燃氣長直管道泄漏檢測及定位方法研究(1)

1、國內圖書分類號：TU996.9學校代碼：10213國際圖書分類號：696密級：公開工學博士學位論文工學博士學位論文燃氣長直管道泄漏檢測及定位方法研究博士研究生：侯慶民導師：鄒平華教授副導師：焦文玲教授申請學位：工學博士學科：供熱、供燃氣、通風及空調工程所在單位：市政環(huán)境工程學院答辯日期：2014年04月授予學位單位：哈爾濱工業(yè)大學冒號左側用黑體4號字冒號右側用宋體4冒號左側用黑體4號字冒號右側用宋體4摘要I摘要目前，我國國民經濟的持續(xù)高

2、速發(fā)展對能源，特別是燃氣資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，燃氣管道的長度越來越長，并且呈現高壓力、大管徑的特點。伴隨著這些高壓燃氣管道的長度不斷增加，管道泄漏事故也時有發(fā)生。因為管道內燃氣壓力很高，一旦發(fā)生泄漏，會造成嚴重的生命財產損失和環(huán)境污染。因此，及時發(fā)現泄漏并定位泄漏位置，開展應對措施，對燃氣管道安全至關重要。本文采用實驗和理論相結合的方法，對燃氣長直管道的泄漏檢測與定位做了以下的研究：根據燃

3、氣流動基本控制方程，針對燃氣管道正常工況和泄漏工況，利用特征線法分別推導了基本控制方程對應的差分方程，研究了相應的計算方法。根據燃氣流動的運動方程和能量方程推導出管道沿線壓力和溫度分布。建立了燃氣管道泄漏的儲罐模型、小孔模型、大孔模型和管道模型。并利用計算算例，對模型的正確性進行了驗證，實現了燃氣管道泄漏量的計算。根據實驗研究目的，考慮研究對象的物理模型和實驗條件，改造搭建了燃氣直管道泄漏檢測實驗臺。研究了光纖光柵應變傳感器檢測管道內壓

4、力變化的原理，并進行了實驗測試。結合流體力學理論，對泄漏實驗結果進行了分析，驗證了實驗研究的可行性。為了利用基于擴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建立的離散化的泄漏工況下的管道瞬態(tài)流動模型結合，假設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。利用擴展卡爾曼濾波器對狀態(tài)變量進行估計，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。應用模擬算例和實驗數據測試驗證了該方法。負壓波法是目前應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與負壓波法結合，提出一種改進負壓波法，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壓波信號降噪的方法。通過實驗對比及負壓波衰減規(guī)律的研究，從技術和理論上分析了改進負壓波法檢測效果優(yōu)于負壓波法的原因。為了應用改進負壓波法定位泄漏位置，