负压波-声波耦合天然气管道泄漏检测与定位

天然气管道泄漏具有巨大的危害性,其准确的检测与定位是安全领域的重要课题。根据管道泄漏瞬间产生的局部流场畸变引起的脉冲负压波和泄漏口高速射流产生的持续巨大噪声,提出一种基于负压波-声波耦合的天然气管道泄漏检测方法,解决单一信号识别的准确性和时效性较差的问题。结果显示,通过负压波-声波的信息融合可有效提高泄漏判断的准确性,同时两种信号在同一测点的时间差可定位泄漏的位置。文末还推导了泄漏判别依据和定位原理的基本公式。     

压力脉冲波法复杂天然气管道堵塞检测实验研究*

为了解决复杂天然气管道堵塞定位难题,快速定位出堵塞位置,提出利用压力脉冲波法检测复杂管道堵塞。改造搭建长18.1 m、包含17个三通结构的压力波堵塞检测实验台,进行不同堵塞率以及气液混输管道的堵塞定位实验。结果表明:管道三通会引起频率范围为150~200 Hz的高频反射波,利用FFT谐波变换方法可以有效地对原始信号进行滤波分析,更利于对堵塞定位分析。在堵塞率100%时,定位误差为1.07%;在堵塞率50%时,定位误差最大,达到1.93%;对于含液率8%的气液混输管道,100%堵塞时,定位误差为0.48%。研究结果有效地证实了压力脉冲法检测复杂输运管道堵塞的可行性,可为该方法的现场应用提供指导和数据支撑。     

压力脉冲波法天然气管道堵塞检测研究*

为快速检测出天然气管道堵塞位置、长度及堵塞程度,解决天然气输运管道中堵塞定位难题,探讨压力脉冲波法管道堵塞检测的可行性与效果。搭建长220 m的压力脉冲波堵塞检测实验系统,进行多组连续性长堵塞检测实验和水堵检测实验。结果表明:连续性长堵塞检测实验中堵塞前沿反射信号为负压波,堵塞后沿信号为正压波,且波形清晰可辩,其多组实验的堵塞位置、堵塞长度及堵塞率的平均检测误差分别为0.23%,0.75%和2.67%;水堵反射信号清晰可辨但波形复杂,其多组实验的堵塞位置、堵塞长度及堵塞率的平均检测误差分别为0.78%,9.61%和43.28%。实验结果有效地证实了压力脉冲法的可靠性与实用性,并为压力脉冲波法堵塞检测现场应用提供指导。     

基于广义概念的城市燃气管道泄漏精确定位

为了准确地检测城市燃气管道泄漏,提出了一种基于广义概念的管道泄漏检测定位方法。声发射技术对于管道泄漏的检测、定位是一个极好的工具,但由于泄漏源的传播容易受到周围背景噪声以及复杂工况的影响,其定位误差较大。基于时延估计的互相关信号处理方法被广泛用于管道泄漏检测定位,但由于泄漏应力波传播通道的动态特性,使得源信号在传播过程中会产生波形变化,给互相关函数峰值位置的确定带来困难。由此引入广义相关分析方法,通过对信号进行前置滤波,在一定程度上减少了传播通道动态特性因素对泄漏点定位的不利影响,得到了更为准确的时延估值。在此基础上,通过模拟实验,编写Matlab神经网络代码,构造GRNN模型,进一步预测定位。结果表明,GRNN预测的声发射检测值、互相关定位值以及广义相关定位值,相比之前定位精度分别得到提高,其中基于广义相关的延时估计方法定位最为精确,将该方法用于工程实际中,可以更加精确地定位出泄漏点。     

基于IEEMD样本熵分析的管道泄漏定位

为降低城市管道泄漏定位误差,提出1种改进的集合经验模态分解（IEEMD）样本熵分析的管道多点泄漏定位方法。首先通过在EEMD中添加自相关函数计算和EMD算法,得到IEEMD;然后应用IEEMD可将原始泄漏信号直接去噪并分解为真实信号分量和冗余分量,经样本熵分析计算剔除冗余分量,获得有效泄漏信号;最后根据互相关时延计算和声发射时差定位法精确计算泄漏点位置。结果表明:该方法泄漏信号提取效果好、计算效率更高,有效提高了信号的信噪比,降低了信号的均方误差;该方法将管道泄漏定位误差降低至4.06%,较大程度提高了管道泄漏定位精确度。     

天然气管道非稳态泄漏扩散的数值模拟

针对长输天然气架空管道泄漏问题,综合考虑风速随海拔变化的边界条件、管道管形及泄漏方向等因素,建立非稳态泄漏模型,对不同管道泄漏压力和不同天然气浓度边界的天然气非稳态泄漏扩散进行了数值模拟。结果表明:在天然气向下泄漏的工况下,天然气气团主要在地面积聚,呈无规则的扩散;天然气管道泄漏压力与气体泄漏扩散速度成正比,与天然气浓度边界达到稳定所需时间成反比:不同泄漏压力下天然气扩散稳定后的扩散距离及泄漏影响面积大致相同;天然气浓度边界越小,达到稳定所需时间越长。     

基于多层感知器神经网络和统计小波特征的管道泄漏诊断

油气输送管道泄漏造成的主要问题包括环境危害和经济损失.为了降低管道泄漏造成的危害,提出了一种新的方法用于检测管道泄漏情况.该方法主要通过故障检测与隔离系统建立入口压力与出口流量之间的定量关系,首先,采用OLGA软件模拟获得管道入口压力和出口流量数据,为了提高模型精度,利用小波变换的多尺度分解和重构技术将获取的数据信号分为3级,并将其作为故障检测与隔离系统的训练数据.然后采用统计技术、小波变换及2种方法的融合等方式提取信号的均值、偏差、峰度等特征,将特征提取结果分别作为多层感知器神经网络分类器的输入来确定泄漏状态.最后,利用混淆矩阵对泄漏识别的精度进行验证.对一段长约5 km的天然气管道进行了泄漏检测,将泄漏类型分为10类,结果表明,提出的方法对泄漏位置和泄漏尺寸的自动检测识别率约为92％.该方法不仅可以检测泄漏故障的发生,还可以确定泄漏故障的位置和严重程度.     

基于VMD分量相对熵分析的压力管道泄漏定位

为减小压力管道泄漏定位误差,从而及时处理管道泄漏,预防事故,首先,提出一种基于变分模态分解(VMD)分量相对熵分析的管道泄漏定位方法,采用VMD分解泄漏信号,获得多个分量,用相对熵分析自适应选择方法去除与管道泄漏信号混合的非泄漏信号,获取最佳观测信号;然后,利用管道模态声发射理论与广义S变换互时频分析,减少泄漏声发射信号频散性对定位的影响,获取较准确的泄漏信号的时延与声速;最后,利用管道泄漏时差定位公式计算泄漏位置,实现管道泄漏的精确定位。结果表明:该方法能够实现管道泄漏精确定位,与直接互时频分析方法以及相关系数分析法相比,定位精度明显提高。     

天然气集输站泄漏监控系统研究

为克服目前天然气集输站站控系统存在的主要技术问题,探讨了建立泄漏监控安全系统的技术要求.该系统应用负压波检漏技术、模式识别技术和虚拟仪器技术,实现了.对天然气泄漏的信号检测、处理、传输和实时动态显示等.借助于这些技术开发的天然气泄漏监控系统,具有数据处理准确可靠,精度高,误报率低等特点.通过该系统,可以及时获取相关参数和信息,实现早期预警,降低天然气泄漏的事故风险.     

长输油气管道泄漏监测预警技术分析及展望

长输油气管道一旦发生泄漏,可能引起灾难性事故,必须进行有效的监测与防护。研究了管道泄漏监测技术的分类方法,结合美国相关标准与国内泄漏监测技术应用现状,提出了管道泄漏监测系统的评价指标。综合分析了应用和研究较为广泛的负压波法和次声波法管道泄漏监测技术及分布式光纤预警技术的各种性能。     

基于小波包能量谱和希尔伯特变换的管道泄漏检测技术

为了及时检测输油管道泄漏缺陷以减少输油泄漏事故的发生，首先，提出了一种基于小波包（WPT）能量谱和希尔伯特变换（Hilbert）的输油管道泄漏检测技术，改变阀门开度模拟不同泄漏程度的管道泄漏；其次，选取小波包阈值对采集的信号去噪，获得实际有效信号，并用WPT能量谱变换将有效信号分解为频段能量谱，过滤掉不含泄漏信息的频段，保留有效频段；最后，利用Hilbert进行有效频段的谱分析，提取泄漏源信息，实现对管道泄漏工况的诊断分类。结果表明：输油管道泄漏检测平均误差在3%以内，诊断准确率达到95%，与直接Hilbert变换方法以及单纯WPT能量谱分析法相比，定位精度明显提高。     

气井井下油管多点泄漏定位实验研究

为了探究气井井下油管泄漏地面声波定位方法,在分析油管泄漏声波在环空中传播模式的基础上,提出了井下油管单点及多点泄漏地面声波定位模型;分析了油管泄漏声波特征,并提出了基于自相关分析的油管泄漏声波信号特征时间提取方法;利用自主设计的室内实验系统开展了单点及多点泄漏工况下油管泄漏声波定位实验,提取了各工况下的特征时间,计算环空声速及泄漏点位置,并与真实泄漏位置对比分析。研究结果表明:所提出的模型能够很好的实现油管单点多点泄漏定位,实验中定位误差的绝对值最大为1.54%;利用该方法定位的重点是获取特征时间及环空声速;对环空顶部采集声波信号的自相关分析可以有效提取出定位所需的特征时间。     

声发射法检测输气管道泄漏的研究综述

声发射法检测管道泄漏是目前的热点方法,研究涉及泄漏信号的产生与传播、信号拾取与处理、基于信号的智能识别与定位等。通过介绍声发射检测定位原理及一些基本规律,详细分析小波分析、局域均值分解、经验模态分解、变分模态分解在处理泄漏信号时的优劣,探讨人工智能在处理管道泄漏声发射信号中的应用,总结管道泄漏的模态研究、相关试验研究,来理清基于声发射的管道泄漏检测现状及展望未来发展。     

Matlab小波变换在燃气管道泄漏检测中的试验研究

应用Matlab小波变换对燃气管道泄漏信号进行消噪处理,得到了更为精确的泄漏定位结果。首先阐述了小波变换的原理和步骤,通过实验室模拟油气管道进行燃气管道泄漏模拟试验,运用matlab小波工具箱,对不同小波基以及不同阈值处理后的几种偏差进行比较后选取db8小波基对气体管道进行7尺度分析,结合时延估计的检测定位原理得出泄漏位置坐标。结果证明小波消噪确实提高了管道泄漏的定位精度。     

基于小波包熵与AFSA-SVM的压力管道泄漏识别

为了快速、准确地诊断出输气压力管道不同的泄漏状态,提出了一种基于小波包熵与人工鱼群优化支持向量机(AFSA-SVM)相结合的压力管道泄漏模式识别方法。该方法首先对管道泄漏时产生的声发射信号进行小波包分解,并对分解的最后一层节点重构信号进行相关性分析,以获得敏感的节点信号。然后求取这些敏感节点信号的小波包熵值,作为管道不同泄漏信号的特征向量。最后将小波包熵值输入到SVM中,并运用AFSA方法对SVM分类器中惩罚因子C与核函数参数g进行全局优化,以提高其分类准确率。实验结果表明,该方法能准确地识别压力管道不同的泄漏状态,为天然气管道泄漏状态监测提供新方法。     

基于GIS的天然气长输管道应急救援指挥辅助决策系统研发

针对天然气长输管道安全关键技术难题,开展管道偏移机理及安全评定、光纤预警系统及函箱检漏装置、管道泄漏扩散预测技术等方面的研究.基于地理信息系统(GIS)平台,集成上述研究成果和SCADA管道监控系统、抢修车辆GPS定位、IP电话、视频、区域广播、短信等通讯方式,最终形成基于GIS的天然气长输管道应急救援指挥辅助决策系统.     

如东经济开发区举行天然气长输管道泄漏事故应急救援演练

11月27日,如东经济开发区举行天然气长输管道泄漏事故应急救援演练活动并取得圆满成功,这是苏中地区举行的首次天然气长输管道安全应急演练活动。     

中压燃气管道泄漏工况下流量扰动幅度模拟分析*

为检测和定位燃气管道泄漏,基于泄漏定位公式,利用模拟软件Pipeline Studio构建等效中压管道模型,模拟不同工况条件下燃气管道泄漏动态。结果表明:泄漏发生后,一定时域内用户端流量将出现扰动,供气压力越高、供气量越大、泄漏孔径越小、管道长度越长,流量扰动持续时间越长;忽略管长影响,泄漏位置越接近气源,流量扰动幅度越易出现先增大后减小趋势,反之易出现单调递减趋势;泄漏端位置距离用户端越近,流量扰动幅度越大,反之越小。研究结果可为燃气管道泄漏检测和定位提供理论依据。     

城市燃气埋地管道泄漏现场精确定位技术

查找城市燃气埋地管道泄漏点是保障燃气管道安全运行的重要途径,目前埋地钢质管道泄漏检测技术主要包括基于硬件检测技术和软件检测技术,对它们的优缺点进行了比较,由于新技术的局限性导致并不适用于城市燃气钢质管道和聚乙烯管道泄漏检测定位。将人工巡检法与埋地钢质燃气管道定位技术相结合进行燃气泄漏点检测定位,经现场实践证明对于准确定位钢管燃气泄漏点具有很好的效果;将人工巡检法与气相色谱分析技术相结合探查聚乙烯燃气管道泄漏点,探测效率高,定位准确。     

长输管道燃气泄漏事故树分析探讨

长输管道输送距离长、压力高、地形复杂,一旦出现泄漏,影响极大。本文通过分析国内外长输管道典型泄漏事故,结合当前油气管道安全管理情况,分析得出长输管道泄漏的主要原因。利用事故树分析法,建立长输管道泄漏失效事故树,分析结果表明,管道泄漏多由第三方事件、腐蚀泄漏和存在缺陷所导致。提出了人防、技防的安全措施,增加长输管道运行的安全性和可靠性,对长输管道企业安全管理工作或有一定借鉴意义。