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输气管道由于不可避免的老化、腐蚀和人为损坏等因素,管道泄漏有可能发生,管道泄漏所产生的经济损失和环境污染十分严重,因此管道泄漏的实时监测变得非常重要。
由于输气管道发生泄漏时会产生负压波,所以本文采用负压波法结合小波分析确定管道泄漏位置。该方法需要确定负压波传播到管道上、下游的时间差和管内负压波的传播速度。传统的负压波法是把压力波的速度当作定值来处理,给计算带来较大误差,所以本文分析了负压波检漏原理,对负压波波速进行了修正,并且考虑到管内气体流速对负压波波速的影响,对原始的管道泄漏定位公式进行了改进。精确确定时间差需要准确地捕捉到泄漏负压波信号的突变点,而由于不可避免的工业噪声等因素的存在,采集到的负压波信号附加有大量的噪声。考虑到小波变换具有能够分析到信号的任意细节的优点,本文采用小波分析方法对原始信号进行消噪,并完成对信号的重构,重构后的信号能够发现负压波压力信号突变点,为了能够自动寻找出压力下降时刻本文提出压力差值法,实验证明此方法能够准确确定泄漏定位公式中的时间差。
将时间差、改进后的波速代入传统定位算法、改进公式后的定位算法以及循环迭代算法分别计算泄漏位置,发现精度依次提高,由于天然气管道沿程温度变化对负压波传播速度有一定的影响,所以本文提出采用数值算法中的龙格-库塔算法求解漏点位置。该方法根据建立的输气管道模型可以计算管道各点温度、压力以及气体流速,然后这些参数可以求出在各点发生泄漏时突变信号传到首、末站的时间,进而得到时间差,将计算得到的各点时间差与真实的时间差进行对比,就可以得到泄漏点的位置。
最后采用MATLABMATLABMATLAB设计并编制了输气管道泄漏监测定位的软件系统,并将该软件系统应用于大牛地气田管道进行实验,实验结果表明本文采用的龙格-库塔算法能够更准确地确定漏点位置并且验证了该软件的可行性。