[發(fā)明專利]一種基于在線仿真的負壓波法管道泄漏檢測系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2018-06-28
• 公開（公告）號: CN108980631B
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發(fā)明（設計）人: 王軍
• 申請（專利權）人: 北京鼎新世紀軟件技術有限公司
• 主分類號: F17D5/02
• 分類號: F17D5/02;G01M3/28
• 代理公司: 北京中財易清專利代理有限公司 11518
• 代理人: 程寶妹

本發(fā)明公開了一種基于在線仿真的負壓波法管道泄漏檢測系統(tǒng)，包括待檢管道，所述待檢管道上每間隔一段距離安裝有一組功能元件(包括管道的兩端)，每一組所述功能元件均電連接有一個負責數(shù)據(jù)采集的遠程控制終端(下簡稱RTU)，多個所述RTU通過無線信號連接有管網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，所述SCADA系統(tǒng)具有第一通訊接口，所述第一通訊接口通過主線與具有管道泄漏仿真模擬功能的仿真系統(tǒng)的第二通訊接口相連接，所述第二通訊接口通過主線與具有負壓波法運算功能的負壓波系統(tǒng)的第三通訊接口相連接；本發(fā)明所述檢測系統(tǒng)集成了負壓波系統(tǒng)和在線仿真系統(tǒng)，保證本發(fā)明的檢漏系統(tǒng)一方面不存在負壓波系統(tǒng)的誤報警的問題，另一方面具有高的漏點定位精度。

技術領域

本發(fā)明屬于管道泄漏檢測技術領域，具體涉及一種基于在線仿真的負壓波法管道泄漏檢測系統(tǒng)。

背景技術

當長輸管道發(fā)生泄漏時，由于管道內(nèi)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(nèi)產(chǎn)生負壓波動，從泄漏點向上、下游傳播，并以指數(shù)律衰減，逐漸歸于平靜。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(fā)生，通過測量泄漏時產(chǎn)生的瞬時負壓波到達上游、下游兩端的時間差和管道內(nèi)的負壓波的傳播速度計算出泄漏點的位置。為了克服噪聲干擾，可采用小波變換或相關分析等方法對壓力信號進行處理。前蘇聯(lián)從20世紀70年代開始研究和使用自動測漏技術，負壓波測漏系統(tǒng)的普及，使輸油管線泄漏事故減少88％。負壓波的傳播規(guī)律跟管道內(nèi)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。國內(nèi)曾經(jīng)實測過大慶原油管道在平均油溫44℃、密度845kg/m3時的水擊波傳播速度為1029m/s。對于一般原油鋼質管道，負壓波的速度約為1000～1200m/s，頻率范圍0.2～20kHz。

負壓波分析法具有較快的響應速度和較高的定位精度。其定位公式為：

式中：X泄漏點距首端測壓點的距離m

L管道全長m

α負壓波在管道介質中的傳播速度m/s

τ₀上、下游壓力傳感器接收負壓波的時間差s

由以上公式可知要實現(xiàn)準確的定位，必須精確的計算負壓波在管道介質中的傳播速度α和上、下游壓力傳感器接收負壓波的時間差τ₀。

負壓波在管道介質中的傳播速度：

負壓波在管道內(nèi)傳播的速度決定于液體的彈性、液體的密度和管材的彈性：

式中：α——管內(nèi)負壓波的傳播速度，m/s；

K——液體的體積彈性系數(shù)，Pa；

ρ——液體的密度，kg/m³；

E——管材的彈性，Pa；

D——管道的直徑，m；

e——管壁厚度，m；

C₁——與管道約束條件有關的修正系數(shù)；

式中彈性系數(shù)K和密度ρ隨原油的溫度變化而變化，因此，必須考慮溫度對負壓波波速的影響，對負壓波波速進行溫度修正。在理論計算的基礎上，結合現(xiàn)場反復試驗，可以比較準確的確定負壓波的波速。

負壓波時間差τ₀：

要確定負壓波時間差τ₀，必須捕捉到兩端負壓波下降的拐點(現(xiàn)有技術)，采用有效的信號處理方法能夠提高定位精度，如：Kullback信息測度法、相關分析法和小波變換法。