[發明專利]一種用應變箍傳感器陣列進行管道泄漏監測和定位的方法

在審

• 申請號: 201410668864.0
• 申請日: 2014-11-20
• 公開（公告）號: CN104534282A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 任亮;姜濤;賈子光;李宏男
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: F17D5/02
• 分類號: F17D5/02
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 侯明遠

技術領域

本發明屬于管道監測技術領域，涉及到一種管道泄漏監測和定位的方法，特別涉及到一種用應變箍傳感器陣列進行管道泄漏監測和定位的方法。

背景技術

油氣管道在運營過程中，由于自身的損傷以及某些外力的破壞作用，不可避免的會發生泄漏事故，而一旦發生泄漏，不僅產生巨大的資源浪費，而且還會對環境造成污染，因此對管道泄漏的監測和泄漏定位顯得尤為重要。

當管道發生泄漏時，其泄漏部分立即有物質損失，由此引起泄漏位置處的流體密度減小，壓力下降，流體在泄漏點和相鄰的兩邊區域之間的壓力差導致流體從上下游區域流體向泄漏區域填充，從而又引起與泄漏區相鄰的區域密度和壓力的降低，這種現象依次向泄漏區上下游擴散，稱為負壓波。因此有專家學者提出一種通過負壓波進行泄漏監測和定位的方法，并且已經應用于實際工程。這種方法通過安裝在管道首末兩端的壓力傳感器采集負壓波信號，目的是得到負壓波傳播到管道首末兩端的時間差，然后利用負壓波波速計算出泄漏點位置。這種方法可以對管道泄漏進行實時監測，但是泄漏定位時需要通過負壓波波速求解泄漏點位置，而負壓波的傳播速度并非常數，它與管壁的彈性、液體的壓縮性、管道的摩擦系數等因素有關，因此通過負壓波波速進行泄漏定位計算將導致泄漏定位精度較低；而且負壓波在傳輸過程中會出現能量衰減，導致一些長輸管道受最小可檢漏率的影響，管道首末兩端的壓力傳感器測量不到負壓波，導致部分泄漏工況無法檢測；另外一旦管道首末端的兩個壓力傳感器的其中一個失效，就將無法得到負壓波傳播到管道首末兩端的時間差，這將導致泄漏定位失敗，因此有必要研究一種能夠克服這些不足的管道泄漏監測和定位方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種通過應變箍傳感器陣列進行管道泄漏監測和定位的方法，解決傳統的通過壓力傳感器測量負壓波進行管道泄漏監測和定位方法存在的不足。

本發明的技術方案是：

由材料力學可知，管道內部壓力會使管道外壁產生環向變形，如公式(1)所示：

Δϵy=Δσy-υΔσzE---(1)]]>

其中，Δε_y為管道外壁環向應變，υ為管道泊松比，Δσ_y為管道外壁環向應力，Δσ_z為管道外壁軸向應力，E為管道彈性模量。

假定管道為無限長，則管道內部壓力導致的管道外壁軸向應變Δσ_z可忽略不計，即Δσ_z＝0；同時，由材料力學基本原理可知，其中Δp為管道內部壓力，R為管道內徑，d為管道壁厚。將Δσ_z和Δσ_y的值帶入公式(1)，可得到關系式：

Δϵy=RΔπdE---(2)]]>

由公式(2)可知，Δε_y與Δp成正比，因為負壓波在管道內部由泄漏點開始向上下游傳播導致所到位置處的管道內部壓力降低，并且在泄漏發生的短時間內d、E、R為常量，所以管道外壁環向應變時程可以間接反映負壓波時程，基于這個原理，我們提出通過應變箍傳感器陣列測量管道外壁環向應變，利用管道外壁環向應變時程反映負壓波時程，進而實現對管道泄漏的監測。