相关函数及其在管道泄漏检测中的应用

相关检测技术是为了取得某些物理量而利用自相关函数和互相关函数运算检测某种物理量的技术,可用于管道泄漏检测,特别是负压波泄漏检测和流量泄漏检测。结合相关函数的性质和原理,分析了其在管道泄漏检测中的应用原理,以及泄漏点定位的计算方法,提出了输油管道泄漏检测定位的方法:利用声波传感器检测由泄漏产生的声波振动信号,再利用相关技术确定不同传感器输出信号的延时,根据传感器的几何分布和声波传输速度,对泄漏点进行定位。采样时间和阈值的选取直接影响泄漏检测的灵敏度和可靠性,在进行相关函数计算之前需消除杂音,防止泄漏信号被屏蔽。现阶段该检测技术只适用于突发、快速泄漏的检测定位,不适用于工程中的缓慢泄漏。     

声波传感技术在多相流管道泄漏检测中的应用

海洋油气采集、运输主要是由多相流管道完成,多相流管道检测一直是管道安全管理的难点,基于声波传感技术的诸多优点,对其在多相流管道泄漏检测中的应用情况进行了研究。首先总结了基于声波传感技术的管道泄漏检测研究现状,然后通过气液两相流管道的声波法泄漏检测认知试验及对声波传感器采集的试验数据进行初步处理,验证声波传感技术在多相流管道泄漏检测的可行性。结果表明:在不同流型条件下,采集到的泄漏声波信号特征不同,但都具有第一峰值、第二峰值特征,因而可以利用求信号平均幅值、均方值及分段积分的方法来判断管道泄漏与否,并利用信号的互相关性实现泄漏定位。基于上述研究,探讨了声波传感技术在多相流管道检测中的研究和发展方向。     

基于双Duffing振子的天然气管道泄漏检测系统

为了快速、准确检测出天然气管道的泄漏情况,基于混沌振子检测微弱信号原理,设计出双Duffi ng振子检测天然气管道泄漏的系统:在传统的单Duffi ng振子的基础上,再加入一路信号,很好地抑制了单Duffi ng振子在输出过程中的周期性运动及其共模干扰,凸显出真正的混沌状态,有效提高了系统检测的灵敏度和准确度。在伊犁哈萨克自治州进行多次试验检测,结果表明:双Duffi ng振子检测系统能够很好地识别出天然气管道泄漏情况,且速度快、准确度高,具有一定的推广价值。     

基于声波法的管道泄漏检测技术研究进展

基于声波法的管道泄漏检测技术因其灵敏度高、定位精度高、可长期使用等优势近年来成为研究热点。阐述基于声波法的泄漏检测原理，采用文献计量学方法统计分析了2020—2021年该领域的文献类型、发文量及关键词，通过文献可视化分析软件VOSviewer进行关键词共现，分析得到该领域的热门研究方向及其热点技术，对其研究现状进行综述，并对未来发展趋势进行了展望。结果表明：基于声波法的管道泄漏检测技术领域的文章发文量呈逐年上升趋势，泄漏声波产生机理、声波传播与衰减特性、泄漏声波信号处理方法为该领域3个主要研究方向；其中泄漏声波信号处理方法众多且各有优缺点，次声波信号因其传播距离长、能量损失小等优点成为该方向的研究热点。未来应针对液体管道非满管情况泄漏检测、气液混相管道泄漏检测及两种工况对应的声波衰减模型构建开展攻关研究。（图4，表1，参57）     

基于SARM的管道声波信号降噪方法

天然气管道声波信号中的噪声容易干扰管道泄漏识别检测,因而提出了一种均值近似值移除方法(Small Approximations Removal by Means,SARM)去除声波信号中的噪声。SARM以低频小波重构系数为信号均值线,继承了小波分析(Wavelet Analysis,WA)良好的时频分辨特点,将信号均值线附近的小波动去除,使曲线光滑的同时又很好地保留信号突变特征,获得良好的降噪效果。实例分析表明:相比小波包(Wavelet Packet,WP)、WA及奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)方法,SARM具有更好的降噪效果,为天然气管道的泄漏检测与定位提供了一定的技术支持。     

基于SARM的管道声波信号降噪方法北大核心

天然气管道声波信号中的噪声容易干扰管道泄漏识别检测,因而提出了一种均值近似值移除方法(Small Approximations Removal by Means,SARM)去除声波信号中的噪声。SARM以低频小波重构系数为信号均值线,继承了小波分析(Wavelet Analysis,WA)良好的时频分辨特点,将信号均值线附近的小波动去除,使曲线光滑的同时又很好地保留信号突变特征,获得良好的降噪效果。实例分析表明:相比小波包(Wavelet Packet,WP)、WA及奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)方法,SARM具有更好的降噪效果,为天然气管道的泄漏检测与定位提供了一定的技术支持。     

基于白化滤波的天然气集输管道微泄漏定位方法

油气田集输管道因腐蚀导致的微泄漏信号提取和识别是泄漏监测技术领域的一大难题.针对淹没在管道噪声中的微弱泄漏信号,提出了一种基于白化滤波的天然气集输管道微泄漏定位方法.以某油田天然气集输管道为例,采用自适应白化滤波算法消采集信号中的除低频分量,进而对泄漏定位公式进行优化,通过互相关方法计算管道上、下游信号的延迟时间,得到...     

天然气管道线路截断阀误关断判断算法

为减少天然气长输管道线路截断阀误关断次数,提高阀室泄漏检测系统的可靠性,基于大量阀室误关断事件的原因分析,结合气体流体力学理论,运用SPS仿真软件建立了长输天然气管道泄漏仿真模型。探究了天然气长输管道泄漏过程中泄漏位置、管道运行压力等条件对压力下降过程的影响规律,并在此基础上计算在特定管道出现泄漏时可能发生的最快压力下降过程数据。据此,设计了一种天然气管道线路截断阀误关断判断算法,并编写了管道泄漏线路截断阀关断的控制程序。仿真数据及试验结果表明,该方法可根据压力变化特征实现误关断信号与真实泄漏信号的判断,降低系统误关断率。     

基于次声波法的油气管道泄漏检测与定位

基于次声波法的管道泄漏检测与定位,是通过检测泄漏流体湍射流作用于管壁产生的次声波而进行泄漏检测与定位。对管道泄漏时检测到的低频声波信号进行分析,泄漏信号在频域的特征表现在10Hz以内,因此选择0.4Hz、3.8Hz和7.2Hz的次声波特征频率作为检测特征量。当发现信号中同时存在两个特征频率功率谱及其能量顺序比率突变时,及时将异常数据及其GPS时间发送给监控主机。监控主机根据接收到的一端基站发送的异常发生时的GPS时间,结合被监控管道的长度和泄漏信号的传播速度,计算出另一端基站捕捉到异常信号的起始时间和数据长度,并向该端基站呼叫对应时间段的数据,然后联合两端数据,依据神经网络模型进行泄漏诊断。根据两端基站检测到异常信号发生的GPS时间的时间差,次声波传播速度和上、下游传感器之间的距离,可以确定泄漏点的具体位置。     

非高斯噪声背景下的管道泄漏微弱信号自适应检测

为了解决输气管道泄漏微弱信号难以检测的问题,基于天然气长输管道模拟泄漏试验数据,针对淹没在非高斯噪声中的微弱信号,提出一种非高斯噪声背景下管道泄漏微弱信号自适应检测技术。因传感器采集的信号包含丰富的低频成分,自适应滤波器跟踪输入信号的变化,消除低频分量,使输入噪声信号的功率谱变得平坦,通过白化后的匹配滤波器,检测出淹没在非高斯噪声中的微弱信号和负脉冲信号发生的时刻。两次管道模拟泄漏试验结果表明,该算法能够有效地检测非高斯噪声背景下管道泄漏中的微弱信号。     

基于声发射的天然气管道球阀内漏检测

通过理论分析,建立了阀门内漏过程中气体体积泄漏率与声发射信号特征参数均方根(AERMS)的函数关系,探讨了球阀在密封圈损伤状态下和泄漏率下的声学特征.应用基于小波包理论的信号分析与处理方法对内漏信号进行能量分析,结果表明:当密封圈为单一损伤时,能量主要分布频率范围为12.5～62.5 kHz,声发射信号AERMS与球阀气体体积内漏率成双对数关系,可以利用声发射检测天然气管道阀门是否发生内漏并估算其体积泄漏率.(图6,参10)     

基于主成分分析和神经网络的管道泄漏识别方法

基于管道泄漏产生的负压波波动本征参数较多,具有多种参数在不同工况下差异不明显的特点。对负压波信号进行一阶差分提取8种典型参数作为负压波信号的特征参数,采用主成分分析法对8种特征参数进行降维处理,使用得到的典型负压波信号降维特征参数训练得到需要的自组织映射神经网络。采用该网络对所有负压波工况样本的识别结果表明:该方法能够有效提取不同工况负压波数据的主要特征,进行管道泄漏识别,模型计算速度快、精度高。     

关联维分析方法在管道泄漏定位中的应用

基于瞬态压力波的泄漏检测和定位方法在工程实际中已经得到了广泛应用,在原有的基于混沌关联维分析的管道泄漏检测方法的基础上,进一步将混沌关联维分析的思想应用到基于负压波的管道泄漏定位中,使用某管道的实际历史数据进行了离线试验,试验结果表明了该方法的有效性。     

压力分布在线仿真泄漏检测系统

榆济天然气管道目前面临管道泄漏及其次生灾害的威胁,需要一套完整的泄漏检测方案为管道系统安全生产提供保障。针对大型复杂天然气管道系统缺乏干线计量及沿线压力测点众多的特点,采用国内某公司自主研发的基于在线仿真的压力分布泄漏检测系统,通过对比分析在线仿真压力和实测压力偏差分布实现管道全线的实时泄漏检测,持续监测管道系统的运行状态,及时发现可能出现的微小泄漏并确定其位置。结果表明:该泄漏检测系统不仅可用于实现大型复杂天然气管道系统的泄漏检测,还能发现仪表故障、站场异常操作等异常事件,突破了管道系统分段泄漏检测的限制,并可以对天然气管道泄漏进行动态监测,定位泄漏点。     

欧洲天然气管道发展特点及事故原因

根据对欧洲天然气管道事故数据组织EGIG的输气管道事故报告的分析和总结,在汲取国外天然气管道事故教训和学习国外天然气管道建设经验的基础上,对国内天然气管道的发展提出了建议。采用事故统计分析的方法,并结合图表,分析了天然气管道总体和局部范围内的事故变化特点和趋势,总结出5种基本原因导致天然气管道事故的失效频率。认为在通过优化管道建设提高本质安全的同时,还应通过管道泄漏监控技术及时发现管道泄漏情况,通过安全预警技术及时预判可能发生的泄漏事故。此外,针对国内天然气管道建设及安全运行管理等方面提出了5条建议,可为国内天然气管道的发展提供支持。（图4,表3,参8）     

Smartball自漂流式检漏系统在输油管道的应用

Smartball自漂流式检漏系统由主机、智能球、声音接收器(SBR)及接收器(AGM)组成,工作原理是利用其内部集成的声音传感器收集管道泄漏时产生的低频声波信号,该信号大小与泄漏处的泄漏流速大小成比例。通过内部集成的计时器和速度计测算出的数据,可以确定缺陷的位置,在管道上方放置管道内置的GPS模块的AGM,可有效提高泄漏的定位精度。2009年9月15日,于花格线中灶火-格尔木段进行了Smartball的现场应用,在距Smartball发射端70499m处发现1个泄漏孔,泄漏量为0.5L/min,将探测结果与管道泄漏点的实际位置进行核对,定位误差仅为2m。实践证明,该系统能够有效地对管道中存在的微小泄漏进行检测和定位,具有适应性强、检漏精度高、使用方便、效率高等特点。     

基于龙格-库塔法的天然气管道泄漏检测与定位

为了研究天然气管道的泄漏定位技术,结合龙格-库塔法,建立天然气管道的数学模型。利用该模型,基于试验仿真系统模拟天然气管道泄漏,并计算得到泄漏点位置;将定位结果与传统次声波检测定位结果进行对比,验证基于龙格-库塔法的管道泄漏检测技术的定位精度。仿真试验表明:采用龙格-库塔法的泄漏检测定位技术能快速、简单地检测管道中的泄漏,当流量为210~400 L/min时,定位精度可由次声波检测的3~10 m减小到0.5~4 m。该泄漏检测技术相比传统的次声波检测更加先进,提高了检测定位的精度,未来可以对该技术加以改进,并进行推广。     

Hilbert-Huang变换在管道泄漏监测系统中的应用

音波管道泄漏监测系统利用管道泄漏产生的音波信号进行泄漏报警定位。为了能够及时发现泄漏并准确定位,需要从管道的背景噪音中检测到音波信号的微弱瞬态变化以及音波传感器接收到信号瞬态变化的准确时刻。Hilbert-Huang变换作为一种时频分析算法,能够同时获得较高的频率分辨率和时间分辨率,利用该特性,选取兰成渝成品油管道进行模拟试验,使用Hilbert-Huang变换对泄漏音波信号进行处理,可以获得信号的时频分布图,分析信号每个时刻的频率特性,进而得到泄漏音波信号到达传感器的准确时刻,并据此计算泄漏点位置。     

数字声波泄漏探测器通过现场试验

数字声波泄漏探测器经过现场评估表明,该探测器在低压天然气干线输送管道的泄漏探测方面可以作为一种对可燃性气体指示、探测和显示器的定额装置,具有精确测定少量泄漏可燃性气体泄漏位置的能力。     

震后输气管道泄漏扩散数值模拟与对策研究

对地震引发天然气管道的泄漏与扩散过程进行了研究,建立了天然气管道泄漏量和扩散瞬态计算模型,提出了相应的求解方法,并以此为基础对天然气泄漏事故进行了危害性评价.介绍了震后天然气管道泄漏事故的维抢修方法,提出了包括应急响应程序、应急组织系统、应急防护与救援、应急预案和应急状态终止在内的一套完整的应急响应系统.该系统的应用可缩短维抢修时间,减少经济损失.