[發明專利]一種基于速度差的泄漏定位方法

在審

• 申請號: 201710034525.0
• 申請日: 2017-01-18
• 公開（公告）號: CN106813108A
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: 劉翠偉;韓金珂;耿曉茹;李玉星;孟令雅;李萬莉;梁杰;敬華飛
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: F17D5/06
• 分類號: F17D5/06
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司37221
• 代理人: 趙敏玲

技術領域

本發明屬于油氣管道聲波法泄漏監測技術領域，尤其涉及一種基于速度差的泄漏定位方法。

背景技術

目前可以應用于油氣管道的泄漏監測方法有許多種，其中，聲波法與傳統的質量平衡法、負壓波法、瞬態模型法等相比具有諸多優點：靈敏度高、定位精度高、誤報率低、檢測時間短、適應性強；測量的是管線流體中的微弱動態壓力變化量，與管線運行壓力的絕對值無關；響應頻率更寬，檢測范圍更寬等。

針對油氣管道聲波法泄漏檢測與定位技術的研究中，目前研究大都集中在傳感器安裝在管道兩端，聲速和聲波到達管道兩端的時間差的求解計算，以此實現泄漏的準確定位。國內外學者也多是針對聲波傳播速度的改進以及時間差精度的提高進行研究的。根據調研，現階段國內外涉及基于聲波技術的油氣管道泄漏定位方法的專利主要有：

美國專利US6389881公開了一種基于音波技術的管道實時泄漏檢測裝置和方法。該技術利用傳感器采集管內動態壓力，采用模式匹配濾波技術對信號進行濾波處理，排除噪聲，降低干擾，提高了定位精度；

中國專利200810223454.X公開了一種利用動態壓力和靜態壓力數據進行管道泄漏監測的方法及裝置。該方法在管道首末端分別安裝一套動態壓力傳感器和靜態壓力傳感器，測量管內音波信號，音波信號經數據采集裝置處理后提取泄漏信號，并利用GPS系統打上時間標簽，進行泄漏定位；

中國專利201510020155.6公開了一種基于聲波幅值的油氣管道泄漏定位方法。該方法采用經過小波分析處理后得到低頻段聲波幅值來進行泄漏檢測和定位，建立了泄漏聲波在油氣管道介質內的傳播模型，提出了一種不考慮聲速及時間差的泄漏定位方法。

現有的專利較少涉及基于速度差的泄漏定位方法，對泄漏定位的實現更多的是依靠傳感器在管道兩端布置，進而拾取泄漏信號。具體表現為：傳感器安裝在管道兩端，同時泄漏聲波信號向管道兩端傳播需要采用計算時間差的方法對泄漏進行定位，響應時間長，投資規模大，安全性低，這都降低了聲波法推廣的可行性和適用性。

發明內容

為解決現有技術存在的不足，本發明提供一種基于速度差的泄漏定位方法，其避免了必須將傳感器安裝在管道兩端的問題，同時其在對管道泄漏進行定位時，響應時間變短，投資降低，安全性提高，且增加聲波法的可行性和適用性。

為了實現上述功能，本發明采用了如下的技術方案：

一種基于速度差的泄漏定位方法，包括以下步驟：

步驟一：建立待測管段基于速度差的泄漏定位公式；

步驟二：在待測管道一端以及中間某點安裝聲波傳感器并采集信號；

步驟三：明確泄漏點至兩個傳感器之間的運行參數，根據參數分別計算泄漏點至傳感器之間管段的聲速；

步驟四：將傳感器采集的聲波信號進行處理得到聲波信號到達兩個傳感器的時間差；

步驟五和步驟六：將聲速與時間差代入基于速度差的泄漏定位公式，求解進而對泄漏點進行定位。

進一步地，在步驟三中，由聲速c(m/s)計算公式可知，運行參數包括k_v容積絕熱指數；z壓縮因子；T溫度，K；R氣體常數，kJ/(kg·K)，其中溫度可以由安裝在管線上的溫度傳感器測得，k_v及z值的求取可依據實際氣體溫度絕熱指數和容積絕熱指數的計算方法獲得，在計算過程中用到的壓力可通過壓力傳感器測得。

進一步地，在步驟一中，基于速度差的泄漏定位公式為：

其中，兩個傳感器之間距離為L，泄漏點與距離較近的一個傳感器之間管段內聲速為c₁；泄漏點與距離較遠的另一個傳感器之間管段內聲速為c₂，且聲波到達兩個傳感器之間的時間差為Δt。

進一步地，兩個傳感器之間具有一定距離。

進一步地，聲波到達兩個傳感器之間的時間差為聲波到達較遠傳感器與較近傳感器的時間之差。

本發明的有益效果是：方法簡單，操作方便，解決了現階段傳感器必須兩端布置的問題。本發明提供的基于速度差的泄漏定位方法，通過建立的待測管段基于速度差的泄漏定位公式，能夠對管道泄漏進行定位，且成本低、安全性高，對油氣管道適用性強。

附圖說明

圖1是本發明基于速度差的泄漏定位方法的步驟示意圖；

圖2是本發明基于速度差的泄漏定位方法的原理示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖及具體實施例對本發明的應用原理作進一步描述。