[發明專利]基于常規數據和音波信號的輸氣管道泄漏檢測定位裝置及方法

無效

• 申請號: 201210014699.8
• 申請日: 2012-01-18
• 公開（公告）號: CN102563361A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 李玉星;付俊濤;王武昌;孟令雅;趙方生;劉超;劉翠偉;彭紅偉
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: F17D5/02
• 分類號: F17D5/02;F17D1/02
• 代理公司: 青島高曉專利事務所 37104
• 代理人: 楊大興

技術領域：

本發明涉及一種管道泄漏檢測定位裝置及檢測方法，屬于輸氣管道故障診斷與流動安全保障技術領域，主要功能是對長輸天然氣管道進行實時檢測并區分外部干擾影響，準確識別泄漏信號，并對管線泄漏位置進行精確定位，以保障輸氣管道安全生產運營。

背景技術：

根據對國內外現行的輸氣管道泄漏檢測和定位方法的調研發現，泄漏檢測和定位方法主要集中在基于負壓波法、瞬態模型法、聲波泄漏檢測法幾個方面，國內外主要的專利有以下幾項。

美國專利US6389881公開了一種基于音波法管道泄漏檢測和定位方法。該方法通過捕捉由于泄漏引起的音波震蕩，并通過波形模式匹配濾波方法排除外界干擾，以降低誤報率、增加系統靈敏度。

中國專利200710097721.9公開了一種基于動態低頻技術的管道泄漏檢測儀及方法，該方法采用可調量程的動態壓力傳感器檢測泄漏引起的管線首末站的動態壓力變化(4-10Hz內信號)，提高了測量較小壓力變化量的精度，區分出泄漏信號，并利用GPS檢測信號到達上下游時間，進行泄漏定位。

中國專利200710177617.0公開了一種基于壓力和聲波信息融合的泄漏檢測方法，該方法分別采集管道上下游壓力和聲波信號(0.2-20Hz內)，經過數據濾波、特征級融合和決策級融合三個層次的處理獲得最終檢測結果，并利用基于相關分析、小波分析等融合的定位方法進行泄漏定位，提高了泄漏檢測的準確性和定位精度。

中國實用新型專利200820078616.0公開了一種音波泄漏檢測定位裝置，裝置主要工作流程為，現場的聲學傳感器的聲學信號經前置放大器放大，并經過模數轉換傳送到中心服務器，進行泄漏特征分析，實現泄漏檢測。采用嵌入式PC+數據采集卡+GPS精確授時，成本低，性能較好。

以上專利技術，其核心原理均為采集泄漏產生的聲波信號，且基本上均采集次聲頻段(＜20Hz)，采用的設備名稱不一，但均為檢測聲波信號在管內引起的壓力擾動，即檢測管內動態壓力的變化。但以上各專利，在采集信號的對象及處理方法上都存在一定問題，主要表現在以下幾個方面：

(1)泄漏信號的次聲和可聽聲的低頻部分均可以作為泄漏檢測的特征頻段，且均可以遠傳，而以上專利，均只研究信號的次聲部分，忽略了可聽聲低頻部分，不利于信號特征提取，易引起誤報。

(2)以上專利均未明確提出如何準確的排除外界干擾(如壓縮機啟停、閥門開關、管線敲擊等)問題，美國專利雖提出了采用模式匹配的濾波方法，但需要在現場每一個處理器建立大型波形數據庫以進行比對，并且每個現場處理器需要配備原始記錄在現場電腦中的數據信息，使其現場處理器的結構復雜，造價較高，不利于現場開展。

(3)定位方法上大都采用GPS時間同步方法計算時間差，基本均未考慮溫度、壓力等對傳播速度的影響，定位不夠精確。

(4)以上專利均未提出音波傳感器合適的安裝距離，只是簡單的提出安裝在管線上、下游或首、末站，但當站與站之間距離較大，管線沿途狀況較復雜時，低頻信號也會大量衰減，因此需給出合適的安裝距離。

發明內容：

本發明的主要目的是提供一種基于常規數據和音波信號的輸氣管道泄漏檢測定位裝置和方法，以排除外界信號干擾，準確區分泄漏音波信號，站內操作等外部干擾信號及正常音波信號，并實現傳感器的合理安裝和精確定位。

為達到上述目的，本發明的技術方案如下：

基于常規數據和音波信號的輸氣管道泄漏檢測及定位裝置硬件部分包括傳感器組、現場數據采集處理器、GPS接收器、通信網絡、中心數據匯集處理器和監控主機。裝置基本連接關系為：在現場待測點的管壁上開孔安裝傳感器組，采集音波數據和常規數據，傳感器組與現場數據采集處理器通過屏蔽線相連實現模數轉換，現場數據采集處理器上安裝有GPS接收器，將處理后的數字信號打上時間標簽通過通信網絡傳輸至中心數據匯集處理器，并通過監控主機實時檢測。

由音波傳感器、壓力傳感器、質量流量計、溫度傳感器組成成套傳感器組，在要進行泄漏檢測管段的起、終點分別安裝一套傳感器組，起、終點均采集音波信號和壓力、流量、溫度信號，除質量流量計外，每個傳感器分別通過在管線上開孔，直接與管道里面的氣體接觸安裝，質量流量計需截斷管線安裝，安裝順序無要求，各傳感器之間距離0.5～1m。