基于Bragg光栅的天然气管线泄漏识别方法

天然气存在可压缩性强,动态特性缓慢等特点,传统输油管线泄漏检测方法难以适用于天然气管线的泄漏检测。本文提出采用准分布式光纤Bragg光栅传感技术实现天然气管线泄漏的在线监测技术。利用一条光纤Bragg光栅光缆作为传感器并行铺设在天然气管线附近,拾取管线由于泄漏、附近机械施工和人为破坏等事件产生的应变信号,通过匹配光栅法和自动识别技术检测管线泄漏并进行定位。仿真实验结果表明,该方法可以实现对天然气管线泄漏进行诊断并准确定位。     

基于Bragg光棚的天然气管线泄漏识别方法

天然气存在可压缩性强,动态特性缓慢等特点,传统输油管线泄漏检测方法难以适用于天然气管线的泄漏检测.本文提出采用准分布式光纤Bragg光栅传感技术实现天然气管线泄漏的在线监测技术.利用一条光纤Bragg光栅光缆作为传感器并行铺设在天然气管线附近,拾取管线由于泄漏、附近机械施工和人为破坏等事件产生的应变信号,通过匹配光栅法和自动识别技术检测管线泄漏并进行定位.仿真实验结果表明,该方法可以实现对天然气管线泄漏进行诊断并准确定位.     

油气管线泄漏监测分布式光纤传感器的研究

提出了一种长距离油气管线泄漏在线监测的分布式光纤传感器。在油气管线附近并行铺设一条光缆，利用光纤作为传感器，拾取由油气管线泄漏、附近机械施工和人为破坏等事件产生的压力和振动信号。在实验室中，把工作窗口为1310nm、芯径为50／125μm的多模光纤作为传感光纤，在O．6MPa泄漏气流的作用下进行了实验。在光入射端，用光时域反射计对上述事件引发的损耗进行定位；在光输出端，用光功率计检测光功率的变化，并根据信号特征来判定事件的类型。研究结果表明，分布式光纤传感器可以对长达几十公里的管线泄漏进行监测，且定位精度在几十米之内。因此，分布式光纤传感器可用于远距离油气管线泄漏的实时在线监测。     

基于过程信息融合的管线泄漏诊断

根据管线泄漏瞬态过程持续时间较短以及干扰工况较多的特点,提出了基于过程信息融合的管线泄漏检测方法。对管线泄漏特征进行了分析,并介绍了基于过程平稳熵、双通道奇异谱熵和双通道能谱熵的过程信息熵特征提取方法。将过程信息熵应用于对管线泄漏的识别,并利用GPS时间标签定位法结合GIS定位信息进行精确诊断。利用该方法对西部成品油管线进行泄漏监测,结果显示,基于过程信息融合的管线泄漏监测方法具有较好的实时性和抗干扰能力,提高了泄漏诊断的准确性和定位的精确性。     

信息缺失条件下管道泄漏信号识别研究

在管道泄漏诊断过程中，负压波信息缺失会导致误判或漏判，采用改进奇异值降噪技术对负压波信号进行预处理，以提高定性评判泄漏的准确性。介绍了奇异值降噪技术的基本原理及其改进方法，并利用信号互相关技术对泄漏点位置进行了定量计算，实现了对液体输送管线的泄漏故障诊断。对室内液体管道在泄漏诊断过程中负压波特征明显和模糊情况下的奇异值降噪结果进行了对比。结果表明，相关分析方法对信息缺失条件下负压波信号拐点识别的准确率较高。该方法能突出强噪声背景下的负压波信号，并且使泄漏点的定位精度提高到1．52％。该研究结果也可用于液体管线小泄漏的诊断分析。     

基于谐波小波分析的管道小泄漏诊断方法

在长输管道泄漏诊断过程中,复杂噪声背景下的管道小泄漏信号往往难以检测,更无法准确提取小泄漏负压波信号拐点进行泄漏点定位,为此提出基于谐波小波分析技术的小泄漏信号识别与负压波拐点准确提取方法.介绍r谐波小波分析的基本原理及其快速算法,利用谐波小波时频图、时频等高线图以及时频剖面图挖掘管道泄漏敏感特征,准确提取负压波拐点,实现了对长输管线小泄漏的故障诊断.现场采集复杂噪声背景下的输油管道小泄漏信号,分别采用Daubechies小波与谐波小波进行分析对比.试验结果表明,谐波小波泄漏检测法在噪声干扰下对小泄漏信号识别的准确率较高,为长输管道安全输送提供了可靠的保障.     

以辨识为基础的长输管线故障定位

为了确定长距离输油（气、水、浆）管线中出现的堵塞和泄漏这两类故障的位置．本文提出了一种新方法。先通过辨识和参数估计得到压力的脉冲响应函数，再对脉冲响应的波形进行分析来确定故障的位置。理论分析与实验室中的管线实验表明，这种方法简单易行，只需要安装在管线首端的两只压力传感器和一台微处理机，即可以０．５％的精度确定故障的位置。     

管线泄漏与阀动作联合作用的水力瞬变分析

采用特征线法建立了管线泄漏的水力瞬变数学模型,建立了泄漏及阀动作的边界条件,编制了数值计算程序对管线泄漏与阀动作联合作用情况进行模拟计算.模拟结果表明,在管线泄漏过程中其他设备动作将对压力波信号产生影响,泄漏定位应综合考虑设备动作的压力波特性.通过对管线泄漏及设备动作引起的水力瞬变进行数值模拟,将为快速判定并准确定位泄漏提供指导.     

基于瞬态模型法的输气管道泄漏监测与定位技术

在天然气的输送过程中,管道的泄漏是影响安全生产的一个重要因素,因此泄漏的检测与定位技术研究意义深远.基于流体流动的机理,建立了输气管道的实时瞬态模型,得到了泄漏的检测方法和定位公式;通过大量的室内试验,验证了该方法的有效性.在此基础上,分析了泄漏量和泄漏点的位置对定位误差的影响.研究表明,随着泄漏量的增加,定位误差逐渐减小;当泄漏点距离管线首端较远时,在相同泄漏量的情况下,定位误差相对较小,响应时间短.研究结果对于天然气管道的泄漏检测和定位提供了理论支持.     

天然气管道泄漏检测与定位试验研究

在天然气的管道输送中,泄漏检测和定位是非常重要的。在实时模型法的基础上,通过实验和数字仿真,分析了泄漏量和泄漏点的位置与定位误差之间的影响关系。实验结果表明,随着泄漏量的增加,定位误差逐渐减小;当泄漏点距离管线检测点较远时,在相同泄漏量的情况下,定位误差相对较大。该研究结果能够对天然气管道的泄漏检测和定位提供有效支持。     

集输管线泄漏检测系统结构设计

采用负压波法检测管线泄漏信号．负压波信号由设置在管线两端的传感器拾取，根据压力波的梯度特征和压力变化率的时间差，利用相关信号处理方法判断泄漏程度和泄漏位置．同时根据大庆油田管线实际要求，采用GPS时间校对和无限扩频网，实现远程数据传输和泄漏自动检测．该项研究有利于保护国家资源，保护自然环境．     

基于压电传感器的管道泄漏监测仪的研制

提出了通过提高输油管道泄漏信号的信噪比进而提高泄漏检测的可靠性和灵敏度的方法；在定量分析、比较压阻式压力传感器和压电式动态压力传感器各自信号的特征和信噪比的基础上，提出了基于压电传感器的管道泄漏监测方法。阐述了基于压电传感器的管道泄漏监测、定位原理以及基于MSP430F149单片机的管道泄漏监测仪软、硬件设计方法及实现。现场泄漏检测试验结果表明，基于压电传感器的管道泄漏监测仪可以较好地提高泄漏检测的可靠性和灵敏度。     

基于模糊RBF神经网络的管道泄漏检测方法

针对模糊BP神经网络在管道泄露检测与估计中存在网络构建训练速度慢、易陷入局部最优等问题,提出将模糊RBF神经网络方法应用于管道的泄漏检测与估计.首先依据管道泄漏时流量、压力的变化机理,将采集到的实际运行中管道内的流量差与压力差信号模糊化后作为RBF神经网络的输入,以泄漏尺寸大小的置信度作为网络的输出,并结合专家先验知识所得的模糊规则,构建管道泄漏检测的模糊RBF神经网络.进而以实际管道运行数据对其进行离线仿真测试,仿真结果表明模糊RBF神经网络克服了模糊BP神经网络的不足,提高了泄漏估计的精度,使网络构建更加高效、优化.     

信息缺失条件下管道泄漏信号识别研究

在管道泄漏诊断过程中,负压波信息缺失会导致误判或漏判,采用改进奇异值降噪技术对负压波信号进行预处理,以提高定性评判泄漏的准确性。介绍了奇异值降噪技术的基本原理及其改进方法,并利用信号互相关技术对泄漏点位置进行了定量计算,实现了对液体输送管线的泄漏故障诊断。对室内液体管道在泄漏诊断过程中负压波特征明显和模糊情况下的奇异值降噪结果进行了对比。结果表明,相关分析方法对信息缺失条件下负压波信号拐点识别的准确率较高。该方法能突出强噪声背景下的负压波信号,并且使泄漏点的定位精度提高到1.52%。该研究结果也可用于液体管线小泄漏的诊断分析。     

基于鲸鱼优化算法的变分模态分解和改进的自适应加权融合算法的管道泄漏检测与定位方法

针对管道泄漏检测与定位方法存在负压波传播衰减、噪声干扰大、数据融合率低等3种问题,提出了基于鲸鱼优化算法(whale optimization algorithm, WOA)的变分模态分解(variational modal decomposition, VMD)和改进的自适应加权融合算法(improved adaptive weighted fusion, IAWF)的管道泄漏检测与定位方法。该方法提出了三传感器泄漏检测与定位模型,并利用抗干扰能力强的WOA-VMD算法对原始信号进行消噪处理;然后采用小波分析求消噪信号的奇异点,进一步求出压力变送器检测到负压波信号的时间差;在此基础上,利用改进的自适应加权融合算法对多传感器数据进行融合,最终得到泄漏点的实际位置。实验结果表明：该方法可以有效地滤除噪声分量,获得更精确的融合结果,定位精度高,相对定位误差可以控制在1%以内,为管道泄漏检测与定位提供了一种新方法。     

基于STA/LTA的输油管道泄漏检测方法

研究了将微震检测中的STA/LTA方法与负压波检测法相结合,并应用于输油管道泄漏检测的技术方法.根据管道泄漏时产生的负压波波形与微震信号初至的相似性,可利用STA/LTA方法对该特征波形进行准确的提取和捕捉,并通过对比管道首末站检测到该特征波形的时间差,对泄漏点位置进行定位.研究表明该方法可有效识别突变的负压波信号,并减少传统泄漏检测方法中小波变换等信号处理方法带来的计算复杂性.室内实验结果表明,将STA/LTA应用于输油管道泄漏检测具备可行性且能够有效识别负压波信号.      

运用虚拟仪器实现输油管道泄漏监测和定位

为了有效地检测输油管道泄漏并准确定位,运用负压波和质量平衡原理,采用模糊算法和逻辑判断法,利用压力、流量和输差三重机制实现了对原油管道的泄漏监测及定位、原油渗漏监测和报警.系统集成了传感器技术、无线通信技术和虚拟仪器技术.系统在对小压力、小流量和温度波动较大的高凝稠输油管道的泄漏监测方面有所突破.利用数据库结构,再现泄漏记录,回放历史数据并具有对历史数据进行统计、查询和打印等功能.采用无线通讯网络传递现场工作站的数据,并实现局域网内对管道的监测.     

基于瞬变流和故障检测的管线泄漏监测试验分析

根据动态系统分布参数模型的故障检测与诊断技术思想,结合管道流动的水力瞬变模型与适用于时变非线性系统的故障检测滤波器——扩展卡尔曼滤波算法,探讨了海底管道泄漏监测与定位技术.增广的状态向量包含管段各点的压力、流量和泄漏尺寸,进出口压力和流量4个参数组合成系统输入和输出向量,以卡尔曼增益阵修正由特征线结合差分法求解瞬变流离散方程得到的状态预测值,从而利用"新息"得出更准确的状态估计.在泄漏发生伊始即探测出异常,并给出泄漏发生时刻.基于压力梯度线性的假设计算泄漏位置,对一段试验水管的进出口压力流量测量序列进行上述分析,得出了与实际相当吻合的结果,初步验证了方法的有效性.     

基于结构化压缩感知方法的管道检测应用研究

根据压缩感知(CS)理论及管道泄漏信号特征,提出管道泄漏信号结构化测量矩阵部分重构(SRMPR)的压缩采样和检测定位方法。该方法以远低于Nyquist采样率对管道泄漏信号同步实现压缩采样,并在部分重构过程中实现泄漏检测定位。与传统相关定位法的仿真实验比较的结果表明,当信号长度为4096时,SRMPR方法比传统相关定位方法精确度提高0.34%;当压缩采样比为5%时,重构信噪比达到30.44dB。本文所提方法能够重构管道泄漏信号重要特征,具有可行性和有效性,可以满足管道泄漏信号实时检测定位的需求。     

埋地管道泄漏数值模拟分析

针对不同因素对管道泄漏工况的影响进行了模拟研究。管道的铺设方式一般为埋地铺设,长时间埋地管道会因为外力破坏或管道自身老化、腐蚀穿孔等因素造成管道泄漏。管道泄漏时会造成重大压力损失和管道流体的损失,管道大孔泄漏后容易在地面上被检测出来,小孔泄漏不容易被检测出来。因此采用数值模拟方法,通过模型简化,同时考虑计算精度和计算成本,建立了埋地管道小孔泄漏扩散模型。分别研究泄漏压力、泄漏孔径、管道埋深、土壤性质、环境温度、泄漏孔形状和障碍物等因素对埋地管道泄漏扩散的影响。