傳輸光纜將所有光路適配器串聯起來；管道上相鄰的兩個傳感器之間的發射光纖和回傳光纖的長度均要大于激光器相干長度的1/2。