[發明專利]輸送管道水力探測和運載流體管道狀態評估方法及系統

有效

• 申請號: 201410113619.3
• 申請日: 2014-03-25
• 公開（公告）號: CN104034800A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 李光;劉紅
• 申請（專利權）人: 李光;劉紅
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/07;G01B17/00;G01B17/02
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及一種管道評估領域，尤其是應用于管道狀態中局部變化的評估，具體涉及輸送管道水力探測和運載流體管道狀態評估方法及系統。?

背景技術

管網是供排水企業最主要的基礎設施，管網的主要作用是輸送或將分散的流體收集。管網還可進行石油和天然氣的輸送。根據不同的需求，這些管網可建在地上或埋于地下。當金屬管道的保護襯里遭到破壞時，隨著時間的變化，內部管壁會形成腐蝕，并導致滋生結核桿菌。金屬管道外部也會發生腐蝕，管道上的金屬生成腐蝕副產物并在管道表面形成凹坑。以水泥管為例，水泥管破損后，水泥浸出液會流入管道進入水體中。這些會導致管壁變薄，管道彈性強度損失等問題，這些問題會造成爆管風險的增加。?

爆管問題的存在，尤其是對大容量的管道爆管，會對周圍居民和環境造成重大影響。因此，公用事業單位需要花費大量的工作進行管道狀態評估，并對出現問題的管道進行檢測并修復。隨著管網使用年限的增加，為保證管網運行安全可靠，對管網進行持續的維護很重要。?

傳統管道狀態檢測的方法有多種，其中應用最多的是侵入式檢測方法，即從管道截口斷面取樣觀察腐蝕程度，但是這種破壞式測試方法漸漸不被業內采用，主要是由于采樣需要開挖管道，并且在采樣后需要對管道進行后續的修復。另一種檢測技術即閉路電視（CCTV）攝像技術，這種技術通常需要伸入到管道中，而且僅僅通過攝像對管壁狀況進行視覺上的分類。其他非侵入式檢測方法如超聲波測量儀，在一個給定的測量位置，直接測定管壁厚度，這種方法取決于管道是在地上還是在地下。另外，超聲波測量技術需要對某一區域管道位置進行預評估，而對于大片區域中離散分布的管道位置采用此種方法耗時費力。以上兩種技術均只能探測到指定位置的管道信息，但是對管壁的破損情況不能準確的評估。?

另一種無損檢測技術即在管道的初始端發射聲音信號，沿著管道在其下游的位置檢測聲信號，通過記錄從管道發射端到檢測端聲波的平均傳播速度，可推斷出聲?波經過部分的管道狀況。此過程具有非破損檢測的優勢，但是聲波檢測技術只能對測量區間的管道質量進行累計測量，不能對管壁發生破損的位置進行準確的定位。?

在平均測量得到的結果中，其中有一大部分無需更換的管道會被替換掉，這是由于管壁破損情況分布不均，且管道在生產和安裝過程中都會存在缺陷。公用事業單位在管網維護管理工作中，主要是發現并修補出現問題的管道區域，而不是將整根管道替換。?

綜上所述，本發明專利開發一種新的技術和方法，評估管道現狀，并提高判斷管道破損的準確度。?

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種管道狀態評估系統與方法，該評估方法主要包括沿管道方向產生壓力波，并檢測壓力波與管道中出現局部變異的管道發生相互作用后的壓力波交互信號，根據檢測到的信號分析管道狀況。該方法還包括根據壓力波交互信號接收的時序確定管道發生局部變異的位置，根據接收的壓力波交互信號特征確定管道發生變異的范圍。?

根據本發明提供的一種輸送管道水力探測評估方法，包括如下步驟：?

步驟1：在沿著管道流動的管道流體中產生壓力波；?

步驟2：檢測壓力波與管道局部變異相互作用后產生的交互信號，其中，交互信號為通過所述壓力波與管道局部變異發生作用反射回來的壓力信號，用來補償由于管道流體產生的壓力效應，交互信號的特征即交互信號幅度的改變；?

步驟3：通過接收到的交互信號的特征，確定壓力波與局部管壁接觸后的管壁狀況；?

步驟4：基于交互信號，確定管道狀況中管道局部變異的范圍。?

優選地，在所述步驟1中，具體地，沿管道在源位置改變管道壓力和/或改變流體特征，其中，改變管道壓力或改變流體特征包括在源位置排放流體和/或停止排放。?

優選地，所述步驟3，具體包括如下步驟：?

步驟3.1：發射瞬變壓力波源；?

步驟3.2：壓力波與管道發生交互作用，并產生交互信號；?

步驟3.3：接收交互信號；?

步驟3.4：建立管道瞬變模型，解析壓力波交互信號，確定管道狀況。?

優選地，其特征在于，對于指定的反射波，都有與其對應的交互信號，所述步驟4包括如下步驟：?

步驟4.1＇：建立管段瞬變模型；?

步驟4.2＇：接收管段局部變異后的交互信號；?

步驟4.3＇：確定Joukowsky方程變量參數；?

步驟4.4＇：計算并確定管段變異范圍；?

其中，瞬變模型是通過如下步驟建立的：?

步驟i1：確定管道變異類型；?