天然氣長(zhǎng)輸管道泄漏點(diǎn)的檢測(cè)與定位方法研究

【摘要】：作為五大運(yùn)輸行業(yè)之一的管道運(yùn)輸系統(tǒng)，以其環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、快捷等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位越來(lái)越為突出。隨著我國(guó)西部開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，必將有大量的油氣管道投入建設(shè)和運(yùn)行。然而近些年來(lái)，由于管道的自然壽命和人為因素等的影響，管道泄漏事故頻繁發(fā)生，不僅造成大量物質(zhì)損失和環(huán)境污染，還帶來(lái)了重大的人身傷亡事故。及時(shí)發(fā)現(xiàn)管道泄漏和精確確定泄漏點(diǎn)位置對(duì)于減少損失、維護(hù)管道安全運(yùn)行顯得十分重要。為將泄漏事故造成的各種危害減少到最小，需要研究泄漏檢測(cè)技術(shù)，以達(dá)到更高的泄漏檢測(cè)靈敏度和更準(zhǔn)確的泄漏點(diǎn)定位精度。 鑒于天然氣長(zhǎng)輸管道的模型受到流體特性、地勢(shì)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，新鋪設(shè)的輸氣管網(wǎng)均已配有SCADA系統(tǒng)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各類(lèi)數(shù)據(jù)有了豐富的儲(chǔ)備等因素，同時(shí)結(jié)合我國(guó)管道輸送的實(shí)際情況，并借鑒目前國(guó)際上各種泄漏檢測(cè)與定位的先進(jìn)方法，針對(duì)天然氣長(zhǎng)輸管線泄漏故障的特點(diǎn)，本文提出了基于小波分析和負(fù)壓波相結(jié)合的檢測(cè)泄漏與定位技術(shù)。其中，主要進(jìn)行了以下幾方面的工作： 針對(duì)泄漏產(chǎn)生的負(fù)壓波在管道中的傳播速度受媒介的密度、壓力、比熱及材質(zhì)等因素的影響，而非聲波在空氣中傳播的速度，本文利用能量守恒原理，對(duì)其進(jìn)行了修正；考慮到管內(nèi)氣體流速對(duì)壓力波速的影響，對(duì)原始的負(fù)壓波定位公式進(jìn)行了一定程度的改進(jìn)，并在利用定位公式進(jìn)行泄漏點(diǎn)定位時(shí)采用逐步迭代逼近算法，提高了系統(tǒng)的定位精度； 利用小波變換的多分辨率分解和重構(gòu)技術(shù)，對(duì)采集到的管道發(fā)生泄漏時(shí)產(chǎn)生的負(fù)壓波信號(hào)進(jìn)行了降噪處理；并利用小波變換技術(shù)對(duì)信號(hào)奇異點(diǎn)的快速、準(zhǔn)確的識(shí)別能力，對(duì)經(jīng)上述消噪后的負(fù)壓波信號(hào)進(jìn)行了奇異點(diǎn)捕捉，精確捕捉的結(jié)果提高了定位公式中上下游站點(diǎn)采集到的負(fù)壓波奇異點(diǎn)的時(shí)間差△t的精度，從而進(jìn)一步提高了定位的精度； 考慮到小波變換是一種基波可變的信號(hào)分析工具，也就是說(shuō)，不同的小波基波對(duì)信號(hào)分析的結(jié)果將有很大差別，這勢(shì)必影響最終的處理結(jié)果，因此，我們又對(duì)比分析了本課題中小波基及尺度的選擇問(wèn)題，依據(jù)規(guī)則性系數(shù)相似性原理對(duì)母小波的選擇進(jìn)行了探索性研究； 最后，還提出了基于SCADA的泄漏檢測(cè)與定位系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)構(gòu)想及系統(tǒng)的嵌入方案。 【關(guān)鍵詞】：長(zhǎng)輸管道 泄漏檢測(cè)與定位 奇異性 小波分析 負(fù)壓波 MATLAB
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類(lèi)號(hào)】：TP274
【目錄】：

• 第一章 緒論7-18
• 1.1 管道運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展與現(xiàn)狀7
• 1.2 管道運(yùn)輸存在的問(wèn)題及自動(dòng)泄漏檢測(cè)與定位的必要性7-9
• 1.3 國(guó)內(nèi)外泄漏檢測(cè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀9-10
• 1.4 管道泄漏檢測(cè)與定位方法的基本原理與性能分析10-16
• 1.4.1 各種分類(lèi)方法10-11
• 1.4.2 管道泄漏檢測(cè)與定位系統(tǒng)的性能指標(biāo)11
• 1.4.3 管道泄漏檢測(cè)與定位方法11-16
• 1.5 本文主要工作和研究的意義16-18
• 1.5.1 本文主要工作16-17
• 1.5.2 本課題研究意義17-18
• 第二章 負(fù)壓波法用于泄漏檢測(cè)與定位的關(guān)鍵技術(shù)18-25
• 2.1 負(fù)壓波泄漏檢測(cè)與定位的原理18-19
• 2.1.1 瞬態(tài)負(fù)壓波的產(chǎn)生機(jī)理18
• 2.1.2 負(fù)壓波法泄漏檢測(cè)與定位原理18-19
• 2.2 負(fù)壓波法泄漏定位的關(guān)鍵及存在的問(wèn)題19-20
• 2.3 負(fù)壓波波速的改進(jìn)20-23
• 2.3.1 氣體壓縮系數(shù)20-21
• 2.3.2 氣體密度21
• 2.3.3 輸氣管道沿線的溫度分布21-22
• 2.3.4 輸氣管道沿線的壓力分布22-23
• 2.4 定位公式的改進(jìn)23
• 2.5 循環(huán)迭代算法的提出與實(shí)現(xiàn)23-24
• 2.6 本章小結(jié)24-25
• 第三章 小波變換在長(zhǎng)輸管道泄漏檢測(cè)與定位技術(shù)中的應(yīng)用25-39
• 3.1 小波變換的思想來(lái)源25-26
• 3.2 小波變換的原理26-30
• 3.3 離散序列小波變換30
• 3.4 多尺度分析30-32
• 3.5 小波變換在管道泄漏定位檢測(cè)中的應(yīng)用32-36
• 3.5.1 利用小波技術(shù)對(duì)管道壓力信號(hào)進(jìn)行消噪32-34
• 3.5.2 利用小波技術(shù)捕捉負(fù)壓波信號(hào)的奇異點(diǎn)34-36
• 3.6 小波基的選擇36-37
• 3.6.1 問(wèn)題的提出36
• 3.6.2 小波基波選擇的原則和方法36-37
• 3.7 本章小結(jié)37-39
• 第四章 仿真實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析39-45
• 4.1 消噪的實(shí)驗(yàn)39
• 4.2 奇異點(diǎn)捕捉的實(shí)驗(yàn)39-40
• 4.3 小波基選擇實(shí)驗(yàn)40-43
• 4.3.1 不同小波基波對(duì)信號(hào)分析的仿真40-41
• 4.3.2 利用GUI對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析的仿真41-42
• 4.3.3 采用db1小波對(duì)奇異信號(hào)進(jìn)行不同尺度分析的仿真42-43
• 4.4 循環(huán)遞推算法實(shí)現(xiàn)43
• 4.5 負(fù)壓波波速及定位公式改進(jìn)的數(shù)據(jù)分析43-44
• 4.6 本章小結(jié)44-45
• 第五章 檢漏與定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)45-48
• 5.1 天然氣管道運(yùn)輸系統(tǒng)現(xiàn)有的監(jiān)控支持平臺(tái)45-46
• 5.2 泄漏檢測(cè)與定位系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)46
• 5.3 泄漏檢測(cè)與定位系統(tǒng)的嵌入方案46-47
• 5.4 本章小結(jié)47-48
• 結(jié)論與展望48-50
• 參考文獻(xiàn)50-53
• 致謝53-54
• 在讀期間發(fā)表的論文54

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集輸管線泄漏檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)    李江華,解武

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衛(wèi)星推進(jìn)系統(tǒng)組件泄漏檢測(cè)    黃彩云;陳飛燕;

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基于混沌與分形理論的爐管泄漏檢測(cè)與診斷系統(tǒng)的研究    王強(qiáng)

基于移動(dòng)機(jī)械手的危險(xiǎn)化學(xué)反應(yīng)器泄漏監(jiān)控與修補(bǔ)系統(tǒng)技術(shù)研究    張建暢

小波分析在聲學(xué)泄漏信號(hào)檢測(cè)中的應(yīng)用    劉占輝

分布式光纖油氣長(zhǎng)輸管道泄漏檢測(cè)及預(yù)警技術(shù)研究    曲志剛

聲信號(hào)檢測(cè)與腐蝕模型法相結(jié)合的埋地水管SIM系統(tǒng)研究    谷小紅

基于混沌時(shí)間序列分析的輸油管道泄漏故障診斷方法研究    劉金海

長(zhǎng)輸液體管道泄漏監(jiān)測(cè)方法研究    李俊花

基于壓差原理的泄漏檢測(cè)方法研究及系統(tǒng)開(kāi)發(fā)    曾成洲

基于次聲波的供熱管道泄漏檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)    姜金海

基于HART通訊的輸油管道泄漏檢測(cè)研究    胡德濤

車(chē)載激光天然氣泄漏檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用研究    董曉舟

化工物料輸送管線SCADA及其檢漏系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì)    段鈺

蓄水熱水器內(nèi)膽焊接后泄漏檢測(cè)方法及設(shè)備設(shè)計(jì)    何廣峰

基于B/S結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)輸石油管線泄漏檢測(cè)后臺(tái)處理系統(tǒng)    朱龍舜

鍋爐“四管”泄漏檢測(cè)聲學(xué)定位技術(shù)的改進(jìn)    孫文嬌

輸油管線計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)    張布悅

井區(qū)集輸管線動(dòng)態(tài)模擬法漏點(diǎn)檢測(cè)的研究    支煥