天然氣輸氣管道泄漏自動(dòng)檢測與定位方法的研究

【摘要】： “西氣東輸”是標(biāo)志我國“西部大開發(fā)”的四大工程之一，隨著這一工程的逐步實(shí)施，天然氣管道的鋪設(shè)將迅速增加，因正常腐蝕及人為破壞等原因，造成輸氣管道泄漏事件發(fā)生日益頻繁，而管道的泄漏將會(huì)造成人身傷害、環(huán)境污染和國家經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)的損失。為了減少損失，減輕管道事故的危害，需要在事故發(fā)生后立即檢測，并能夠準(zhǔn)確指明泄漏發(fā)生的位置。因此，管道的泄漏檢測與定位受到全世界學(xué)術(shù)界的高度關(guān)注，泄漏檢測的及時(shí)性與準(zhǔn)確性就成了該領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究問題之一。 鑒于天然氣長輸管道的模型受到流體特性、地勢狀況、及管道自身的特性等諸多復(fù)雜因素的制約，難于建立其精確的數(shù)學(xué)模型。而新鋪設(shè)的輸氣管網(wǎng)均配有SCADA系統(tǒng)，對現(xiàn)場各類數(shù)據(jù)有了豐厚的準(zhǔn)備等因素。本文結(jié)合我國管道輸送的實(shí)際情況和目前現(xiàn)有的各種泄漏檢測與定位方法，針對天然氣長輸管線泄漏故障的特點(diǎn)，提出了基于小波分析和負(fù)壓波相結(jié)合的方法檢測泄漏并定位，其中主要進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的工作： 利用小波變換的多分辨率分解和重構(gòu)技術(shù)，對采集到的管道發(fā)生泄漏時(shí)產(chǎn)生的負(fù)壓波信號進(jìn)行降噪處理，并對小波及小波包優(yōu)化的降噪效果進(jìn)行對比性研究；利用小波變換技術(shù)對信號奇異點(diǎn)的快速、準(zhǔn)確的識(shí)別能力，捕捉負(fù)壓波信號的突變點(diǎn)，從而判斷是否有泄漏發(fā)生。 若有泄漏發(fā)生，利用負(fù)壓波定位原理來計(jì)算泄漏點(diǎn)的位置，即X=(L+vΔt)/2，因此對于v，Δt的精確取得，決定著泄漏點(diǎn)定位的精度。Δt的獲得就是利用小波分析技術(shù)捕捉泄漏造成上下游壓力波突變點(diǎn)的時(shí)間差；本文首次提出了對負(fù)壓波傳播速度進(jìn)行了修正，代替了以往v等于聲波在空氣中的速度；考慮管內(nèi)天然氣流速對聲波傳播的影響，引入管內(nèi)流體流速，修正負(fù)壓波定位公式，從而提高負(fù)壓波定位的準(zhǔn)確性和可靠性； 仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明利用小波包對負(fù)壓波信號的降噪處理，和小波變換來識(shí)別上下游壓力波突變點(diǎn)提高了Δt的精度；而對負(fù)壓波波速的修正及負(fù)壓波定位公式的修正，則提高了負(fù)壓波傳播速度v的精度。由此可以看出，管道泄漏檢測與定位的及時(shí)性、準(zhǔn)確性大大提高了。同時(shí)仿真實(shí)驗(yàn)也說明該方法的正確性。 最后，文中在基于SCADA系統(tǒng)上提出了天然氣長輸管道的泄漏監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)建方案。 【關(guān)鍵詞】：天然氣 管道 泄漏 定位 故障診斷 小波 小波包分析 負(fù)壓波 MATLAB 仿真實(shí)驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2003
【分類號】：TP274.4
【目錄】：

• 第一章 緒論7-12
• 1.1 管道運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展?fàn)顩r及存在的問題7-9
• 1.2 管道泄漏檢測與定位技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-11
• 1.3 本文的主要工作和意義11-12
• 第二章 長輸天然氣管道泄漏的故障診斷方法12-22
• 2.1 天然氣集輸過程簡介12-15
• 2.2 輸氣管的水力、壓力模型15-16
• 2.3 管道泄漏檢測方法概述與分類16-22
• 第三章 基于小波分析的管道泄漏負(fù)壓波信號檢測定位方法22-48
• 3.1 管道泄漏檢測與定位瞬態(tài)負(fù)壓波法的基本原理22-23
• 3.2 天然氣管道泄漏負(fù)壓波波速的確定23-26
• 3.3 小波分析26-33
• 3.3.1 小波分析的思想來源26-29
• 3.3.2 連續(xù)小波變換和離散小波變換29-31
• 3.3.3 多分辨率分析31-33
• 3.4 小波變換對負(fù)壓波信號的檢測33-43
• 3.4.1 傳統(tǒng)的信號奇異性檢測理論33-34
• 3.4.2 奇異性指數(shù)的概念34-35
• 3.4.3 小波奇異性檢測及奇異性指標(biāo)35-37
• 3.4.4 小波變換模極值在多尺度上表征信號突變點(diǎn)的性質(zhì)37-39
• 3.4.5 利用小波變換對負(fù)壓波信號進(jìn)行消噪處理39-43
• 3.5 基于小波變換的管道泄漏負(fù)壓波信號檢測仿真實(shí)例43-48
• 第四章 基于小波包分析的管道泄漏負(fù)壓波信號檢測定位方法48-59
• 4.1 小波包的基本原理49-53
• 4.1.1 小波包分解49-50
• 4.1.2 離散小波包分解50-51
• 4.1.3 最優(yōu)基的選取51-53
• 4.2 利用小波包對負(fù)壓波進(jìn)行信號消噪處理53-55
• 4.3 基于小波包變換的管道泄漏負(fù)壓波信號檢測仿真實(shí)例55-59
• 第五章 基于SCADA管道泄漏檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)59-62
• 5.1 系統(tǒng)的組成與特點(diǎn)59-60
• 5.2 監(jiān)測系統(tǒng)的總體構(gòu)成60-61
• 5.3 監(jiān)測系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)61-62
• 結(jié)論與展望62-64
• 附錄64-65
• 參考文獻(xiàn)65-67
• 致謝67-68
• 發(fā)表論文68

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埋地管道泄漏檢測監(jiān)測技術(shù)研究進(jìn)展    李秀峰;何仁洋;

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