智能音波技术在油气管道泄漏监测中的应用

本文对智能音波法的技术优势进行了分析,阐述了智能音波油气管道泄漏监测系统的工作原理、系统组成及关键技术,希望能够为油田气、烃管道的在线泄漏监测找到一个有效技术手段。     

国内天然气管道泄漏扩散研究进展

天然气已经成为人民日常生活中不可或缺的组成部分,但天然气管道泄漏扩散却严重威胁了人民的生命财产安全,因此对于天然气管道泄漏扩散的研究就显得尤为重要。本文就国内关于天然气管道泄漏扩散方面的研究进展进行了综述。     

音波测漏技术在长输管道上的实现

本文对音波测漏技术的基本原理进行了简述,对其在长输管道泄漏检测上的具体实现从系统组成和主要关注点进行了较为详细的说明,并阐述了音波测漏系统在国内长输管道应用的一个实例,对系统实现中存在的问题进行了总结,并提出了改进建议。     

天然气长输管道泄漏检测及抢修措施

本文分析了天然气长输管道发生泄漏的原因,并对天然气管道的泄漏检测技术及抢修措施进行简单的探讨。     

级联自适应局部投影降噪方法

针对具有非线性、非平稳性特征的信号,提出一种邻域半径自适应局部投影和小波阈值去噪级联的降噪方法.首先,利用经验模态分解得到信号中的高频分量并以此估计噪声水平;再根据噪声水平确定邻域半径;最后,利用该半径进行局部投影处理并结合小波阈值方法进行细节平滑.Lorenz系统时间序列的降噪结果表明,本方法能够提高信噪比并降低均方误差,并在信号结构失真时恢复其原始吸引子形态,去噪和还原信号特征的能力皆优于小波阈值去噪方法.对桡、颈、肱动脉脉搏信号、心电信号的降噪结果展示了本方法在生理信号噪声抑制和特征保留方面的优越性能.     

天然气管道站场泄漏扩散三维动态研究

针对天然气管道站场中天然气的泄漏扩散对安全生产造成的问题,开展了天然气管道站场中天然气泄漏扩散规律研究。采用专业软件模拟的方法,使用FLACS进行模拟,设置边界条件进行求解,研究不同风速、不同风向及不同泄漏速率对天然气泄漏扩散的影响,并结合天然气行业相关标准对天然气管道站场内可燃性气体位置进行优化。研究结果表明,泄漏速率越大、风速越小时,站场区域内可燃气体体积越大,可燃气体扩散范围越广,危险程度越高,同时,顺风向泄漏的危害程度要小于其他方向。基于计算结果建议收发球筒区的可燃气体探测器应设置在距离收球筒1 m处,高度设置为2m。这一研究为天然气管道站场的安全运行提供了重要理论支撑。     

局部投影降噪在往复压缩机故障诊断中的应用

往复压缩机的振动信号为典型的非线性、非平稳信号.提出利用局部投影法对振动信号降噪,提取关联维数,并与热力参数相结合诊断往复压缩机故障的方法.首先利用基于定量递归分析的局部投影降噪算法滤除振动信号中的噪声,然后提取关联维数,再根据热力参数计算气缸的压缩比,最后结合关联维数和压缩比,诊断压缩机的故障.结果表明:应用局部投影法降噪后振动信号的局部标度指数曲线存在明显的平台区,关联维数易收敛;在降噪后时域指标无明显变化的情况下,关联维数变化明显,基于局部投影法降噪后的关联维数更能有效地反映设备的故障状态变化.实例中诊断出的往复压缩机活塞磨损故障验证了这种方法的有效性.     

天然气管道小泄漏高空激光检测试验

在国内首次对长输管线小泄漏直升机巡检效果进行试验验证.采用软件模拟和试验验证的方法确定小泄漏发生后的扩散范围,由直升机携带激光检测设备,对平原和山区的人工小泄漏源产生的甲烷气团进行检测.平地试验飞行高度为60～150 m,山区试验选择西气东输管线沿线具有代表性的地形作为5个人工泄漏源的放置地点,直升机在这些点的飞行高度为60～500 m.试验结果表明:直升机巡检方法适用于平原、沙漠、戈壁等地区,对地形起伏较大的丘陵、山地等地区效果不够理想.     

高含硫天然气管道泄漏H2S扩散规律研究

在高含硫天然气管道中,泄漏事故的风险较高,一旦事故发生,将对周围建筑和居民安全构成严重威胁。本研究聚焦于含5%硫化氢(H₂S)的天然气管道,利用计算流体力学方法对水平泄漏扩散进行了数值模拟。特别研究了风速对泄漏口上游建筑各楼层硫化氢体积分数的影响。主要发现包括：(1)通过在仿真的房屋模型中各楼层设置监测点,观察到随着楼层增高,H₂S气团扩散至房间的时间显著缩短。(2)随着风速的变化,位于高层(第11层至第24层)的房间内H₂S气团扩散时间随风速的增加而减少。而对于低层(第1层至第10层)的房间,在风速低于9 m/s时,H₂S气团扩散时间随风速增加而延长;但当风速超过9 m/s时,扩散时间随风速增加而缩短。这些结果为高含硫天然气管道泄漏事故的应急响应和安全管理提供了重要参考。     

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.     

输气管道泄漏音波信号传播特性及预测模型

输气管道泄漏音波在管内传播过程中发生衰减,在安装音波传感器前必须明确管内音波信号的传播距离。综合考虑介质黏滞吸收和热传导作用及特殊管件(弯管、分支及变径管)的吸收作用,建立泄漏音波在管内传播模型。利用改进的小波分析法对泄漏音波信号时频域特征进行分析,模拟分析不同特殊管件对音波传播的影响,并利用高压泄漏试验装置对建立的传播模型进行验证。结果表明:泄漏音波在管内以平面波形式传播,泄漏信号幅值能量占优的频带主要集中在0～0.366 Hz及2.93～46.88 Hz内,直管和弯管对音波衰减影响较小,只有分支和变径(变径流量计、阀门)对音波传播影响较大;得到的拟合音波吸收系数与理论吸收系数吻合较好,模型计算结果较为准确,可提高音波泄漏检测的准确性。     

基于特征量提取的输气管道微泄漏检测

输气管道音波法泄漏检测采集得到的信号不仅包含有用的泄漏信号,而且包含背景噪声和各种干扰信号,因此信号的识别和特征量提取尤为重要。基于此情况,采用相关性分析的方法对传感器采集的信号进行处理并得到有效特征量,传感器采集得到的信号包括泄漏信号、敲击信号、压缩机启停信号、减压阀开关信号。相关性分析采用相关函数和协方差函数实现,相关函数可以得到各种信号的自相关和互相关特征,协方差函数可以得到各种信号的自协方差和互协方差特征。同时对信号进行整体峰度计算,并设置整体峰度阈值。研究结果表明:信号的相关性分析可以对输气管道微泄漏进行检测,同时对诸如减压阀操作、压缩机启停、敲击等干扰因素可以通过相关函数数值从背景噪声中识别;在不确定是否存在干扰信号的前提下,通过相关分析从背景噪声中提取泄漏信号或干扰信号,并对信号进行整体峰度值计算,若整体峰度值高于阈值,则认为泄漏发生,提高了音波泄漏检测的准确性。     

Research on On-line detection system for natural gas pipeline

Four methods for testing the thickness and defect of pipeline are compared and analyzed in this paper. The testing principle of magnetic leakage flux based on electromagnetism is discussed in detail. From the experiments of sensor character, the effects caused by some factors are found, which give some important information for sensor design, and this method is proved reasonable and effective. The mechanical and electrical structures of inspection equipment, as well as its working principle and technical features are introduced. In this paper, control flow and software design are discussed, too. This detection system has been successfully developed. Experiments show that this detection system has high resolution and can be put into practice.     

天然气集输管网仿真技术研究

通过建立天然气管网管道元件以及非管元件仿真数学模型,采用隐式差分法将偏微分模型转换为有限差分方程,并采用牛顿-拉夫逊法求解模型,最后对某天然气管网进行了仿真分析,结果表明:各管道中的压力没有超过管道允许压力,部分管段压降、流量很小,增输潜力巨大,因此,可以调整输气方案,适当增加输气量.     

声发射技术在管道泄漏检测中的应用

传统的管道泄漏检测法如负压波诊断法要求有很强的实时性,常因不能及时捕捉到泄漏信号而造成诊断失败,而声发射检测技术作为一种成熟的无损检测方法,可根据泄漏时流体与泄漏孔隙产生的声发射信号判断泄漏,实现对泄漏信号的连续捕捉,在检测原理上有很大的优势。利用声发射技术对管道泄漏检测进行了试验研究,通过对声发射信号进行时频域分析,实现了对泄漏信号的有效识别。试验结果表明,泄漏发生时的声发射能量主要集中在140-160 kHz,随着泄漏距离的增加,在200 kHz处的声发射能量将产生较大的衰减,从而验证了应用声发射技术进行管道泄漏检测的可行性。     

天然气管道投产置换过程模拟实验研究

投产置换是天然气管道建成后投入运行的一个关键环节,为确保置换过程的安全性,对置换过程中气体的混合规律进行了研究.根据二元体系气体紊流扩散原理,在实验室内构建了天然气管道投产置换过程的模拟实验系统.利用该实验系统,分别对不同流速、不同背压下管道内气体的扩散过程进行模拟试验,获得了置换过程中受流速和背压影响的天然气与氮气、氮气与空气的扩散规律,为管道投产置换合理确定氮气用量提供了理论依据.     

直埋热水供热管道泄漏声波特性实验研究

城市直埋供热管网泄漏精准智能定位是城市供热基础设施安全与节能降碳运行及智能化的重关键环节。为提高利用声波法进行直埋热水供热管网泄漏的定位精度,建立DN300大型模化供热实验系统,研究了有无泄漏时,管壁上声波信号随传播距离、温度、压力和流量变化的特性,分析了管道上水泵振动声波的时频特点,利用小波阈值法进行信号降噪,得到了供热管道泄漏的特征频段。研究表明,温度对泄漏声波频段影响显著,温度越高声波特征频段分布越大,温度从31℃升高到86℃后,特征频段从200-800 Hz升至50-1500 Hz;传播距离、压力和流量的变化主要影响泄漏信号幅值,对特征频段范围影响较小;水泵声波能量主要集中在3000-4000 Hz处于泄漏信号频段范围之外,利用小波阈值法进行信号降噪,提高定位精度可达0.11%、实现定位距离偏差在±1m内。     

天然气管道运输中两阶段动态博弈定价模型

利用两阶段动态博弈理论,对天然气管道运输行业自由竞争、税收调整、存在交叉补贴、政府限价4种情况下的博弈定价进行研究,并讨论不同情况下的价格与各参数之间的关系以及不同的政府行为对价格的影响.结果表明:自由竞争和固定税收对定价尤影响;交叉补贴会导致价格上升,不利于市场发育;政府限价是较为可取的常规管制方法.所得结论可为其他具有部分公益职能的企业产品定价提供理论依据.     

地形高程差对天然气输送管道工艺计算的影响

通过对气体稳定流动基本方程组进行解析求解,给出了考虑地形高程差影响的输气管道精确计算公式、简化计算公式和水平管计算公式.通过数值计算,研究了地形高程变化对天然气输送管道工艺计算的影响.结果表明,地形高程变化对管道压降计算的影响比较明显,而对管道直径和输气能力计算的影响不太明显,当高程差大于200m时,应该考虑高程差对天然气输送管道工艺计算的影响.结果为天然气输送管道设计的工艺计算提供了理论基础.