热输油管道泄漏定位技术研究

1、热输油管道泄漏定位技术研究第28卷第1期2007年1月石油ACTAPETROLEISINICA文章编号:02532697(2007)06013103热输油管道泄漏定位技术研究张东领王树青张敏(中国海洋大学工程学院山东青岛266071)摘要:对压力波在原油管道中的传播特性和传统负压波法泄漏点定位公式进行了分析,基于负压波平均波速的方法,提出了一种新的迭代定位算法.利用该算法对管道进行泄漏定位,提高了定位精度.利用小波变换在信号处理方面的优势,对负压波信号进行去噪处理,然后捕捉压力突变点.应用效果较好,得到较精确的时间差.仿真实例证明,新迭代算法的泄漏定位精度比传统方法有较大的提高.关键词:输油管

2、道;压力波;泄漏检测;泄漏定位;小波变换;信号处理中图分类号:TE873.6文献标识码:ALeakageorientationtechniqueforoilpipelinesbasedonpressurewaveZhangDonglingWangShuqingZhangMin(CollegeofEngineering,OceanUniversityofChina,Qingdao266071,China)pressuremeanwavevelocitymethod,anewiterativealgorithmforleakageorientationofoilpipelineswaspropos

3、edbyanalyzingthethattheorientationprecisionoftheproposedalgorithmwasbetterthanthetraditionalmethod.Keywords:transportationpipeline;pressurewave;leakagedetection;leakageorientation;wavelettransform;signalprocessing管道泄漏的在线检测方法可分为直接检漏法,间算机系统,通过检测因泄漏造成的流量,压力,温度等检漏法是将一个泄漏检测器放到管道内,并随着输送介质在管道内行走,在行走过程中进行检测

4、,可随时记录泄漏量及泄漏点1.笔者基于间接检漏中的压力波法对管道泄漏定位进行了研究,分析了压力波法应用于管道泄漏检测中存在的问题缺陷,从而提出一种新的迭代算法用于泄漏定位,并借助于小波技术对压力波信号进行消噪处理,准确捕捉压力突变点,得到压力波到达管道首末两端的时间差,提高了泄漏定位精度.1负压波法泄漏监测和定位原理当管道发生泄漏时,在泄漏点形成负压波,并以一感器对压力突变信号进行了识别,利用传感器接收到定位的表达式为2x一(L+aAt)/2(1)式中x为泄漏点距首站压力传感器的管道长度,ITI;L为两个压力传感器间的管道长度,m;a为负压波在输送介质中传播的平均速度,m/s;At为首站和末站

5、压力传感器接收到压力波信号的时间差,S.从式(1)可以看出,泄漏点的定位精度主要是由压力波在介质中传播速度a和压力传感器检测到压力波信号的时间差决定.在传统压力波定位公式中,将压力波速a看作一个常数.而事实上压力波在介质中传播是变化的,通常由下式来进行计算口一讯)基金工程:教育部高校科技创新工程重大工程(No.704031)资助.作者简介:张东领,男,1977年12月生,2000年毕业于焦作工学院,现为中国海洋大学工程学院硕士研究生,研究方向为海底管道的泄漏检测.zhang59yahoo 中K为彳r质傅系数.:P为介匝的晰崖.妇m:F为膂材/l,j掸性幞.Pa;D为管道卣.路II系数.介质悻忡

6、?系数K和擀懂箍原蕊|j堑的变化蹙比袋幽朦打丌管道输避通常星fI小同,进而使力波的传播谴度世不.易造成较大的定化谩另外.IJl为J波在原油中传播速度约为1flInl当A,的涅差为I旧就能监成5tn的定他雄肄.日前罘rfj(rP时椰提高采样颇享小波变换剐爪力渡信进行tfJ噪赴卿.讽别赝力波突变的采样点.从n1徭驯比较精确的,2瞬态力波法泄漏-定位迭代赞:法_陆态压J波法捕电定位逃代算法的腺珊是洒过检测力波山漏点传播划,末站的时问殷T,根据隋MII管道r点讣别向管道_掬端进,迷代擅索首书二假定压力波山巾点传播到术站的时间为丁当A丁)1时.山管道中电站搜索:当末站拙索如把波住娘油巾传捕m述度看作位髓

7、的雨前站f播到求站舯时为一fI_山假|殳泄漏点距首站的管道K度为x筛点传播到苜术站所用怕时刚分别为一1!7年第謦波从首站传播剑术站所川均时问:(段们雎力做均谴速:寸为rI)段的力波均液建川地代趺数;为压力波山(电传播刮和j点研时问兀勺图I选代算原理2lPrlncipte】tcrIiIlilhnl曲宽选定j五当的BD段的压力波平均波速式(7)i以得到V.把VqlI.代人式lH),r以得到f.i南!时.=.由(7)可姒僻出把和代人式(H)_J得删T.女I此衙环选代就l_I僻驯_r一lrlr与T取僻最,I1.计直的,2JI,L就是讹漏点的忙霹f为压力波山漏点f播到茸木鲜f的叫差计算il一所黼的A目段

8、山波平均渡述,D段压力性平均波速,压力液1汀站专揣刘束站的n们南蛮验群同胛.r以l刊巾点向前站搜索.3压力突变点位置确实定那么压JJ波山(4)(5)一f(h)从管道凶和术捕之任一点传播到酋末站昕用的时司之I为常数蹦1-I_A处为管道的首站.B处为管道的中点.为管道的末站Iff罔1可以得到()l(;)一T(7)(.j,).()(8)巾,.为瞥道K度;L匈搜索区间度;T为力胄确地捕挝1泄黼段韵tJ踺降特征点.能准确地榆漏行精确地披佴i泄传播刮上下游传器的州州.提高检黼的灵敞性,j辖度皿定位们精度,山十I业现场有不可防止的电磁F扰,辐的震此如fnJ从噪声准砷地提取信特征点屉定他的疋键尿崩其良好的消噪

9、能力搜时蝴硒域特r的小涟变换技术.对l埘有噪,f】勺鲍波分别进fr了消噪处坦相舟异电I圳3.1小波变换的原理小渡拽的定义下wl,ft)一(/.)L,)(),式巾)为罐荡衰碱l1县仃螺盘集的数称为堆奉小波.万为J】的轭厢毁,根本小波中参数起蕾平移作用.参数使得_简口雨数的太小牧业化叫十个棋拟惴川)?主虹的星把岜屉成小浊级数?,r.,(,】(1一式中,(,)巾奉小做数辨傍币收辅僻到把函数/(】胜为椭足一定条什堪书小城荫毅线II1合32小波消噪原理蜒际L应用仃用越常挺现为低为高翱.小波去噪【I勺基啦思也是:利J声宵HJ竹号符个K窿I的小被l博县订旧的挺现这一特掏结F各突啦点j世的激使换4他姓免文选.

10、挑幽此.川小渡变换幢般尢值法l削f是时?需坚把I,LJ合世米综台耻察4仿真实例.j苴为llf,5_站黼懂为rL站l1琦1f251.术站l1为lln74MPa幔拟泄挤卣什圳距站21ikmfIj2Ik丌1小敞作勾麟水小浊甬数对Jm囊佶弓址r的处列坫l刳当小波黼敞可看作菜一平滑龋数的一阶导数.刘信号进竹多小I应变换后的系数具有横醚饭人情.田此,幂H1橙洲小渡变换系数横的局枉伉的J浊可钕洲信号的突变点从理沧卅,尺度越小小被采赦模傲大值点与突奄点位置的心祧越准确但是,小fCF小渡系数爱噪声影响怍常凡.产许多伪极倩点.往往只凭?作使奠定他产生J偏差同时H有在适留神崖#目3首站负压渡突变点多月度分析结果3,

11、VavleLlechniqudetrmininEsIepllint?nllvtputne从【射jrli的层的小波莹换-泉f择珏荷情的突变.,H的小的阔之川同样的法I-j确定术端fJ出接收刊J被的化点,.从I(i1得UlT体协豇【I律结粜04传统定做公式n勺比照表l(下转第13酉)138石油2007年第28卷数值解和文献7中的流函数解析解式(8)绘制的流函数分布图(P一0.5cm,i一100r/min,一一5r/rain).两者较好的吻合说明了式(19),式(20)及式(22)式(28)及其数值方法的正确性.4结论(1)建立了运动双极坐标下幂律流体在内管做行星运动的环空中流动的控制方程,并对其用

12、有限差分方法进行了数值求解.(2)从幂律流体在内管做行星运动的环空中流动的流函数分布可以看出:幂律流体在内管做行星运动运动的环空中流动的二次流区域与环空内管白转,公转速度方向与大小及环空偏心距有关.(3)以水为例,验证了用数值解绘制的流函数分布,结果说明数值计算方法是正确的.参考文献triccylindersJ.RheolActa,1979,18(3):311-322.2BallalBY,RivlinRSFlowofaviscoelasticfluidbetweenecoentriccvlindersI:RectilinearshearingnowJ.RheolActa,1975,14(6):

13、484-492.triccylindersII:Fourth-ordertheoryforlongitudinalshearingflowJ.RheolActa,1975,14(10):861880.NewtonianfluidsineccentricannuliR.SPE29940,1995:543551.非定常流的流量计算J.石油,2005,26(3):106109.powerlawfluidintheeccentricannuliwithinnercylinderinaxiallyreciprocatingmotionJ.ActaPetroleiSinica,2005,26(3):106

14、109.J.石油,1996,17(2):7683.non-NewtonianfluidineccentricannuliJ.ActaPetroleiSinica,1996,17(2):7683.的二次流J.大庆石油学院,2005,29(2):1618.fluidflowinannuluswiththeinnercylinderexecutingaplanetarymotionJ.JournalofDaqingPetroleumInstitute,2005,29(2):16-18.(收稿日期20060209改回日期20060522编辑黄小娟)(上接第133页)表1仿真实验结果Tabie1Resu

15、itsofsimulation5结论(1)分析了压力波定位的原理,并指出传统定位公式的缺乏.(2)提出一种由管道中点向两端迭代的算法,从而减少了传统负压波定位公式计算所带来的误差.(3)用小波对负压波信号进行处理,准确地找出压力突变点,提高了的精度.(4)仿真实例证明,新的迭代算法和小波变换寻找突变点位置的方法能够很好地提高定位精度.参考文献13毛宁林,李新军,刘鸿升.海底管道泄漏的在线检测技术J.石油工程建设,2001,27(3):8-11.ManNmglin,LiXiniun,LiuHongsheng.On-linettingmethodforsubsea0ilaineleakageJ.P

16、etroleumEngineeringConstruction,2001,27(3):8-11.23韩春宇,甑在慈,靳新卫.东黄输油管道泄漏监测问题分析J.油气储运,2004,23(8):5658.ertyofoilleakagedetectionsysteminDongying-HuangdaooilpipelineJ.Oil&GasStorageandTransportation,2004,23(8):5658.J.石油,2000,21(4):9396.neouslocationofcrudeoilheatingtransportpipelineJ.ActaPetroleiSini

17、ca,2000,21(4):9396.4李炜,陈希平,毛海杰.天然气管道泄漏点的定位检测方法研究J.甘肃工业大学,2003,29(4):8487.detectionandallocationofnaturalgaspipelineJ.JournalofGansuUniversityofTechnology,2003,29(4):8487.应用J.机械科学与技术,2001,20(2):253256.agedetectionbasedonwaveletanalysisandwavepropagationmethodEJ.MechanicalScienceandTechnology,2001,20(2):253256.6张彤晓,郭西进.小波分析在信号消噪中的应用J.苏州科技学院,2005,18(1):7477.nationnoiseofsignalJ.JournalofUniversityofScienceandTechnologyofSuzhou:NaturalScienceEdition,2005,18(1):7477.7彭玉华