区域供水管网盲源分离漏失量研究

目前,国际上对漏失量化理论研究较少,建立的管网漏失模型多为估算反推微观模型,未能求出供水管网整体精确的物理漏失水量,无法对供水管网漏失现状进行评价,为此,基于供水管网漏失专用实验平台进行不同用户、不同漏点、不同特性管网的漏失模拟,并将盲源分离理论应用到供水管网漏失分离中,对实验管网获取的在线监控数据用快速独立分量分析算法(Fast ICA)进行处理,成功分离出漏失量.为供水行业制定有针对性的供水管理及技术措施,降低漏失量、提高管网控漏水平提供依据.     

基于遗传算法的供水管网反问题漏失定位

为有效减少城市供水管网漏失,快速、准确确定漏失点的位置及漏失水量,进而实现管网漏失的实时诊断,提出了基于遗传算法的供水管网反问题漏失定位方法.在构建基于反问题分析的微观基础水力模型的基础上,通过对管网漏失量与压力变化的相关性分析,以漏失点所在管网中的位置及漏失点相应的漏失水量为变量,以漏失发生时管网压力监测点的监测值与模拟值的差值最小为目标,建立了基于遗传算法的供水管网反问题漏失定位模型.通过3种工况下的漏失模拟计算,结果表明:所建立的反问题漏失定位模型可以有效地定位漏失点并优化预测漏失水量,可合理高效地制定漏失点检测与定位方案.     

考虑漏失和用户用水的供水管网PDD模型构建及应用

管网的微观水力模型通常将所有水量依据管段的长度分配到各个节点.通过研究这种供水管网传统水力模型,针对该模型忽略节点流量类别直接将总漏失量平均分配到管网中的问题,将传统水力模型中的节点流量分为用户用水量和漏失水量,并运用改进的一致漏损模型将管段的漏失量按管段长度分配,构建漏失水量与压力之间的关系式,建立压力驱动节点的水力模型(PDD).模型形成后,根据实际测压点数据对模型进行校核,以达到模型校核标准.将该模型应用于Y市实际管网,根据Y市实际管网数据得到的平均漏失率,建立计算供水量与实际供水量的适应度函数,计算供水管网模型中的漏失系数,最终实现基于压力驱动节点流量的供水管网漏失模拟.结果表明,校核后的PDD模型与实际供水管网运行压力情况吻合良好,可以进行管网漏失控制研究及评估.     

应用改进ICA-R算法的供水管网漏失量估计

漏失量作为城市供水管网漏损量的主要组成成分,可作为管网漏损控制的重要参考指标.现有漏失量计算方法存在准确度不高,计算过程复杂等问题,而盲源分离法具有数据需求量少,分析结果准确特点.针对盲源分离中约束独立成分分析(CICA)算法在漏失量估计中存在误收敛,限制盲源分离法进一步应用的问题,提出利用改进的带参考信号的独立成分分析(改进ICA-R)算法进行供水管网漏失量估计思路.对目标函数选取、信号处理过程进行分析说明,同时设计算例管网模型并搭建漏失实验平台验证算法分离效果,并与快速独立成分分析(FastICA)算法处理效果进行对比.采用皮尔逊相关系数评价漏失量分离效果,利用平均相对误差评价改进ICA-R分离精度.结果证明,使用改进ICA-R算法分离漏失量所得相关系数维持在90%附近,平均相对误差维持在15%以内,优于FastICA算法,该方法避免加装大量计量仪表,降低了漏失量计算成本,可为漏失量计算提供参考,便于各水司有针对性地采取漏损控制措施.     

基于瞬变反问题分析的给水管网漏失数值模拟

给水管网漏失问题亟待解决,而漏失的定点及定量是管网漏失控制研究的重要环节.为确定给水管网漏失点和漏失量,提出了基于水力瞬变分析的漏失数值模拟理论框架,指出该问题实质就是求解系统辩识反问题进行参数识别.首先设定漏失系数为系统待识别参数,并给出激励、响应以及二者间的传递模式.然后建立了反问题分析模型,应用特征线法计算雅可比矩阵,运用Newton-Raphson算法最小化压力测量值与计算值之间的偏差求解模型.最后通过算例管网阐明了数值模拟的具体步骤.     

城市供水管网漏损现象的控制及研究现状简

城市供水管网是城市基础建设的重要组成部分,供水管网通过各级输水配水管线,把水安全可靠地输送到城市各个用水点,并满足水质、水量和水压的要求,在保障人民日常生活和城市发展过程中起到举足轻重的作用.本文简要论述了城市供水管网漏失现象的原因及对漏失现象进行检测的方法.     

浅谈城市供水管网漏损及控制措施

城市管网漏损是我国供水企业面临的共同问题,有效地控制漏失,使其在合理损耗之内,是降低成本的一个重要因素,本文具体分析了几种漏损产生的原因,并提出了控制供水管网漏失的措施.     

基于听觉显著图的长输管道漏失检测算法

为解决城市长输管道漏失监测难题,设计了基于听觉信号的管道漏失检测方法,利用瞬态振动信号会引起信号幅值和频率结构发生显著变化的特性,将听觉显著图引入管网漏失监测中,构建了一种基于听觉信号的管道漏失检测识别模型,提出了一种基于听觉显著图的管道漏失监测方法。该方法利用漏失声音引起的瞬态振动信号的幅值和频率结构发生显著变化的特征识别管网漏失状态,通过对信号的滤波、特征提取、听觉神经元的时域感受野特性分析处理后,进行跨尺度整合,得到频域和时域的信号凸显变化特征,识别管道漏失状态。结果表明:该方法能够检测到的管道泄漏最小流量小于等于0.3 L/min。     

结合图论的供水管网PMA分区方法

供水管网压力分区(PMA)以压力调控为主,兼顾区域计量,可有效地控制城市管网漏失,为此,提出结合图论的PMA分区方法,首先运用自适应AP聚类算法结合经济性计算对供水管网进行初步分区,确定分区数目;然后运用迪杰斯特拉(Dijkstra)算法计算各个聚类中心点到水源的最短路径,确定各个分区的供水管段;建立分区边界优化模型,运用模拟退火算法求解该模型;最后结合人工经验对部分分区进行适当合并,形成最终方案并运用于Y市供水管网实例,取得良好结果.该种分区方法是以计算机算法为主体并结合人工经验,很大程度降低分区的工作量,并且比传统的人工试错分区具有更大的搜索空间,可用于指导实际供水管网的PMA分区.     

量测噪声自动加权Kalman滤波

从Kalman滤波技术的稳定性出发，分析了Kalman滤波算法的实质及容量发散的原因，提出在Kalman滤波中引入系统量测噪声协方差阵（R）的计算，并对其加权，从而影响滤波增益，抑制发散，推算舰位／GPS组合导航的应用仿真表明明显测噪声自动加权Kalman滤波算法对系统模型误差和量测噪声协方差误差具有良好的自适应性。     

结合夜间最小流量法的减压阀经济效益模型

为了对城市管道漏失进行有效控制,根据压力驱动漏失水力模型结合夜间最小流量法,确定管网节点的漏失系数,建立考虑压力引起漏失量的改良水力模型——减压阀经济效益模型.该模型使用遗传算法进行求解,以管道漏失量最小化为目标函数,以减压阀最大安装数量、节点压力流量方程、最大允许漏失率为约束条件,求出减压阀安装数量及安装位置,再从所有可行解里面选择一组花费最小的解作为最优解.并以HJ分区为例详细讨论减压阀经济效益模型的求解过程,对实际的管道漏失控制具有指导意义.     

浅海天然气管道泄漏扩散过程模拟研究

为评价浅海海底天然气管道泄漏事故后果,根据计算流体力学与多相流动理论,针对国外某天然气管道海峡穿越段,建立浅海海底管道泄漏扩散过程的计算模型。将泄漏孔径、泄漏速率、水流速度3个主要影响因素作为条件变量,模拟不同情况下的气液两相运动过程。结果表明,水下气体扩散分为三个阶段,即泄漏口上方形成气团、气团呈蘑菇状上升、气团由大气泡分裂为小气泡;泄漏孔径和泄漏速率对水下气体扩散到水面的时间具有显著影响,泄漏孔径与泄漏速率越大,气体泄漏量越大;气体泄漏量越大,水下气团体积越大,到达水面的时间越短;水流速度显著影响气体的扩散轨迹,水流速度越大,气体运动轨迹与海底的夹角越小,沿海流方向扩散的距离越远。研究结果可为水下天然气管道泄漏事故应急处理提供一定的科学指导。     

天然气管道动态泄漏率的数值研究

天然气泄漏率是影响管道安全评价的重要因素之一,能够为安全评价提供数值依据.根据天然气管道动态泄漏率计算模型,利用Matlab软件分别计算了不同工况下临界泄漏阶段和亚临界泄漏阶段的泄漏率,从而获得了动态泄漏率的变化规律和不同因素对动态泄漏率的影响.结果表明:泄漏率在临界泄漏阶段变化率较大,在亚临界泄漏阶段变化率较小,临界泄漏阶段所用的时间远远长于亚临界泄漏阶段.影响动态泄漏率的因素有泄漏孔径、初始管内剩余气体质量、初始压力等.在其他条件相同时,泄漏孔径大的管道初始泄漏率和泄漏率的变化都大,泄漏所用时间短.不同初始管内剩余气体质量对初始泄漏率没影响,但剩余质量大的管道泄漏率变化小,泄漏持续时间长;初始压力大的管道初始泄漏率也大,泄漏所用的时间长.     

管道地理坐标测量中低精度IMU初始对准技术

针对管道地理坐标测量系统低精度惯性测量单元（inertial measurment unit,IMU）初始对准问题,提出一种管道定位的初始对准方法.针对大角度情况进行粗对准,然后在小角度范围内再进行精对准.在精对准过程中,对测量信号采用一阶马尔科夫模型,提取出符合kalman滤波模型的白噪声分量,随后建立13维状态量的kalman状态方程以及观测方程.对于较大方位误差角引起的非线性,采用Cubature Kalman滤波（Cubature Kalman filtering,CKF）算法对非线性模型进行状态估计,解决了滤波模型的非线性问题并进行了静态对准实验.实验结果表明,设计的算法在计算时间上优于Unscented粒子滤波（Unsented particle filtering,UPF）算法,适于作为管道地理坐标测量的初始对准算法.     

电厂疏水管路失效原因分析及改进

针对某电厂2台机组主蒸汽系统和高加系统GSS110/210DI、AHP107/205DI所属疏水管线频繁出现开裂泄漏情况,通过对原疏水系统设计的分析,找出了疏水管线频繁出现开裂泄漏原因,即原设计不当,造成流速过高。提出合理配置疏水器和孔板来降低蒸汽管道内介质的流速,降低流体对管道冲击的方法,介绍了如何选择疏水器和节流孔板的方法,包括疏水器和孔板压降、流量和流速的计算,取得了较好效果。     

燃气管线大孔亚临界流泄漏的实验研究

为了确定燃气管线大孔亚临界流泄漏的计算方法,对燃气管线大孔泄漏的泄漏特征进行了分析,以小孔泄漏模型和管道破裂模型为基础,建立了大孔亚临界流泄漏模型,给出了大孔亚临界流泄漏强度的计算公式。为考察计算公式的正确性和适用性,搭建了燃气管线泄漏强度测定实验台,测试了不同泄漏孔径和入口压力下大孔泄漏强度的变化。将实验测试结果与理论计算结果进行了对比分析,结果表明此大孔亚临界流泄漏模型在泄漏孔径较小时吻合程度很好     

供水管网地震漏损蒙特卡洛模拟分析

为研究供水管网在不同地震烈度下的漏损情况和水力特性,基于管道地震破坏评估模型和概率分析方法,对不同地震烈度下管线的破坏概率和渗漏状态进行了计算分析,引入折减系数对管段抗震可靠度分析方法进行改进,并与传统计算方法比较,验证了其合理性。发展了Monte Carlo模拟技术在供水管网流分析方面的应用,并考虑带渗漏和爆管两种出流方式。编制程序对一大型管网进行了模拟分析,给出了震后带漏损情况下管网的漏失率和破坏情况,结果与实际地震灾害情况相符。     

燃气管线大孔亚临界流泄漏实验

为了研究燃气管线大孔亚临界流泄漏的计算方法,对燃气管线大孔泄漏的泄漏特征进行分析,以小孔泄漏模型和管道破裂模型为基础,建立了大孔亚临界流泄漏模型,给出了大孔亚临界流泄漏强度的计算公式.为考察计算公式的正确性和适用性,搭建了燃气管线泄漏强度测定实验台,测试了不同泄漏孔径和入口压力下大孔泄漏强度的变化.将实验测试结果与理论...     

热水集中供热管网泄漏故障诊断模型

为了降低热水集中供热管网泄漏故障率及提高故障点检测效率,应用网络图论理论,建立管网节点泄漏水力工况计算模型。该模型采用供热管网平面拓扑结构,能够对管网节点泄漏工况进行模拟与预测。针对模拟管网水泵定扬程运行方式,分析供回水干管不同泄漏节点、不同泄漏量对管网水力工况的影响。结果发现：供水干管发生泄漏,会导致用户压差及流量减小;而回水干管发生泄漏,则增大。无论供水或回水干管,泄漏点之前各用户离泄漏点越近,变化程度越大;泄漏点之后各用户变化程度相同,且均大于泄漏点之前各用户。