原油管道泄漏检测与定位技术研究.pdf

中国石油大学(华东)
硕士学位论文
原油管道泄漏检测与定位技术的研究
姓名:梁斌
申请学位级别:硕士
专业:控制理论与控制工程
指导教师:戴永寿;宋华军
20090501
要摘由于不可避免的老化、腐蚀及人为破坏等原因,管道泄漏频频发生,因此管道泄漏的检测与定位已成为重要的研究课题。现有的检测方法在灵敏性、可靠性和精确性等方面存在着种种缺陷,所以很难准确地发现并定位原油管道的泄漏点。本文通过对获取的反映管道运行工况的压力音波信号进行分析,明确了管道泄漏信号的产生及其传播原理,并在时域和频域分析了原油管道压力音波信号在管道正常工况、泄漏工况和调泵工况下的信号特征。使用归一化方法对压力音波信号进行预处理,选用广义窬缍栽凸艿廊止た鼋心J绞侗穑∪⊙沽σ舨ㄐ藕诺奶卣参数训练神经网络,并用该网络对三种工况进行模式分类。利用小波变换的方法对泄漏信号进行分析和降噪,同时根据泄漏信号的特点和信号的奇异性原理,采用小波变换模极大值的方法提取泄漏信号的奇异点。仿真表明构建的广义窬缒芄煌耆侗鹪凸艿赖恼T诵泄た觥⑿孤工况和调泵工况的压力音波信号。该方法成功的提高了泄漏信号的信噪比,并通过确定小波变换在细尺度下的局部模极大值来检测信号奇异性,提取出了泄漏信号的奇异点,较为精确地判断了泄漏点的位置。关键词:原油管道,神经网络,模式识别,小波变换,泄漏定位
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第绪论课题研究的目的及意义管道运输是与铁路、公路、航空、水运并驾齐驱的五大运输行业之一,己成为现代工业和国民经济的命脉。随着管道输送工业的发展,世界上石油输送管网的%以上已运行了三十年以上,国内相当比例的原油管道也运行了二十年以上,老化程度严重,加上不可避免的腐蚀、磨损和人为破坏等因素,管道泄漏现象频频发生。世界上管道工业史大量的数据表明:管道同世界上其他事物一样,事故的发生都有成为“浴盆曲线一般规律【。如图卜镜脑∨枨弑砻鳎涸谡龉艿朗倜诙加惺鹿史⑸鹿史⑸母率可分为三个阶段:管道在运行第一阶段跎和第三阶段ダ掀事故概率较高,第二阶段榷ㄆ概率较低,其原因是:初生期管道在材质,防腐层,焊口等方面存在着未被检查发现的缺陷或由于铺管作业中造成的管体损伤,以及由于管道周围的环境仍未达到稳定造成的事故,另外第三方破坏及操作失误也是重要的原因,因而失效率较高,但随着时间的延续,失效率逐渐降低;在稳定期,由于管道周围环境趋于稳定,在初期造成事故的管道本身的一些缺陷也通过维修得到了弥补,事故率比初生期显著降低,管道处于平稳运行期,这一时期影响事故率的主要因素是第三方破坏或操作失误等;在管道运行的衰老期,由于腐蚀磨损,管道趋于老化,事故率上升。管道的泄漏不仅影响正常的生产,造成能源浪费和经济损失,而且由于所输介质的失效图卜艿朗褂檬倜据咄~中国石油大学6硕士学位论文.
管道泄漏检测与定位技术的现状危险性和污染性,一旦发生事故还会造成对环境的污染和巨大的生命财产损失,因此泄漏检测是一项重要的管道故障检测技术。为了减少损失,减轻管道事故的危害,需要在事故发生后立即检测出来,并且能够指明泄漏发生的位置【。管道工业发展的早期,泄漏检测方法偏重于硬件方法,如磁力探伤法、管内探测球法、分段试压法等。由于计算机技术在各领域的应用以及现代控制理论的发展,近年来逐渐发展起了以软件为主,软硬件相结合的泄漏检测新方法,如负压力波法、基于参数估计的方法、互相关法、故障模型滤波器法等。随着我国管道运输业的发展,管道的泄漏检测己成为一个日益紧迫的问题。八十年代以来,我国的一些科技人员在应力波法、负压力波法、管道实时模型法等方面进行了研究【俊J导使ひ倒艿赖脑诵兄写嬖诖罅扛丛拥奈侍猓热绻た龅恼5鹘凇⑹渌徒橹状态随温度的连续变化等都是在实验室中研究难以完全涵盖