[發明專利]一種基于負壓波法和流量趨勢法的輸油管道泄漏監測方法

有效

• 申請號: 201711396971.2
• 申請日: 2017-12-21
• 公開（公告）號: CN108036201B
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 陳俐;孟慶禹;黃鵬;馮浩凌;黃鳴;李科熳
• 申請（專利權）人: 廊坊市藍德采油技術開發有限公司
• 主分類號: F17D5/06
• 分類號: F17D5/06
• 代理公司: 北京國坤專利代理事務所(普通合伙) 11491
• 代理人: 郭偉紅

1.一種基于負壓波法和流量趨勢法的輸油管道泄漏監測方法，其特征在于：該方法設置系統監測終端、數據采集單元及通訊單元、現場儀表及監測系統軟件；現場儀表包括流量計及壓力變送器，在出站流量計出口管道安裝兩臺壓力變送器，且壓力變送器間管道長度大于等于20米，在進站流量計前進口管道安裝兩臺壓力變送器，且壓力變送器間管道長度大于等于20米；在進、 出站安裝數據采集單元，數據采集單元實時采集站點雙壓力、流量數據，進行預處理；在進、出站安裝通訊單元將數據采集單元處理后數據封包并傳送至系統監測終端；系統監測終端將進、出站 的數據進行存儲、分析判斷及報警定位人際交互；

所述泄漏監測系統軟件接收通訊單元傳輸數據，進行數據存儲、顯示、計算分析并提供人際交互，對泄漏等異常情況給出報警提示及定位信息，監測系統軟件對進、出站雙壓力及流量各條件分別判斷，包括以下步驟：

1)當判斷兩站壓力均為遠站端壓力變送器先下降而后近站端壓力下降，可判定下降來源為站間擾動時，等待流量判斷條件，如輸出站瞬時流量上升，接收站瞬時流量下降，輸出、接收站產生輸差，則可判定為站間管道泄漏，給出報警提示，并通過兩站間壓力變化時間差通過公式計算泄漏位置；

2)當判斷兩站壓力變化為一站近站端先下降、而后遠站端下降，另一站為遠站端壓力先下降、而后近站端壓力再下降，等待流量判斷條件，若輸出站瞬時流量上升，接收站瞬時流量下降，輸出、接收站產生輸差，則可判定為站點內倒聯通流程，給出站點內操作提示；

所述負壓波法包括以下步驟：

步驟A、當液體輸送管道發生泄漏時，泄漏處由于管道內外的壓差，使泄漏處的壓力突降，泄漏處周圍的液體由于壓差的存在向泄漏處補充，在管道內產生負壓波動，這一過程從泄漏點向上、下游傳播，并以指數律衰減，逐漸歸于平靜，這種壓降和正常壓力波動不同，具有比較陡峭的前沿；

步驟B、管道兩端的壓力傳感器接收管道的瞬變壓力信息，而判斷泄漏的發生，通過測量泄漏時產生的瞬時壓力波到達上游、下游兩端的時間差和管道內的壓力波的傳播速度計算出泄漏點的位置；

步驟C、負壓波的傳播規律跟管道內的聲音、水擊波相同，其速度取決于管壁的彈性和液體的壓縮性；

步驟D、系統根據壓力響應的時間差、管道長度、壓力傳播速度，建立基本的數學理論模型；

步驟E、系統根據管道物理參數、被輸介質的理化性質以及溫度衰減等因素對壓力波的傳遞速度造成的衰減變化，進行了必要的補償和修正，根據公式可計算出泄漏點位置，其中，管道長度L、壓力波傳遞速度V、流速V’，t1－t2為首、末站壓力反應時間差，瞬時傳播速度是介質粘度、密度、管道管徑、彈性模量的函數。

2.根據權利要求1所述的一種基于負壓波法和流量趨勢法的輸油管道泄漏監測方法，其特征在于：所述步驟E采用小波變換或相關分析、基于隨機變量之間差異程度的信息測度檢測等方法對壓力信號進行處理。

3.根據權利要求1所述的一種基于負壓波法和流量趨勢法的輸油管道泄漏監測方法，其特征在于：所述步驟C中的負壓波的速度為1000～1200m/s，頻率范圍0.2～20kHz。

4.根據權利要求1所述的一種基于負壓波法和流量趨勢法的輸油管道泄漏監測方法，其特征在于：所述流量趨勢法為：管道在正常運行狀態下，管道輸入和輸出流量基本趨于穩定，當發生泄漏時管道內流量平衡被打破，輸出流量多于接收流量產生輸差，同時兩端瞬時流量發生相應變化，輸出端流量上升、接收端流量下降，該變化趨勢可作為泄漏判斷條件；該條件不具備唯一性，在末端開聯通部分介質不通過流量計時，一端或兩端無流量計時，末端動作閥門產生該趨勢變化，采用雙壓力法解決。

5.根據權利要求1所述的一種基于負壓波法和流量趨勢法的輸油管道泄漏監測方法，其特征在于：所述系統監測終端包括終端處理系統連接通訊單元，且所述通訊單元連接數據采集RTU；所述數據采集RTU連接隔離柵、智能總線轉換器和專用信號處理器，且其中一個隔離柵連接管道泄漏動態檢測儀，且管道泄漏動態檢測儀連接遠端壓力；另一個隔離柵連接管道泄漏動態檢測儀，且管道泄漏動態檢測儀連接近端壓力；所述智能總線轉換器連接智能流量變送器，且所述智能流量變送器連接流量，且流量的另一端連接流量計自帶變送器，且所述流量計自帶變送器連接專用信號處理器。