输气管道泄漏音波传播特性及监测定位

在天然气管道泄漏检测领域,基于音波法的输气管道泄漏检测及定位技术逐渐受到重视。为了促进该方法的快速应用,利用高压输气管道泄漏检测平台进行了不同输气压力下不同泄漏量、泄漏位置的泄漏检测和泄漏定位试验。根据泄漏信号的特征量,分析了管道压力、泄漏量及泄漏位置对泄漏检测的影响。试验结果表明：①所采用泄漏信号的特征量能满足泄漏判断的需要;②随着管道压力的提高和泄漏孔径的增大,泄漏检测更容易进行;③泄漏位置越靠近管道终点,泄漏信号特征量与阈值相差越大,泄漏越容易判断;④所设计的泄漏定位系统定位误差小,试验中的定位误差最大为1.37%;⑤管道中段若发生泄漏,其定位误差大于管线两端。该研究结果验证了音波法泄漏检测技术具有灵敏性好、定位精度高的特点,为音波法在输气管道泄漏检测和泄漏定位中的广泛应用提供了依据。     

天然气管道泄漏声源特性及传播机理数值模拟

管道泄漏声源特性和传播机理决定了音波法在管道上的可检测性,管道泄漏引发的音波能量大小和其沿管道传播的衰减程度分别与泄漏口径大小、管道内压和管道长度等因素有关。以天然气管道泄漏时的气动噪声为研究对象,采用适用于高马赫数流场的MÖhring声类比对其进行模拟计算,建立了不同压力、不同泄漏孔径条件下的天然气管道泄漏噪声仿真模型,得到了天然气管道泄漏声源的相关特性,利用试验数据验证了计算模型的准确性。以该声源模型为基础,建立了音波在管道内的二维传播模型,通过模拟结果与现场试验的比较分析,表明天然气管道泄漏音波的超低频段（低于5 Hz）可在管道内传播较远距离并能被声波传感器所探测,从理论上验证了音波法在天然气管道泄漏检测领域的良好应用前景。     

音波管道泄漏检测系统

论述了管道泄漏检测的重要性,简要分析了管道泄漏的原因.介绍了音波管道泄漏检测的原理、定位方法和系统配置.音波管道泄漏检测系统实现了管道泄漏的检测和定位,最大限度地减少了经济损失.     

输气管道泄漏检测技术发展及适应性

泄漏检测技术在天然气管道完整性管理中应用广泛,已成为高风险输气管道安全运输的重要举措。为管道选择最适应检测技术,阐述了负压波法、流量平衡法、次声波法、分布式光纤检测法和内检测技术等几种管道泄漏检测技术概况,分析了不同泄漏检测技术的性能指标及优缺点。重点介绍了应用前景广泛的次声波检测技术和分布式光纤检测技术,分析两种检测技术的实际检测特性及适应性,验证其理论分析的正确性。不同检测技术有其独特适应性特征,不同程度管道泄漏事故应选择适宜的检测技术和辅助决策技术,并有针对性地对国内外输气管道检测技术的发展概况进行了展望,为国内输气管道选择最佳泄漏检测方法提供参考。     

地球物理探测技术在海底输气管道泄漏点调查中的应用

海底管道所处环境复杂多变,在外力或内因的作用下可导致管道断裂,管道断裂具有泄漏位置定位困难、经济损失大和环境污染严重等特点。此文通过实例使用地球物理方法对海底输气管道泄漏位置调查进行了研究,综合分析了海水水体异常、海底地貌异常、地层剖面异常等特征。研究结果表明,地球物理方法能够准确确定海底输气管道泄漏点位置。该成果可为今后海底管道断裂位置调查提供重要指导作用。     

不等温输气管道泄漏监测技术

天然气在经由管道输送的过程中,由于一些自然因素和人为因素,不可避免地会造成管道泄漏。建立管道实时泄漏监测系统,可以最大限度地减少经济损失和环境污染。文章介绍了根据管道的瞬态数学模型,进行不等温输气管道泄漏监测的研究成果:泄漏监测数学模型、泄漏监测原理、管道泄漏定位方法等。试验表明,该项技术是一种可行度很高的输气管道泄漏检测方法。     

输气管道泄漏声源特性及其变化规律

泄漏声源基本特征及变化规律是声波传播研究的基础,对泄漏信号预处理、特征准确提取及泄漏识别算法改进具有重要意义。为此,以输气管道泄漏喷注产生的声源为研究对象,基于气动声学理论推导泄漏喷注流场中的声源项构成,建立了泄漏声源区域三维仿真模型,基于M?hring声类比提取高马赫数和高雷诺数流场中的等效声源,采用气动噪声混合数值模型进行仿真。分析过程中提取了不同条件下(压力及泄漏孔径)泄漏声源的质点最大速率和平均速率、声压级及声功率级等基本特征参数,并利用管道泄漏模拟测试平台进行验证,明确了泄漏声源基本特征及其变化规律。研究结果表明:(1)泄漏喷注噪声主要是由气体高速喷射湍流和气固耦合引起的,声源以四极子和偶极子为主;(2)针对管道运行压力和泄漏孔径,得出了泄漏声源基本特征参数的变化规律;(3)泄漏产生的能量集中于低频部分,各频段(小于等于200 Hz)能量分布分析结果表明0~20 Hz能量比大于等于0.81,无泄漏及正常输送条件下能量分布趋于平均,可作为泄漏识别的特征指标。     

埋地输气管道穿孔泄漏扩散浓度的数值模拟

基于有限容积法,建立输气管道泄漏扩散模型。以天然气管道为例分析了管道穿孔泄漏的原因,并进行数值模拟,得出了不同时刻模拟区域内天然气云团的扩散特性,给出了不同时刻爆炸浓度范围。结果表明：埋地天然气管道泄漏后,随着扩散时间的增加,近地面附近区域受气体危险浓度作用时间较长,影响程度较大。该成果为管道安全抢修提供理论指导,也说明应用数值方法模拟埋地燃气管道泄漏扩散规律是可行的。     

哈萨克斯坦丙烷管线泄漏检测

目前管道泄漏监测技术主要分为两类:管道内流体流动状态监测和管壁及管道外监测。综合考虑各种检测方法的优缺点及工程造价等因素,哈萨克斯坦丙烷管线在FEED阶段选择音波检测法对管道进行泄漏检测。系统主要由音波探测器、数据采集处理终端、GPS天线、定位服务器、监控主机及显示器等组成。整个管道在IPC站的中心控制室(CCB)设有SCADA系统,采用冗余的光纤组成环网向中心控制室传输数据。泄漏检测系统在中心控制室设定位服务器,将各数据采集处理终端节点获得的原始数据通过光纤传送给定位服务器的处理模块进行泄漏监测,并实时判断是否发生泄漏。     

风力对天然气管道泄漏后扩散过程的影响研究

天然气管道发生泄漏扩散是输气管道事故危害的根本原因，而风力是影响泄漏后天然气扩散过程的一个极为重要的因素，建立有风条件下天然气泄漏扩散的位移量计算模型是正确评估输气管道事故损失后果的关键技术之一。通过风速与风压关系的研究，确定了风速分布关系式；并结合管道泄漏扩散过程的特殊性,在考虑管道孔口泄漏过程的射流作用和膨胀效应,以及重力作用影响效果的基础上, 重点考虑了水平风速的影响，给出了在风力作用下泄漏后天然气团偏移量的计算公式，建立了三维空间内的位移量计算模型，并进行了实例计算。结果表明，风力的存在将加剧天然气的扩散，使泄漏的天然气团顺风向偏移，其偏移尺寸远大于其他两个方向，大大增加了天然气泄漏后的危害面积。     

长输天然气管道的海量音波数据挖掘方法研究

长输天然气管道的音波检测技术受高采样频率影响,多通道音波时间序列为海量数据,如何快速有效进行数据挖掘是面临的一大难题。为此,对系统产生的海量音波数据进行了数据挖掘方法研究。介绍了基于自底向上法的分段线性表示的原理,利用该方法对音波序列进行数据分割,突出信号拐点信息,同源聚类,减小了由自定义长度分割带来的统计误差,实现了不同信号源数据的有效分割。同时,运用分裂基算法取代基2FFT对音波序列进行快速频率抽取,与基2FFT相比,分裂基算法在保持频谱图信息完整性的同时,减少了约33%的实数乘法计算量,提高了系统分析速度。试验结果证明了这2种方法的有效性和实用性。     

声波检测技术在管线防盗中的应用

在油气输送过程中，经常出现管道打孔窃油窃气和腐蚀穿孔情况，如果不能及时发现并有效地遏制，不仅会给油田带来巨大损失，还会造成严重环境污染。原有的管线监控技术只能在管线已经发生泄漏的情况下才能监测并定位，文章探讨了管线在被打孔破坏过程中，如何利用声波检测技术建立管线安全防盗实时检测预警系统。该技术已在中原油田研发成功。     

基于实验研究的油气钻采水平两相流管道泄漏声发射检测

气液两相流管道在油气钻采、运输中应用广泛,但对其泄漏检测的研究较少.本文通过搭建水平气液两相流泄漏实验系统,利用声发射(AE)检测原理对气体压力、流型、泄漏孔径、泄漏位置等因素对泄漏声发射信号的影响进行了实验研究,提出通过经验模态分解(EMD)去噪并用小波包分解(WPD)提取声发射信号特征输入BP神经网络进行泄漏存在性...     

输气管道故障诊断中的实时模型法

天然气在管道输送过程中，由于一些自然因素和人为因素，不可避免地会有管道泄漏事件发生。这对社会和环境会造成巨大的威胁。而实时模型法是目前国际上被广泛研究并且运用得最多的管道泄漏检测方法，采用该方法不仅能够检测到管道运行中发生的较小的气体泄漏，而且具有定位精度高的优点。为此，对输气管道的气体进行了微元划分，在对各微元沿程散热损失、质量守恒和受力平衡进行分析的基础上，提出以管网SCADA实测参数为边界条件，以管道沿程热力、动力平衡微分方程和气体连续性方程为检测模型的输气管道泄漏检测定位方法--实时模型法。同时考虑到计算机求解时的计算精度和求解速度，采用了四阶显式格式（龙格-库塔法）来求解所建立的数学模型。应用结果表明，所给出的方法是一种可行度很高的管道泄漏检测方法。     

基于有限元法的输气管道漏磁场分析

漏磁检测是输气管道无损检测的常用方法之一，也是实现管道在役检测的有效方法。建立了输气管道漏磁检测的实体模型和有限元分析的数学模型；推导出适合齐次自然边界条件下泊松方程的有限元方程；通过对输气管道缺陷进行有限元方法分析计算，可知有限元法能分析计算任意形状缺陷的漏磁场，能方便地建立大量形状不同尺寸不一的缺陷识别库，给出了磁场强度矢量图、磁力线分布图和漏磁场分析结果。同时,利用有限元法分析计算了不同尺寸不同形状缺陷的漏磁场，得出了随着缺陷宽度、深度的增加峰峰值也随着增大的结论。分析结果可为缺陷的定量检测打下基础。     

输气管道泄漏后截断阀压降速率计算分析

输气管道现存的截断阀压降速率设定值存在着一定的不确定性,在某些大管径管道泄漏时可能无法发挥应有的自关断功能。通过仿真软件建立输气管道泄漏模拟模型,模拟计算出了输气管道5种初始工况在不同管径、不同泄漏孔径下,泄漏点下游阀室截断阀压降速率与持续时间的变化关系以及导致阀门自关断的泄漏孔径数值。对比各种工况结果可知:泄漏孔径越大,截断阀越容易实现自关断功能;当泄漏孔径小于300 mm时,现有的大管径管道截断阀压降速率设定值几乎不会引起截断阀自关断;在高压且高输量情况下发生泄漏时,截断阀更容易实现自关断功能。建议结合输气管道每个管段的物理位置及实际运行参数,设置线路截断阀压降速率值,有针对性地确保管道泄漏后截断阀能够实现自关断。     

基于微波技术的输气管道泄漏检测方法

根据微波传播速度快、微波传播模式与边界条件有关等特点,开发了基于微波技术进行输气管道泄漏检测的新方法。提出了管外定位、管内双发射双接收定位和管内单发射单接收定位等3种方式,并通过实验验证了这种检测方法的可行性。最后阐述了这种检测新方法用于实时在线检测尚存在的问题及发展前景。