燃?xì)忾L直管道泄漏檢測及定位方法研究(1)

1、國內(nèi)圖書分類號：TU996.9學(xué)校代碼：10213國際圖書分類號：696密級：公開工學(xué)博士學(xué)位論文工學(xué)博士學(xué)位論文燃?xì)忾L直管道泄漏檢測及定位方法研究博士研究生：侯慶民導(dǎo)師：鄒平華教授副導(dǎo)師：焦文玲教授申請學(xué)位：工學(xué)博士學(xué)科：供熱、供燃?xì)?、通風(fēng)及空調(diào)工程所在單位：市政環(huán)境工程學(xué)院答辯日期：2014年04月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)冒號左側(cè)用黑體4號字冒號右側(cè)用宋體4冒號左側(cè)用黑體4號字冒號右側(cè)用宋體4摘要I摘要目前，我國國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高

2、速發(fā)展對能源，特別是燃?xì)赓Y源的需求越來越迫切。隨著我國西部天然氣大開發(fā)和國外天然氣的大量引進(jìn)，燃?xì)夤艿赖拈L度越來越長，并且呈現(xiàn)高壓力、大管徑的特點。伴隨著這些高壓燃?xì)夤艿赖拈L度不斷增加，管道泄漏事故也時有發(fā)生。因為管道內(nèi)燃?xì)鈮毫芨?，一旦發(fā)生泄漏，會造成嚴(yán)重的生命財產(chǎn)損失和環(huán)境污染。因此，及時發(fā)現(xiàn)泄漏并定位泄漏位置，開展應(yīng)對措施，對燃?xì)夤艿腊踩陵P(guān)重要。本文采用實驗和理論相結(jié)合的方法，對燃?xì)忾L直管道的泄漏檢測與定位做了以下的研究：根據(jù)燃

3、氣流動基本控制方程，針對燃?xì)夤艿勒９r和泄漏工況，利用特征線法分別推導(dǎo)了基本控制方程對應(yīng)的差分方程，研究了相應(yīng)的計算方法。根據(jù)燃?xì)饬鲃拥倪\(yùn)動方程和能量方程推導(dǎo)出管道沿線壓力和溫度分布。建立了燃?xì)夤艿佬孤┑膬弈Ｐ?、小孔模型、大孔模型和管道模型。并利用計算算例，對模型的正確性進(jìn)行了驗證，實現(xiàn)了燃?xì)夤艿佬孤┝康挠嬎?。根?jù)實驗研究目的，考慮研究對象的物理模型和實驗條件，改造搭建了燃?xì)庵惫艿佬孤z測實驗臺。研究了光纖光柵應(yīng)變傳感器檢測管道內(nèi)壓

4、力變化的原理，并進(jìn)行了實驗測試。結(jié)合流體力學(xué)理論，對泄漏實驗結(jié)果進(jìn)行了分析，驗證了實驗研究的可行性。為了利用基于擴(kuò)展卡爾曼濾波器的方法來檢測泄漏并定位泄漏位置，將濾波器估計的實時模型法的基本思想與已經(jīng)建立的離散化的泄漏工況下的管道瞬態(tài)流動模型結(jié)合，假設(shè)泄漏分布在分段點上，從而建立離散化的包含多點泄漏的瞬態(tài)流動模型。將分段點上泄漏量包含到模型中，并使其成為狀態(tài)變量的一個分量。利用擴(kuò)展卡爾曼濾波器對狀態(tài)變量進(jìn)行估計，并利用等效管道的原理，研

5、究了實際管道泄漏量和泄漏位置的計算方法。應(yīng)用模擬算例和實驗數(shù)據(jù)測試驗證了該方法。負(fù)壓波法是目前應(yīng)用最廣泛的管道泄漏檢測與定位的方法，但這種方法的漏報率比較高、定位精度比較低。本文將光纖傳感技術(shù)與負(fù)壓波法結(jié)合，提出一種改進(jìn)負(fù)壓波法，并研究了此方法泄漏檢測及定位的原理。研究了基于小波閾值法的負(fù)壓波信號降噪的方法。通過實驗對比及負(fù)壓波衰減規(guī)律的研究，從技術(shù)和理論上分析了改進(jìn)負(fù)壓波法檢測效果優(yōu)于負(fù)壓波法的原因。為了應(yīng)用改進(jìn)負(fù)壓波法定位泄漏位置，