燃?xì)忾L(zhǎng)直管道泄漏檢測(cè)及定位方法研究(1)

1、國(guó)內(nèi)圖書(shū)分類(lèi)號(hào)：TU996.9學(xué)校代碼：10213國(guó)際圖書(shū)分類(lèi)號(hào)：696密級(jí)：公開(kāi)工學(xué)博士學(xué)位論文工學(xué)博士學(xué)位論文燃?xì)忾L(zhǎng)直管道泄漏檢測(cè)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(qǐng)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(hào)左側(cè)用黑體4號(hào)字冒號(hào)右側(cè)用宋體4冒號(hào)左側(cè)用黑體4號(hào)字冒號(hào)右側(cè)用宋體4摘要I摘要目前，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高

2、速發(fā)展對(duì)能源，特別是燃?xì)赓Y源的需求越來(lái)越迫切。隨著我國(guó)西部天然氣大開(kāi)發(fā)和國(guó)外天然氣的大量引進(jìn)，燃?xì)夤艿赖拈L(zhǎng)度越來(lái)越長(zhǎng)，并且呈現(xiàn)高壓力、大管徑的特點(diǎn)。伴隨著這些高壓燃?xì)夤艿赖拈L(zhǎng)度不斷增加，管道泄漏事故也時(shí)有發(fā)生。因?yàn)楣艿纼?nèi)燃?xì)鈮毫芨?，一旦發(fā)生泄漏，會(huì)造成嚴(yán)重的生命財(cái)產(chǎn)損失和環(huán)境污染。因此，及時(shí)發(fā)現(xiàn)泄漏并定位泄漏位置，開(kāi)展應(yīng)對(duì)措施，對(duì)燃?xì)夤艿腊踩陵P(guān)重要。本文采用實(shí)驗(yàn)和理論相結(jié)合的方法，對(duì)燃?xì)忾L(zhǎng)直管道的泄漏檢測(cè)與定位做了以下的研究：根據(jù)燃

3、氣流動(dòng)基本控制方程，針對(duì)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(duì)應(yīng)的差分方程，研究了相應(yīng)的計(jì)算方法。根據(jù)燃?xì)饬鲃?dòng)的運(yùn)動(dòng)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?chǔ)罐模型、小孔模型、大孔模型和管道模型。并利用計(jì)算算例，對(duì)模型的正確性進(jìn)行了驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了燃?xì)夤艿佬孤┝康挠?jì)算。根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究目的，考慮研究對(duì)象的物理模型和實(shí)驗(yàn)條件，改造搭建了燃?xì)庵惫艿佬孤z測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)。研究了光纖光柵應(yīng)變傳感器檢測(cè)管道內(nèi)壓

4、力變化的原理，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試。結(jié)合流體力學(xué)理論，對(duì)泄漏實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析，驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)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(lái)檢測(cè)泄漏并定位泄漏位置，將濾波器估計(jì)的實(shí)時(shí)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(dòng)模型結(jié)合，假設(shè)泄漏分布在分段點(diǎn)上，從而建立離散化的包含多點(diǎn)泄漏的瞬態(tài)流動(dòng)模型。將分段點(diǎn)上泄漏量包含到模型中，并使其成為狀態(tài)變量的一個(gè)分量。利用擴(kuò)展卡爾曼濾波器對(duì)狀態(tài)變量進(jìn)行估計(jì)，并利用等效管道的原理，研

5、究了實(shí)際管道泄漏量和泄漏位置的計(jì)算方法。應(yīng)用模擬算例和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)試驗(yàn)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(cè)與定位的方法，但這種方法的漏報(bào)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(cè)及定位的原理。研究了基于小波閾值法的負(fù)壓波信號(hào)降噪的方法。通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)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(cè)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，