外文翻譯范例1VIP

1、北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(外文翻譯)氣體和液體管道的統(tǒng)計泄漏檢測Dr Xue Jun ZhangSpecialist Engineer, Shell UK Ltd, Stanlow , UK 專業(yè)工程師 英國殼牌有限公司 英國班級：測控0303 姓名：茍武侯 學(xué)號：200342081摘要：阿姆斯特丹的殼牌研究中心和Stanlow Manufacturing Complex on Merseyside開發(fā)了一種新的管道泄漏檢測系統(tǒng)。許多氣體和液體管道已經(jīng)開始應(yīng)用該系統(tǒng)。本文詳述了該檢測系統(tǒng)在兩條液丙烯管道、兩條低壓乙烯管道和一條含硫氣體管道中的實際運行經(jīng)驗。這些應(yīng)用表明該系統(tǒng)可輕松地適用于變化的運行

2、需要。同樣，該系統(tǒng)便與維護(hù)并且相對于常規(guī)的基于軟件的系統(tǒng)所需的計算量要少的多。引言盡管已有很多的檢測系統(tǒng)可用于管道泄漏的檢測和定位，但在工業(yè)應(yīng)用中卻很少得到實際的應(yīng)用。對于管道運行企業(yè)，檢測管道的完整性更為普遍的是采用質(zhì)量守恒定律，這個定律基于管道兩端進(jìn)出口流量的檢測。這種方法簡單并且通常無需花費資金在軟件的安裝和維護(hù)上。但是當(dāng)管道的運行狀況頻繁變化時，它就不能有效的工作?？紤]到流體力學(xué)，實時管道模型被開發(fā)用于泄漏檢測和判斷。基于模型的系統(tǒng)需要大量的模型數(shù)據(jù)和計算，并且通常安裝和維護(hù)這些系統(tǒng)的費用很昂貴。近來，殼牌公司開發(fā)了一種高效的泄漏檢測系統(tǒng)，它不需要復(fù)雜的管道模型，這個系統(tǒng)對泄漏的統(tǒng)計概

3、率進(jìn)行計算，計算機與管道進(jìn)、出口處測得的流速和壓力。在最佳的檢測時間，序貫概率比測試方法被使用。當(dāng)確定檢測到一個泄漏后，將使用流量、壓力測量值和統(tǒng)計平均值對泄漏將進(jìn)行評估，最小二乘法用于泄漏的定位。1990年10月以來，該系統(tǒng)在幾個運行的管道中得到了成功實施，包括：兩條長37公里、直徑4英寸的液丙烯管道；兩條長41公里、直徑6/8英寸的低壓乙烯（氣體）系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)；和一條長73公里、直徑18英寸的含硫氣體管道。在以上管道中，進(jìn)行了大量的野外測試，達(dá)到了可靠的工作性能。當(dāng)該系統(tǒng)和基于動態(tài)模型的通透同時對受控的直徑為18英寸的管道泄漏進(jìn)行測量時，相比之下，該系統(tǒng)表現(xiàn)的更好。這個系統(tǒng)最主要的突破在于可與

4、取得良好的運行性能而無需建立復(fù)雜的管道模型，這恰恰是常規(guī)的基于模型的系統(tǒng)需要的。因此，需要用于裁定該系統(tǒng)是否適用于特殊的管道的工作量顯著的減少了。這已在我們對液丙烯和乙烯管道的實際運行中得以證實。另外，相對于常規(guī)的系統(tǒng)，這個系統(tǒng)安裝費用低且易于維護(hù)，它很低的計算需求量是在個人計算機上運行該系統(tǒng)成為可能。1 殼牌公司的統(tǒng)計管道泄漏檢測系統(tǒng)這種新的管道泄漏檢測系統(tǒng)運用統(tǒng)計方法來檢測進(jìn)出口處的流量和壓力的綜合狀態(tài)的變化情況。盡管控制和操作會因為管道的變化而變化，當(dāng)管道的一處泄漏發(fā)生之后，管道壓力和流量的關(guān)系也將總是隨之改變。例如，泄露可能導(dǎo)致管道壓力增加和引起進(jìn)出口處流速的不一致。殼牌公司的統(tǒng)計管道

5、泄漏檢測系統(tǒng)正是為了檢測這種變化而設(shè)計的。在沒有泄露的情況下，質(zhì)量守恒定律決定了，進(jìn)出口流速的差值應(yīng)等于這段管道中存量的變化量。因此，以下公式就等于零。 （1） 稱作 時刻流量不平衡修正量，實際上由于儀表的內(nèi)部差異和流體的可壓縮性等原因, 該值通常圍繞一個不為零的量波動。在整個管道網(wǎng)絡(luò)中，代表進(jìn)口分支處的流量，則表示出口分支處的流量。這里假設(shè)整個管道網(wǎng)絡(luò)有M個進(jìn)口分支，N個出口分支。是采樣期間t到t-1時刻管內(nèi)存量的變化量。是管內(nèi)壓力改變量的函數(shù)，并且，我們的實際操作的經(jīng)驗表明可能與管內(nèi)存量和平均壓力成線性關(guān)系。在以上工程中，除非管道發(fā)生泄漏或儀器出現(xiàn)故障，的平均值保持不變。而管道泄漏與儀器故

6、障這兩種形式的錯誤模型的區(qū)別只能在進(jìn)一步的分析之后才能區(qū)分出來。例如，泄露定位或者儀器改變方式識別。為簡明起見，本文中只考慮泄漏的情況。為了有效的檢測泄漏并且保持很低的誤報率，Wald提出的SPRT（序貫概率比檢測）被應(yīng)用于判斷無泄漏假設(shè)和泄漏假設(shè)。例如：滿足均值為m，方差為的高斯分布；：滿足均值為m+，方差為的高斯分布。m是正常工況（無泄漏）下的平均值，是由泄漏量大小決定的、需要檢測的參數(shù)?？紤]到儀器隨時間的零點漂移，在無泄漏時期使用可用的方法使m緩慢的升高。的值取決于管道內(nèi)流量和壓力的波動情況。設(shè)計一個有效的泄漏檢測系統(tǒng)，一系列的假設(shè)檢驗可以在相似的情況下運行對于不同的的值。同樣對于在變化

7、的操作條件下的管道，不同的的值也可以被使用。SPRT檢驗的相對于檢驗假說H0的檢驗假說H1轉(zhuǎn)化為以下累計和的計算： （2）因為在以上的回歸式中累計和被更新，它所需的計算量較常規(guī)的管道泄漏檢測系統(tǒng)要少。通過將在線計算值與一個預(yù)設(shè)的初始值A(chǔ)相比較，泄露警報能夠觸發(fā)。當(dāng)檢測到一個泄漏時，對泄露量進(jìn)行評估，通過從的平均值中減去在線更新的m的值得出。對于單進(jìn)口、單出口的管道，泄露定位可以通過最小二乘法來執(zhí)行，公式如下： （3）是在線計算得到的相應(yīng)的在進(jìn)出口處的 壓力和流量的采樣平均值。L是管道的長度，是泄漏點的位置，K是由摩擦因素、流體密度和管道直徑?jīng)Q定的常量。對于多進(jìn)口、多出口的管道的泄漏定位本文不討

8、論。以上的泄漏檢測系統(tǒng)被定做與三種不同的實際運行的管道。下面介紹一些關(guān)于這些實際運行的經(jīng)驗。2 運行情況液丙烯管道圖1展示了兩條液丙烯管道，這兩條管道平行鋪設(shè)于丘陵地帶，全長37公里，整個管道有16個閥門井，并且兩個管道的直徑均為4英寸。B管道的摩擦力要遠(yuǎn)大于A管道，例如，管道的天吞吐量為350噸，B管道的壓降比A管道高10匹。圖1。液丙烯管道的布局因為不同的運行需求，丙烯可以按以下的方式輸送：通過管道A和管道B；只通過管道A；只通過管道B。最初只在管道A中運用殼牌泄漏檢測系統(tǒng)。1992年夏天，這兩個管道出現(xiàn)頻繁的開關(guān)動作。調(diào)查研究表明，為A管道設(shè)計的泄漏檢測系統(tǒng)可以很快的適用于B管道。因此，

9、只花費了很少的精力，這套系統(tǒng)就被認(rèn)定可以檢測A、B管道中的任意一條管道或者整個兩條管道的泄漏，包括閥門的開關(guān)過程。這已被證明是殼牌系統(tǒng)相比常規(guī)的基于模型的系統(tǒng)最大的優(yōu)勢。正是這些管線中使用這套系統(tǒng)，才節(jié)省了大量的時間和資金。殼牌泄漏檢測系統(tǒng)能夠檢測到只有管道總吞吐量0.5%的泄漏量，并評估泄漏的程度和位置。他被證明是一套可靠的系統(tǒng)，設(shè)備操作員對其的可靠性深信不疑。如圖2所示，在無泄漏發(fā)生時，流量不平衡修正量的平均值并不等于零。這個差異是由于測量的不準(zhǔn)確性造成的。然而，一旦泄漏發(fā)生，平均值明顯增加（如圖2）。9.3%的泄漏量可在1.7分鐘之內(nèi)檢測出；在確定接受到泄漏警報之后很短的幾分鐘之內(nèi)，即可

10、完成泄漏點定位，誤差為1%。圖2。不平衡流量，145分鐘時發(fā)生泄漏在野外測試中，模擬了0.5%到9.5%的泄漏量。測試結(jié)果表明當(dāng)泄漏量增加時，檢測時間和對泄漏點的定位的誤差都呈指數(shù)下降。記錄顯示，盡管儀器精度對于泄漏檢測時間并不關(guān)鍵，但儀器精度顯著影響泄漏點定位的誤差，在小泄漏量發(fā)生時尤為明顯。殼牌泄漏檢測系統(tǒng)誤報率很低。在1991年10月至1993年3月期間，沒有發(fā)生單一的損害報警。然而，當(dāng)儀器的非線性特性引起的進(jìn)出口處流速的差值增加時，這里會有一些引起誤報警的偶然事件。1992年5月，殼牌泄漏檢測系統(tǒng)成功通過了英國管道健康及安全運行協(xié)會的認(rèn)證。低壓乙烯管道1991年3月，殼牌泄漏檢測系統(tǒng)被

11、安裝在一條低壓乙烯管道上，這是該系統(tǒng)第一次用于在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。如圖3所示，這個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)管到有兩個可用的乙烯進(jìn)料口，和兩個出料口，同前面講的丙烯管道類似，乙烯可以通過兩條管道中的任意一條或整個兩條管道輸送。自1991年3月起，按以下運行方式進(jìn)行了實驗：由供應(yīng)者1供應(yīng)乙烯；由供應(yīng)者2供應(yīng)乙烯；乙烯只輸送給用戶1；乙烯只輸送給用戶2；乙烯輸送給用戶1和用戶2，只用A管道運輸乙烯；只用B管道運輸乙烯；同時用A、B管道運輸乙烯。圖3。低壓乙烯管道盡管，最初的泄漏檢測系統(tǒng)是為向客戶1和客戶2輸送乙烯的管道B設(shè)計的。它被認(rèn)定可以根據(jù)需要在以上提出的各種方案中運行。在1992年6月到9月期間，開始對兩個管道進(jìn)行檢

12、查。為了維持箱對客戶正常的乙烯供應(yīng)，在兩個管道間會有頻繁的閥門開關(guān)動作發(fā)生。從1992年12月起，兩個管道開始同步輸送乙烯。在實際管道運行狀況下，這套泄漏檢測系統(tǒng)被證明對以上的各種變化是足夠適應(yīng)的。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)管道增加新的工作類型時，相比常規(guī)的基于軟件的系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于安裝和調(diào)試的費用要明顯低的多。在安裝殼牌泄漏檢測系統(tǒng)之后，進(jìn)行了大量可控泄漏的仿真。最小泄漏量模擬整個管道吞吐量的3%，能在3個小時之內(nèi)檢測出。由于只能在供應(yīng)口和輸出口進(jìn)行測量，這套系統(tǒng)不包括對泄漏點的定位。由于乙烯氣體的可壓縮性和運行狀況的大幅度變化，這套系統(tǒng)比丙烯系統(tǒng)的靈敏度差。含硫氣體管道運行在含硫氣體管道（位于荷蘭）的這套

13、系統(tǒng)，只設(shè)計為野外測試。由于測試計劃的時間限制，整個方案的設(shè)計、安裝和調(diào)試都是在很短的時間內(nèi)完成的。含硫氣體管道的布局如圖4所示，管道全長73公里，直徑18英寸；另外，壓力和流量均在管道的進(jìn)出口處測得，在管線中用五處監(jiān)測站可測量管道的壓力。圖4。含硫氣體管道布局在野外測試期間，一系列的泄漏在泄漏點1、2發(fā)生（圖4）。最小泄漏量模擬管道吞吐量的0.7%，最長只需2小時即可檢測到泄漏。這套系統(tǒng)成功的檢測到了所有模擬的泄漏量，并且對泄漏量的評估結(jié)果是令人滿意的。然而，當(dāng)模擬一個大的泄漏量（管道吞吐量的55%）時，泄漏導(dǎo)致管道明顯的動力變化，并且導(dǎo)致泄漏定位方案不能準(zhǔn)確的定位在實際的泄漏點。出現(xiàn)這種情

14、況在我們的意料之中，因為這種方案是基于泄漏量不會引起管道內(nèi)流體的顯著變化的假設(shè)上的；而且，在實際中，這么大的泄漏量將導(dǎo)致管道立即關(guān)閉，因此對于基于軟件的檢測系統(tǒng)，就沒有充足的時間對泄漏點進(jìn)行定位。野外測試說明，當(dāng)泄漏位置發(fā)生變化時，泄漏報警檢測時間只有很小的變化。然而，泄漏檢測時間隨泄漏量的增加而呈指數(shù)增減。3 結(jié)論在這篇文章中，重點考慮的是殼牌統(tǒng)計管道泄漏檢測系統(tǒng)的實際運用。實際運轉(zhuǎn)情況表明，這個系統(tǒng)不僅對于氣體和液體管道都是很可靠的，而且適用于多輸入口、多輸出口的管道網(wǎng)絡(luò)。在管道正常運行期間，它可以檢測到小的泄漏并保持很好的可靠性。由于殼牌管道泄漏檢測系統(tǒng)不需要復(fù)雜的管道模型，它被認(rèn)為是可

15、以與不斷改變的運轉(zhuǎn)情況相結(jié)合并且實現(xiàn)費用最小化。這套系統(tǒng)可以設(shè)計用于只在進(jìn)出口處有流量和壓力檢測裝置的管道中。相比常規(guī)的基于軟件的系統(tǒng)，殼牌系統(tǒng)所需計算量小的多，它簡單的系統(tǒng)操作使得其十分便于維護(hù)。需要說明的是，對于任何基于軟件的系統(tǒng)來說，維護(hù)檢測儀器系統(tǒng)良好的運轉(zhuǎn)是很重要的。我們的經(jīng)驗表明，在泄漏檢測面臨的一個重要的運轉(zhuǎn)問題是：檢測儀器系統(tǒng)提供的不可靠的數(shù)據(jù)。在SCADA（監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集）系統(tǒng)中，觀測到一種固有的誤差會導(dǎo)致誤報警。參考文獻(xiàn)1. L.Bbillman and R.Isermann, 1987.Leak detection method for pipeline. Automat

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