基于球形內(nèi)檢測器的長輸管道微小泄漏檢測關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、長輸油氣管道在國民經(jīng)濟發(fā)展中起著重要的作用，同時又時有安全事故發(fā)生。近年來，隨著管道運營時間增長，因腐蝕、老化、裂紋、自然泄漏等原因?qū)е碌奈⑿⌒孤┦录饾u成為管道安全檢測領(lǐng)域的主要問題。本課題組研制的基于負壓波的管道泄漏監(jiān)測與定位系統(tǒng)已在15000余公里的原油及成品油管道上成功應(yīng)用，獲得巨大經(jīng)濟效益及社會效益，但該技術(shù)只能檢測突發(fā)性大泄漏，對微小泄漏無能為力。針對管道運輸領(lǐng)域亟需解決的微小泄漏檢測與定位這個世界級難題，本文創(chuàng)新的提出基于

2、球形內(nèi)檢測器的長輸管道微小泄漏檢測方法，該方法不僅可大大提高泄漏檢測的靈敏度，而且極大降低了內(nèi)檢測器卡堵的風(fēng)險。圍繞球形內(nèi)檢測器的研制中的關(guān)鍵問題，本文開展以下四方面研究：
　　（1）針對球形內(nèi)檢測器豎直管段的安全通過性問題，采用流體動力學(xué)方法詳細分析了球形內(nèi)檢測器在管道最極端的豎直管段內(nèi)的受力情況，保證其有良好的通過性，不會發(fā)生卡堵。指出管內(nèi)流速、球徑與管徑之比是影響球體所受推力的關(guān)鍵參數(shù)，其中球徑比還會影響球體在管道內(nèi)的運動穩(wěn)

3、定性，搭建了模擬實驗管道，驗證了仿真結(jié)果，得出在管道經(jīng)濟流速內(nèi)，球徑比的最佳范圍的關(guān)鍵參數(shù)。根據(jù)分析結(jié)果，設(shè)計研制樣機并對其進行了立管及彎頭通過性的現(xiàn)場測試。
　?。?）針對管道內(nèi)近場域泄漏聲信號特點及提取識別方法問題，利用計算流體/計算氣動聲學(xué)混合仿真的方法，研究了管道內(nèi)近泄漏聲源的近場域聲信號的特征，研究了泄漏聲源及近聲場聲信號的頻率分布，分析了泄漏噪聲在管道內(nèi)頻率特性及傳播特性，選取了可體現(xiàn)泄漏特征的頻段，得到了不同泄漏量與

4、聲信號能量之間的關(guān)系。在搭建的模擬泄漏測試平臺上驗證了利用水聽器檢測泄漏噪聲可行性，并分析了泄漏噪聲在頻率上的特性，驗證了仿真結(jié)果。
　　（3）針對泄漏點精確定位問題，分析了滾動狀態(tài)下，球形內(nèi)檢測器跟蹤定位的特殊矛盾，提出了一種利用電磁地面標(biāo)記器和MEMS加速度計對泄漏點進行聯(lián)合定位的方法。分析了旋轉(zhuǎn)電磁發(fā)射器發(fā)射與接收電磁波的特點，進行了實驗室環(huán)境的電磁信號接收實驗驗證，提出了跟蹤定位的原理；分析了利用MEMS加速度計在標(biāo)記點間