熱輸油管道泄漏定位技術(shù)研究

1、熱輸油管道泄漏定位技術(shù)研究第28卷第1期2007年1月石油ACTAPETROLEISINICA文章編號(hào):02532697(2007)06013103熱輸油管道泄漏定位技術(shù)研究張東領(lǐng)王樹青張敏(中國(guó)海洋大學(xué)工程學(xué)院山東青島266071)摘要:對(duì)壓力波在原油管道中的傳播特性和傳統(tǒng)負(fù)壓波法泄漏點(diǎn)定位公式進(jìn)行了分析,基于負(fù)壓波平均波速的方法,提出了一種新的迭代定位算法.利用該算法對(duì)管道進(jìn)行泄漏定位,提高了定位精度.利用小波變換在信號(hào)處理方面的優(yōu)勢(shì),對(duì)負(fù)壓波信號(hào)進(jìn)行去噪處理,然后捕捉壓力突變點(diǎn).應(yīng)用效果較好,得到較精確的時(shí)間差.仿真實(shí)例證明,新迭代算法的泄漏定位精度比傳統(tǒng)方法有較大的提高.關(guān)鍵詞:輸油管

2、道;壓力波;泄漏檢測(cè);泄漏定位;小波變換;信號(hào)處理中圖分類號(hào):TE873.6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:ALeakageorientationtechniqueforoilpipelinesbasedonpressurewaveZhangDonglingWangShuqingZhangMin(CollegeofEngineering,OceanUniversityofChina,Qingdao266071,China)pressuremeanwavevelocitymethod,anewiterativealgorithmforleakageorientationofoilpipelineswaspropos

3、edbyanalyzingthethattheorientationprecisionoftheproposedalgorithmwasbetterthanthetraditionalmethod.Keywords:transportationpipeline;pressurewave;leakagedetection;leakageorientation;wavelettransform;signalprocessing管道泄漏的在線檢測(cè)方法可分為直接檢漏法,間算機(jī)系統(tǒng),通過檢測(cè)因泄漏造成的流量,壓力,溫度等檢漏法是將一個(gè)泄漏檢測(cè)器放到管道內(nèi),并隨著輸送介質(zhì)在管道內(nèi)行走,在行走過程中進(jìn)行檢測(cè)

4、,可隨時(shí)記錄泄漏量及泄漏點(diǎn)1.筆者基于間接檢漏中的壓力波法對(duì)管道泄漏定位進(jìn)行了研究,分析了壓力波法應(yīng)用于管道泄漏檢測(cè)中存在的問題缺陷,從而提出一種新的迭代算法用于泄漏定位,并借助于小波技術(shù)對(duì)壓力波信號(hào)進(jìn)行消噪處理,準(zhǔn)確捕捉壓力突變點(diǎn),得到壓力波到達(dá)管道首末兩端的時(shí)間差,提高了泄漏定位精度.1負(fù)壓波法泄漏監(jiān)測(cè)和定位原理當(dāng)管道發(fā)生泄漏時(shí),在泄漏點(diǎn)形成負(fù)壓波,并以一感器對(duì)壓力突變信號(hào)進(jìn)行了識(shí)別,利用傳感器接收到定位的表達(dá)式為2x一(L+aAt)/2(1)式中x為泄漏點(diǎn)距首站壓力傳感器的管道長(zhǎng)度,ITI;L為兩個(gè)壓力傳感器間的管道長(zhǎng)度,m;a為負(fù)壓波在輸送介質(zhì)中傳播的平均速度,m/s;At為首站和末站

5、壓力傳感器接收到壓力波信號(hào)的時(shí)間差,S.從式(1)可以看出,泄漏點(diǎn)的定位精度主要是由壓力波在介質(zhì)中傳播速度a和壓力傳感器檢測(cè)到壓力波信號(hào)的時(shí)間差決定.在傳統(tǒng)壓力波定位公式中,將壓力波速a看作一個(gè)常數(shù).而事實(shí)上壓力波在介質(zhì)中傳播是變化的,通常由下式來進(jìn)行計(jì)算口一訊)基金工程:教育部高校科技創(chuàng)新工程重大工程(No.704031)資助.作者簡(jiǎn)介:張東領(lǐng),男,1977年12月生,2000年畢業(yè)于焦作工學(xué)院,現(xiàn)為中國(guó)海洋大學(xué)工程學(xué)院碩士研究生,研究方向?yàn)楹５坠艿赖男孤z測(cè).zhang59yahoo 中K為彳r質(zhì)傅系數(shù).:P為介匝的晰崖.婦m:F為膂材/l,j撣性幞.Pa;D為管道卣.路II系數(shù).介質(zhì)悻忡

6、?系數(shù)K和搟懂箍原蕊|j塹的變化蹙比袋幽朦打丌管道輸避通常星fI小同,進(jìn)而使力波的傳播譴度世不.易造成較大的定化謾另外.IJl為J波在原油中傳播速度約為1flInl當(dāng)A,的涅差為I舊就能監(jiān)成5tn的定他雄肄.日前罘rfj(rP時(shí)椰提高采樣頗享小波變換剮爪力渡信進(jìn)行tfJ噪赴卿.諷別贗力波突變的采樣點(diǎn).從n1徭馴比較精確的,2瞬態(tài)力波法泄漏-定位迭代贊:法_陸態(tài)壓J波法捕電定位逃代算法的腺珊是灑過檢測(cè)力波山漏點(diǎn)傳播劃,末站的時(shí)問殷T,根據(jù)隋MII管道r點(diǎn)訃別向管道_掬端進(jìn),迷代擅索首書二假定壓力波山巾點(diǎn)傳播到術(shù)站的時(shí)間為丁當(dāng)A丁)1時(shí).山管道中電站搜索:當(dāng)末站拙索如把波住娘油巾傳捕m述度看作位髓

7、的雨前站f播到求站舯時(shí)為一fI_山假|(zhì)殳泄漏點(diǎn)距首站的管道K度為x篩點(diǎn)傳播到苜術(shù)站所用怕時(shí)剛分別為一1!7年第謦波從首站傳播劍術(shù)站所川均時(shí)問:(段們雎力做均譴速:寸為rI)段的力波均液建川地代趺數(shù);為壓力波山(電傳播刮和j點(diǎn)研時(shí)問兀勺圖I選代算原理2lPrlncipte】tcrIiIlilhnl曲寬選定j五當(dāng)?shù)腂D段的壓力波平均波速式(7)i以得到V.把VqlI.代人式lH),r以得到f.i南!時(shí).=.由(7)可姒僻出把和代人式(H)_J得刪T.女I此衙環(huán)選代就l_I僻馴_r一lrlr與T取僻最,I1.計(jì)直的,2JI,L就是訛漏點(diǎn)的忙霹f為壓力波山漏點(diǎn)f播到茸木鮮f的叫差計(jì)算il一所黼的A目段

8、山波平均渡述,D段壓力性平均波速,壓力液1汀站專揣劉束站的n們南蠻驗(yàn)群同胛.r以l刊巾點(diǎn)向前站搜索.3壓力突變點(diǎn)位置確實(shí)定那么壓JJ波山(4)(5)一f(h)從管道兇和術(shù)捕之任一點(diǎn)傳播到酋末站昕用的時(shí)司之I為常數(shù)蹦1-I_A處為管道的首站.B處為管道的中點(diǎn).為管道的末站Iff罔1可以得到()l(;)一T(7)(.j,).()(8)巾,.為瞥道K度;L匈搜索區(qū)間度;T為力胄確地捕撾1泄黼段韻tJ踺降特征點(diǎn).能準(zhǔn)確地榆漏行精確地披佴i泄傳播刮上下游傳器的州州.提高檢黼的靈敞性,j轄度皿定位們精度,山十I業(yè)現(xiàn)場(chǎng)有不可防止的電磁F擾,輻的震此如fnJ從噪聲準(zhǔn)砷地提取信特征點(diǎn)屜定他的疋鍵尿崩其良好的消噪

9、能力搜時(shí)蝴硒域特r的小漣變換技術(shù).對(duì)l塒有噪,f】勺鮑波分別進(jìn)fr了消噪處坦相舟異電I圳3.1小波變換的原理小渡拽的定義下wl,ft)一(/.)L,)(),式巾)為罐蕩衰堿l1縣仃螺盤集的數(shù)稱為堆奉小波.萬為J】的軛廂毀,根本小波中參數(shù)起蕾平移作用.參數(shù)使得_簡(jiǎn)口雨數(shù)的太小牧業(yè)化叫十個(gè)棋擬惴川)?主虹的星把岜屜成小濁級(jí)數(shù)?,r.,(,】(1一式中,(,)巾奉小做數(shù)辨傍幣收輔僻到把函數(shù)/(】勝為橢足一定條什堪書小城蔭毅線II1合32小波消噪原理蜒際L應(yīng)用仃用越常挺現(xiàn)為低為高翱.小波去噪【I勺基啦思也是:利J聲宵HJ竹號(hào)符個(gè)K窿I的小被l博縣訂舊的挺現(xiàn)這一特掏結(jié)F各突啦點(diǎn)j世的激使換4他姓免文選.

10、挑幽此.川小渡變換幢般尢值法l削f是時(shí)?需堅(jiān)把I,LJ合世米綜臺(tái)恥察4仿真實(shí)例.j苴為llf,5_站黼懂為rL站l1琦1f251.術(shù)站l1為lln74MPa幔擬泄擠卣什圳距站21ikmfIj2Ik丌1小敞作勾麟水小濁甬?dāng)?shù)對(duì)Jm囊佶弓址r的處列坫l刳當(dāng)小波黼敞可看作菜一平滑齲數(shù)的一階導(dǎo)數(shù).劉信號(hào)進(jìn)竹多小I應(yīng)變換后的系數(shù)具有橫醚飯人情.田此,冪H1橙洲小渡變換系數(shù)橫的局枉伉的J濁可釹洲信號(hào)的突變點(diǎn)從理滄卅,尺度越小小被采赦模傲大值點(diǎn)與突奄點(diǎn)位置的心祧越準(zhǔn)確但是,小fCF小渡系數(shù)愛噪聲影響怍常凡.產(chǎn)許多偽極倩點(diǎn).往往只憑?作使奠定他產(chǎn)生J偏差同時(shí)H有在適留神崖#目3首站負(fù)壓渡突變點(diǎn)多月度分析結(jié)果3,

11、VavleLlechniqudetrmininEsIepllint?nllvtputne從【射jrli的層的小波瑩換-泉f擇玨荷情的突變.,H的小的闊之川同樣的法I-j確定術(shù)端fJ出接收刊J被的化點(diǎn),.從I(i1得UlT體協(xié)豇【I律結(jié)糶04傳統(tǒng)定做公式n勺比照表l(下轉(zhuǎn)第13酉)138石油2007年第28卷數(shù)值解和文獻(xiàn)7中的流函數(shù)解析解式(8)繪制的流函數(shù)分布圖(P一0.5cm,i一100r/min,一一5r/rain).兩者較好的吻合說明了式(19),式(20)及式(22)式(28)及其數(shù)值方法的正確性.4結(jié)論(1)建立了運(yùn)動(dòng)雙極坐標(biāo)下冪律流體在內(nèi)管做行星運(yùn)動(dòng)的環(huán)空中流動(dòng)的控制方程,并對(duì)其用

12、有限差分方法進(jìn)行了數(shù)值求解.(2)從冪律流體在內(nèi)管做行星運(yùn)動(dòng)的環(huán)空中流動(dòng)的流函數(shù)分布可以看出:冪律流體在內(nèi)管做行星運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的環(huán)空中流動(dòng)的二次流區(qū)域與環(huán)空內(nèi)管白轉(zhuǎn),公轉(zhuǎn)速度方向與大小及環(huán)空偏心距有關(guān).(3)以水為例,驗(yàn)證了用數(shù)值解繪制的流函數(shù)分布,結(jié)果說明數(shù)值計(jì)算方法是正確的.參考文獻(xiàn)triccylindersJ.RheolActa,1979,18(3):311-322.2BallalBY,RivlinRSFlowofaviscoelasticfluidbetweenecoentriccvlindersI:RectilinearshearingnowJ.RheolActa,1975,14(6):

13、484-492.triccylindersII:Fourth-ordertheoryforlongitudinalshearingflowJ.RheolActa,1975,14(10):861880.NewtonianfluidsineccentricannuliR.SPE29940,1995:543551.非定常流的流量計(jì)算J.石油,2005,26(3):106109.powerlawfluidintheeccentricannuliwithinnercylinderinaxiallyreciprocatingmotionJ.ActaPetroleiSinica,2005,26(3):106

14、109.J.石油,1996,17(2):7683.non-NewtonianfluidineccentricannuliJ.ActaPetroleiSinica,1996,17(2):7683.的二次流J.大慶石油學(xué)院,2005,29(2):1618.fluidflowinannuluswiththeinnercylinderexecutingaplanetarymotionJ.JournalofDaqingPetroleumInstitute,2005,29(2):16-18.(收稿日期20060209改回日期20060522編輯黃小娟)(上接第133頁)表1仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果Tabie1Resu

15、itsofsimulation5結(jié)論(1)分析了壓力波定位的原理,并指出傳統(tǒng)定位公式的缺乏.(2)提出一種由管道中點(diǎn)向兩端迭代的算法,從而減少了傳統(tǒng)負(fù)壓波定位公式計(jì)算所帶來的誤差.(3)用小波對(duì)負(fù)壓波信號(hào)進(jìn)行處理,準(zhǔn)確地找出壓力突變點(diǎn),提高了的精度.(4)仿真實(shí)例證明,新的迭代算法和小波變換尋找突變點(diǎn)位置的方法能夠很好地提高定位精度.參考文獻(xiàn)13毛寧林,李新軍,劉鴻升.海底管道泄漏的在線檢測(cè)技術(shù)J.石油工程建設(shè),2001,27(3):8-11.ManNmglin,LiXiniun,LiuHongsheng.On-linettingmethodforsubsea0ilaineleakageJ.P

16、etroleumEngineeringConstruction,2001,27(3):8-11.23韓春宇,甑在慈,靳新衛(wèi).東黃輸油管道泄漏監(jiān)測(cè)問題分析J.油氣儲(chǔ)運(yùn),2004,23(8):5658.ertyofoilleakagedetectionsysteminDongying-HuangdaooilpipelineJ.Oil&GasStorageandTransportation,2004,23(8):5658.J.石油,2000,21(4):9396.neouslocationofcrudeoilheatingtransportpipelineJ.ActaPetroleiSini

17、ca,2000,21(4):9396.4李煒,陳希平,毛海杰.天然氣管道泄漏點(diǎn)的定位檢測(cè)方法研究J.甘肅工業(yè)大學(xué),2003,29(4):8487.detectionandallocationofnaturalgaspipelineJ.JournalofGansuUniversityofTechnology,2003,29(4):8487.應(yīng)用J.機(jī)械科學(xué)與技術(shù),2001,20(2):253256.agedetectionbasedonwaveletanalysisandwavepropagationmethodEJ.MechanicalScienceandTechnology,2001,20(2):253256.6張彤曉,郭西進(jìn).小波分析在信號(hào)消噪中的應(yīng)用J.蘇州科技學(xué)院,2005,18(1):7477.nationnoiseofsignalJ.JournalofUniversityofScienceandTechnologyofSuzhou:NaturalScienceEdition,2005,18(1):7477.7彭玉華