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。     

光纤Bragg光栅的慢光特性

运用数值计算的方法研究了光栅长度和调制深度对光纤Bragg光栅慢光的影响,并重点分析了优化后的慢光特性。结果表明：随着光栅长度和调制深度的增大,光纤Bragg光栅的慢光群时延量不断增大,增长的幅度也在逐渐增大;且一定带宽的谐振峰两边的旁瓣加强;同时谱底趋向平坦。调制深度的增大使其慢光峰值波长产生红移,短波长处的慢光群时延量往相反方向增大,且慢光谱的谱宽也增大。优化参数后得到了群速度为c/98的慢光,且慢光谱中心频率的右侧边带产生了很大的振动。这些规律可为设计新型的慢光延迟器件提供理论参考。     

光纤Bragg光栅的慢光特性

研究了光栅长度和光栅周期对光纤Bragg光栅慢光的影响,并重点分析了优化后的慢光特性.结果表明:随着光栅长度的增大,慢光时延量整体呈现不断递增的趋势,且幅度较大,其慢光谱谐振峰两边的旁瓣加强,谱底变得非常平坦,但随着光栅周期的增大,慢光群时延量却呈现出递减的趋势,优化参数后得到了群速度为c/98的慢光.这些规律为设计新型的光纤Bragg光栅的慢光延迟器件提供理论参考.     

光纤Bragg光栅及其光学特性测量

光纤Bragg光栅的研究和应用已成为当前光通信国际热点技术课题.扼要介绍了光纤Bragg光栅的工作原理和主要光学特性,着重描述用实验室常用仪器测量其主要光学特性的方法.     

光纤Bragg光栅应力增敏研究

应力增敏的研究是光纤Bragg光栅传感的重要课题之一.提出了光纤Bragg光栅应力增敏的模型,推导了该模型的等效弹性模量计算公式,得到了应力与中心波长相对偏移量的关系和应力灵敏度系数表达式,表明通过适当选择弹性体的弹性模量和尺寸,就可以提高应力灵敏度系数.用弹性聚合物封装的光纤光栅理论和实验应力灵敏度系数分别是6.64×10-10Pa-1和6.14×10-10Pa-1,各为裸光纤光栅轴向应力灵敏度的57.8和54.8倍.应力灵敏度系数的理论值和实验值吻合很好.     

光纤Bragg光栅的传感原理及实验分析

光纤传感器作为一种先进的传感器,有许多优点,它的用途必然越来越广泛。本文着重研究了光纤布拉格光栅的应变和温度特性,通过实验所测的光栅应变系数和光栅温度系数与理论计算值很相符,为光纤Bragg光栅在电力、石油、化工等领域的温度和应变监测提供了理论依据和实验数据。     

光纤Bragg光栅的传感原理及实验分析

光纤传感器作为一种先进的传感器,有许多优点,它的用途必然越来越广泛.本文着重研究了光纤布拉格光栅的应变和温度特性,通过实验所测的光栅应变系数和光栅温度系数与理论计算值很相符,为光纤Bragg光栅在电力、石油、化工等领域的温度和应变监测提供了理论依据和实验数据.     

基于光纤Bragg光栅的光通信滤波器的研制

研制了一种 光纤Bragg光 栅滤波器。该滤波器采用紫外激光直写技术, 可在掺 锗单模光纤上获得高反射率(99%)、窄带宽(0.6nm)和低插入损耗(1.4 dB)。实验结果表明,有良好的重复性。     

基于TDLAS的城市天然气管道泄漏检测系统

将TDLAS(tunable diode laser absorption spectroscopy)技术应用于城市天然气管道泄漏检测及定位.阐述了天然气管道泄漏检测系统的设计原理,介绍了所选用的二极管激光器和多次反射吸收池的特性.实验测量给出了二极管激光器最优的参数设置,得到了系统的最低检测限(2 7×10-6)、线性响应度和系统换气速率(9 3~11 3 次/min),运用数值模拟方法得到了天然气管道泄漏后气体浓度沿管道的分布情况,提出了对天然气管道泄漏定位的方法.     

用3.1 eV光辐射测量法研制光纤Bragg光栅

给出了用3.1 eV(波长400 nm)荧光监测法在载氢商用通信光纤上制作光纤Bragg光栅的实验.采用244 nm SHG(二次谐波振荡):氩离子激光器和振动掩模,在其Bragg中心波长(λ=1 550.65 nm),得到反射率96%和3 dB带宽0.2 nm的光纤光栅.这种光纤光栅在光纤传感系统具有广泛的应用价值.     

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。     

具有联动报警功能的天然气泄露检测装置设计

设计一种基于STC12C5A60S2单片机的天然气泄露检测装置.使用MQ-4气敏传感器作为天然气浓度检测器件,通过STC12C5A60S2自带的A/D转换器把气体浓度信号转换成数字量.当天然气浓度超过设定值时,本地节点启动报警,同时把报警信号通过嵌入式线性网络传递给其他用户节点,最终实现多用户联动报警.     

天然气长输管道中水合物生成的预测

天然气管道运行过程中,随着管道内压力、温度和天然气组分的变化会生成水合物。水合物的生成会降低管道的输送能力,从而提高输送成本,严重时更会堵塞管道甚至发生管道爆裂,造成重大的生产事故和巨大的经济损失。通过天然气管道内水合物生成条件预测模型的建立,确立天然气水合物形成时的温压关系,再结合天然气输送管道中温度和压力分布的仿真模拟,就可以预测天然气输送管道中水合物生成的大体位置和水合物生成的类型。这可以为防止天然气输送管道中水合物生成和堵塞提供技术依据,也为管道的设计和运行提供指导性建议。     

液化天然气泄漏的事故树分析

 液化天然气（LNG）作为当今世界增长最快的清洁能源，在中国得到越来越广泛的应用，但在储存过程中，一旦发生泄漏将会导致重大事故。为保证清洁能源的生产和应用，LNG泄漏后的模型和扩散后的危害研究已得到广泛的关注。事故树分析是一种表示与导致灾害事故有关的各种因素因果关系和逻辑关系的分析法，具有直观、全面、有效等优点。目前利用事故树分析法对LNG的泄漏还缺乏系统性研究。本文采用最小割集法对引起LNG泄漏的因素进行系统分析，定量确定了影响因素的顺序，结果表明，罐体和管路的失效以及人为因素是导致LNG泄露的主要因素。从此入手加强防范，必能提高LNG安全工作的水平，必能确保其储存的安全性、运行可靠性以及安全对策的准确性提供了可靠的理论依据。     

大型天然气管道稳态运行优化研究

针对天然气长输管道压缩机站运行能耗高的问题，基于动态规划法，建立以大型天然气管道压缩机站总能耗最低为目标函数的管道运行优化模型，确定压缩机开机数量和出站压力为优化变量。根据此优化模型，求解西气东输一线管道算例，该算例管道规模庞大（含22座压缩机站和32台压缩机，管线全长3 840 km，设计年输量为170×10⁸ t），优化模型可在60 s内求解得出结果，动态规划法求解快速有效。根据优化结果，优化运行方案比运行日报表中增加了2台压缩机的开机数量，管道总压降减少了3.40 MPa，燃气轮机组平均效率提高了4.234%，电驱机组平均效率提高了4.875%，压缩机总功率减少187 20.38 kW，生产单耗减少16.24 kgce/（10⁷ Nm³·km），可大幅降低西气东输一线管道的总能耗，证明了所建优化模型的正确性和可行性。     

燃气汽车适时检测报警器

介绍了一种车载检测报警器.检测装置以气敏传感器为主体,利用气敏传感器采集车厢内有可能泄露的天然气信号,并实现声光报警.     

天然气管道黑色粉末粒度分布模型评价研究

掌握天然气管道黑色粉末粒度分布（PSD）信息对于解决黑色粉末问题十分关键。如今常用的颗粒PSD模型较多，但缺乏较为成熟的模型评价机制。基于某一实际天然气管道内的黑色粉末数据，引入了S_RMSE、R²、I^AIC等评价指标和混淆矩阵、ROC曲线分别对7种常见PSD模型的拟合优度和预测能力进行了评价，结果显示，对数正态模型兼具描述集中分布和平均分布的能力而在拟合优度方面更具优势；同时，对数正态模型在颗粒全尺寸范围内[0.30 μm，7.25 μm]都有有效的预测效果。因此，该模型是一种综合预测能力最强的分布模型。     

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.     

埋深对平坦地区天然气管道泄漏的影响研究

针对三维埋地输气管道泄漏扩散问题,对不同埋深的平坦地区天然气管道泄漏情况进行数值模拟。根据单一
变量原则在相同气候条件下,对于不同工况只针对埋深作为单一变量,对忽略埋深的准确性进行论证,并分别研究了
埋深为1.4 m 和2.0 m 工况埋深对地下、地表、和空气中泄漏的影响。研究结果表明：埋深对泄漏的影响非常大,忽略
埋深的工况与埋深为1.4 m 和2.0 m 的工况相比所得出的各项结果都有很大的误差,忽略埋深是不准确的。埋深与扩
散范围、泄漏速度、质量分数、高浓度范围成反比,埋深越小扩散范围、泄漏速度、质量分数、高浓度范围越大。     

光纤Bragg光栅温度补偿封装

采用负温度系数材料对光纤Bragg光栅进行温度补偿封 装处理. 结果表明, 未封装的光纤Bragg光栅的温度系数为0.01 nm/℃量级, 封装后则为 0.000 2 nm/℃量级, 达到了实用化要求. 并且封装后的 光纤Bragg光栅具有体积小、 重量轻、 实用性强等特点.