基于北斗精准定位技术的城市燃气管道泄漏检测方法

城市燃气管道建设是利民便民的重大工程,燃气管道的安全十分重要,一旦发生安全事故,其后果会很严重,不仅会威胁到人民群众的生命财产安全,而且也会影响到周围环境。为了避免燃气泄漏事故的发生,在城市燃气管道的安全检测实践中应用泄漏检测定位技术显得尤为重要。分别从直接检测和间接检测的角度分析了泄漏检测定位的关键技术。由于北斗精准定位技术能够实时提供管网压力、精准坐标、燃气浓度等相关数据,显著降低燃气泄漏事故发生概率,为城镇燃气管道检测系统带来了全新的建设思路。     

一种燃气环网泄漏检测及定位方法

提出了利用小波分析对燃气环网各端点获取的压力波信号进行消噪处理和奇异性分析,然后利用神经网络法对泄漏点进行识别和定位的泄漏检测与定位方法。通过对燃气环网泄漏检测与定位的仿真实验分析,验证了此方法的精确性和有效性。     

城市燃气管网主干管材质的选择

分析了铸铁管、焊接钢管和聚乙烯(PE)管3种当前城市燃气管网主干管材质的优缺点。鉴于我国城市燃气介质将以天然气及液化天然气(LNG)为主,建议焊接钢管为优选,供业主及设计院参考。     

燃气管道三色泄漏定位及风险评估

预防和控制燃气泄漏事故的发生以及合理评价燃气事故的风险,是燃气输运安全领域研究的重点课题,其关键技术在于燃气泄漏位置的确定。为了更加科学合理地对燃气事故进行预防、控制和评价,提出了基于首末端监控的双向同步仿真与实地监测相结合的时差最小化的三色泄漏定位方法和基于GIS的城市燃气管网区域风险评价方法,并针对其实现关键技术进行了探讨和分析：以增加耗散项和初始点、延长出口点的方法,简化了动态仿真模型求解过程,增加了结果的稳定性;建立了变孔径泄漏及扩散综合计算模型,运用格林函数得出了其相应经验解析公式,弥补了非定常泄漏研究及其扩散技术模型无法对泄漏扩散浓度做出合理可靠分析的不足;对燃气浓度极限和冲击波致人伤亡的危险性给予了分析。     

城市燃气管网的建设与维护

城市燃气管网的建设应考虑城市建设总体规划和未来社会发展的需要。结合工作实践，总结管网建设经验，提出了城市管网规范设计、施工建设、竣工验收、管道维护的初步设想，以求降低建造成本，延长管网使用寿命，确保燃气安全营运，提高燃气经营企业的经营效益，达到城市燃气管网布局合理、设计规范、供气安全、维护方便的目的。     

基于有限体积法的城市燃气管网运行分析

在大力发展燃气用户的同时,要确保燃气输配管网运行的可靠性,就需要对燃气输配管网进行工程计算。目前对燃气管网工程计算的研究多集中在天然气长输管线,而与之相比,城市燃气管网结构更复杂、计算数据量更庞大。为此,建立了采用有限体积法对管网模拟方程组进行求解的燃气管网分析系统,并据此对某次高压管线进行了动态工程计算,各站点压力的计算结果与实际监控信息平均相对误差为0.02%～4.13%（与采用美国SPS软件验证计算结果基本一致）;采用燃气管网分析系统还对某城市中压管网进行了稳态工程计算,得到管网压力最低点及“瓶颈”管段,这将有助于管网改造与运行方案的制订;同时结合运营经验、监控信息对计算结果进行了综合分析。结论认为：①如果对城市燃气输配管网进行动态模拟,必须研究各燃气用户的用气规律,找出不同工况下燃气用户的小时流量估算方法;②监控点信息值选取城市全年最大小时流量发生日对应的时段值,并结合日常运营工作的经验判断计算结果的合理性。     

基于小波分解的管道泄漏神经网络检测与定位

由于检测的管道泄漏声发射信号强度弱,包含的频率成分复杂,直接用检测的信号进行定位,常常使定位出现较大偏差。鉴于此,介绍一种新方法,即先将泄漏声发射信号进行小波分解,通过计算各级子信号的能量,根据子信号的能量比和主要频带,从泄漏信号中提取出能反映泄漏状态的子信号作为BP神经网络的输入,实现管道泄漏的检测与定位。应用实例表明,用小波提取泄漏信号中的纵振波成分,结合功率谱构造BP神经网络来对管道的泄漏进行检测和定位是可行的。     

城市燃气管网安全运行问题及其对策

随着城市现代化的不断发展,城市燃气管网建设,逐渐成为了城市建设的重要部分,城市燃气管网的安全运行,事关每个人的人身、财产安全,在城市建设中,必须引起高度重视。本文分析了城市燃气管网安全运行存在的问题,并给出了城市燃气管网安全运行的对策。     

城市燃气管网GIS系统的开发

随着我国天然气工业的不断发展，对于城市天然气管网的智能化管理已经作为一个全新的课题出现在燃气企业里。过去所使用的MIS系统（Management Information System），无论从效率、准确度、智能程度上讲，都已经不能满足目前城市燃气管网的精确管理。因此地理信息系统（Geography Information System，简称GIS系统）作为一种新的计算机管理系统应运而生，其主要特点是：有精确的管理、有标准的地图提供直接判断、空间关系与实物对应明确、管理直观。文章以企业对管理系统的需求以及技术可行性为出发点，阐述了GIS系统应具有的基本性能；同时结合燃气工程技术的发展，对燃气GIS系统做了应用开发研究；此外还对现阶段部分燃气GIS信息系统的不足做出了分析。     

城市燃气输配管网承载力评估方法研究

为及时掌握城市天然气设施运行工况,有必要动态、适时地对燃气输配管网进行承载力评估。在总结市政承载力研究方法的基础上,结合时序和空间发展考虑,分析了燃气输配管网承载力的影响因素,构建了一套新的承载力评价体系,根据层次分析法及专家意见,计算出各级权重并进行标准化,给出了推荐权值和评分导则,并以北京市通州区台湖镇某产业基地为例进行计算论证。研究认为：燃气输配管网承栽力评价指标体系应考虑天然气空间及时序的发展,评价方法中影响因素及标准值应因不同城市、不同地区有所差异。     

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。     

天然气管道泄漏模型

为了得到能适用更广泄漏口径范围的数学模型，更切合实际地预测天然气管道泄漏所影响的范围，基于流体状态方程、质量守恒方程、能量方程和动量方程，结合实际中的限流情况和因紧急切断装置动作造成的不稳定状态，以及管道泄漏处天然气的流速（音速或是亚音速），建立了管道泄漏模型。进而求解出各种工况下泄漏口处的天然气状态参数。求解结果与实际基本吻合，将此管道泄漏模型和扩散模型结合，得出该泄漏所造成的影响范围，使抢修工作更加直观。     

天然气管网修复补强技术分析

分析了川西天然气管网的特点，介绍了其最初采用的管道修复补强的主要技术：带压补漏和焊接补漏技术。分析发现，这两种方法都属于事后处理措施，为了更好的保证川西地区管线正常运行，决定采用Clockspring复合修复技术。为此，对其基本原理进行了阐述，并对几种技术进行了分析比较，从经济、环境等方面的对比可以看出，Clockspring复合修复技术优于其他技术。     

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。     

地震资料的统计模式识别和神经网络模式识别

在油气储集层预测技术中存在着两种不同的地震模式识别方法--统计模式识别和神经网络模式识别.文中详细地描述了上述两种方法,着重在于分析两者决策面的差异,并得出结论：神经网络模式识别的决策面可以是任意复杂的形式,而统计模式识别的决策面只能是有限的几种简单形式;因此神经网络模式识别较统计模式识别具有更大的适应性.通过两个实例证实了上述结论     

输气管网适应性分析

对于一套现存的输气管网系统，由于资源、市场的不断变化，使得现有输气管网系统有可能不适应输送工艺的要求，需要对管网进行适应性分析。而要对管网进行准确的适应性分析，就需要对管网进行准确的水力计算。为此，建立了水平输气管网的稳态水力计算模型，采用具有二阶精度的预测-校正法对所建立模型进行求解，并对多条实际管道进行了模拟计算；然后与TGNET软件的计算结果进行了对比，证明所建立的模型和采用的预测-校正方法具有精度高、计算方法简便的特点，为输气管网适应性分析提供了准确的手段。所给出的3种判断管网适应性的方法，可为管网规划和改造提供依据。     

天然气管网抗震工程投资分配混沌粒子群算法

天然气管网是具有网络特性的复杂生命线系统，其抗震工程投资最优分配问题，因呈现高度的非线性及约束条件多的特点，难以用传统的优化方法求解。利用粒子群优化算法收敛速度快的优点，结合混沌运动的遍历性、伪随机性等特点，提出了一种基于混沌思想的粒子群优化算法，该算法保持了群体多样性，增强了多维空间的全局寻优能力，应用于天然气管网系统的抗震工程投资决策，有效地避免了一般演化算法的早熟收敛现象。以一个多源多汇天然气管网为例，进行了抗震工程投资的优化计算，计算结果表明，所建立的模型和算法具有一定的实用性。     

天然气管线泄漏扩散及危害区域分析

对天然气扩散浓度进行研究，可以解决泄漏气体沿地面扩散所形成的危险区域预测问题，为管道运行和抢修提供安全保障，对于输气管线的风险后果定量分析具有重要的意义。为此，考虑到天然气泄漏扩散的特殊性，选取高斯模型作为扩散危害基本模型，给出了非正常泄漏状态下模型的修正函数。结合3种典型的泄漏扩散事故情景，模拟分析了天然气职业接触浓度限值和爆炸上、下限浓度所对应的扩散距离和危害区域面积；此外还对比分析了风速、泄漏孔径及泄漏时间等因素对扩散危害面积的影响。算例结果表明，管道发生连续泄漏时，危害区域的面积随风速的增大而减小，随泄漏孔径的增大而扩大。发生大规模瞬态泄漏时，在泄漏初期，人员产生不适症状的危害区域及爆炸危险区域都随时间的增加而逐渐扩大；随着时间的延长，泄漏气体不断被空气稀释而使得浓度降低，若时间足够长，危害区域将不再存在。     

输气管网的水力可靠性分析方法

输气管网的水力可靠性决定了供气的可靠性和供气质量。现有的输气管网的水力可靠性分析方法对于流量和压力的关系，多采用0-1模式，即把供气可靠性简单分为“供气正常”和“供气中断”两种模式，这与实际情况有较大差异。为此，在供气可靠性研究中增加了“部分供气”模式，并采用3种可靠性特征量即：节点可靠度、体积可靠度和网络可靠度来表征管网的水力可靠性，并介绍了水力可靠性特征量的计算方法，还对实例管网正常工况和事故工况下的供气可靠性进行了分析计算。结果表明：在实际的事故工况中，各节点的供气可靠性均受到影响；离气源点越近，管网节点可靠性越高；离事故点越近，节点可靠性就越低，但输气管网的部分节点依然能够部分满足供气要求。这说明本方法的分析结果更符合输气管网的实际。