一種基于管道壓力數(shù)據(jù)的管道泄漏檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于管道壓力數(shù)據(jù)的管道泄漏檢測方法。首先根據(jù)管線管徑、粗糙度、介質(zhì)密度以及管線中彎頭等部件的局部阻力計(jì)算出每部分管道的阻力系數(shù)；然后根據(jù)初始流量計(jì)算出每部分的壓降，結(jié)合初始端的壓力計(jì)算出每個(gè)檢測點(diǎn)的壓力值；最后，將理論值與實(shí)測值進(jìn)行對(duì)比分析，從而得出該管線的泄漏狀況并定位泄漏點(diǎn)的位置。本發(fā)明充分考慮了整個(gè)管道中管徑、粗糙度和各種部件局部阻力等反應(yīng)管道具體狀況的因素，可以有效的判斷現(xiàn)有管線是否存在泄漏，預(yù)測精度較高。
【專利說明】
一種基于管道壓力數(shù)據(jù)的管道泄漏檢測方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種管道泄漏檢測方法，尤其涉及一種基于管道壓力數(shù)據(jù)的管道泄漏檢測方法。

【背景技術(shù)】
[0002]防止管道生產(chǎn)事故的發(fā)生是管道安全管理中的一項(xiàng)很重要的工作。隨著世界各國管道建設(shè)的快速發(fā)展，管道事故也頻繁發(fā)生，管道泄漏事故一旦發(fā)生，不僅造成大量財(cái)產(chǎn)損失，泄漏的有毒化學(xué)物質(zhì)還會(huì)帶來環(huán)境污染和資源的浪費(fèi)，更為嚴(yán)重的是能帶來人身傷亡事故。
[0003]為了能有效的預(yù)防管道事故，管道泄漏檢測技術(shù)迅速發(fā)展起來，為此，國內(nèi)外也進(jìn)行了大量的研究。近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，管道泄漏檢測技術(shù)正向軟硬件結(jié)合的方向發(fā)展，目前，各種新的管道泄漏檢測方法仍是各國的前沿研究方向。
[0004]目前，根據(jù)管道壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行管道泄漏檢測的方法大體上分為兩類:基于負(fù)壓波的檢測方法和對(duì)壓力信號(hào)進(jìn)行特征提取的方法?；谪?fù)壓波檢測方法關(guān)鍵是確定壓力信號(hào)的拐點(diǎn)和負(fù)壓波通過上下游測量點(diǎn)的時(shí)刻；壓力信號(hào)特征提取的方法大多是對(duì)某一點(diǎn)的壓力隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。但是，這兩種方法都沒有對(duì)整個(gè)管線的壓力進(jìn)行建模分析，這就導(dǎo)致管道泄漏檢測的結(jié)果會(huì)具有一定的偏差，如果能對(duì)整個(gè)管線不同位置處的壓力狀況進(jìn)行分析，檢測準(zhǔn)確率將會(huì)有很大提高。
[0005]由于獲取整個(gè)管道全部管段壓力數(shù)據(jù)比較困難，特別是在管道無法靠近的管段幾乎無法獲取到壓力數(shù)據(jù)，在缺少全管段壓力數(shù)據(jù)的情況下，現(xiàn)有的根據(jù)壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行管道泄漏檢測的方法都是根據(jù)極少的壓力采樣點(diǎn)進(jìn)行推算，這就導(dǎo)致檢測效果不是十分理想。近年來，隨著檢測技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了一些獲取到整個(gè)管道壓力數(shù)據(jù)的方法，但基于全管段壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行泄漏檢測的方法卻未見提出，因此，現(xiàn)在迫切需要一種能夠根據(jù)全管段的壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行泄漏檢測的方法。
[0006]針對(duì)現(xiàn)有的管道泄漏檢測技術(shù)中的問題，本發(fā)明提供一種新的基于管道全管段壓力數(shù)據(jù)的泄漏檢測方法。本發(fā)明提供的方法以具體管道中全管段的壓力數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，充分考慮具體管線的實(shí)際情況，具有較高的預(yù)測精度，能有效地判斷管線泄漏狀況，并準(zhǔn)確的定位管道泄漏位置，使工作人員有針對(duì)性的對(duì)管道進(jìn)行維護(hù)和修理，防止泄漏事故的再次發(fā)生，保障管道的安全運(yùn)行，從而確保人民群眾的財(cái)產(chǎn)和生命安全。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]基于全管段壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行泄漏檢測需要考慮具體的管線狀況，不能只是簡單的根據(jù)出入口的壓力和流量等一些參數(shù)進(jìn)行簡單的建模計(jì)算，需要考慮管線中彎頭、閥門等部件局部阻力。
[0008]管道內(nèi)流體的壓力取決于管道入口壓力、管道內(nèi)流體流速以及管道直徑與內(nèi)壁面的粗糙程度。因此，要想對(duì)管道整個(gè)管線的壓力進(jìn)行建模分析，首先需要計(jì)算管道內(nèi)流體的壓降，管道內(nèi)流體的壓降與流量的關(guān)系可用公式I表示:
[0009]Δ H = S*G2 (公式 I)
[0010]式中G-管道內(nèi)流體的流量；ΛΗ-壓力降；S_管道阻力系數(shù)。
[0011]管道阻力系數(shù)計(jì)算如公式2:


1^0.25
[0012]S = 6.88XlO 4 —^(/ + Iil)p (公式 2)

D
[0013]公式2中，S為該管段的阻力系數(shù)，單位Pa/ (πΛΓ1)2 ；Κ為管道內(nèi)壁的當(dāng)量絕對(duì)粗糙度，單位m ;D為管道內(nèi)徑，單位m ; P為管道內(nèi)介質(zhì)的密度，單位kg/m3 ；1為該段管線中管道長度，單位m;ld為該段管線中彎頭、閥門等部件局部阻力引起的當(dāng)量長度，單位m，由公式3計(jì)算。
[0014]/^9.1^-Xc (公式 3)
K
[0015]D、K意義及單位同前；Σ ξ為該管段中除管道外所有部件局部阻力系數(shù)之和，無單位，數(shù)值由手工查表得到。
[0016]由上述公式可以看出:給定管道的管徑、管道入口處的流量和管道粗糙度等參數(shù)，即可獲得距離管道初始端I處的壓力值，按照一定的距離間隔分別求出不同位置處的壓力值，記為(Xl，X2......Xn),然后利用壓力采集球或管道上壓力傳感器對(duì)管道壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，按照上述計(jì)算的位置獲取到整個(gè)管道的壓力數(shù)據(jù)，記為(X' 1； Xi 2......X' n)，利用公式4計(jì)算誤差:

I Tl
[0017]Xavr =(X1- Xi)2 (公式 4)

n i=Q
[0018]將計(jì)算出的誤差與給定允許的誤差范圍比較，若大于給定的誤差范圍則認(rèn)為是管道出現(xiàn)泄漏，逐個(gè)比較各個(gè)檢測點(diǎn)的實(shí)際壓力與計(jì)算壓力，泄漏位置為出現(xiàn)突變的點(diǎn)附近。
[0019]本發(fā)明的有益效果是，可以有效的判斷現(xiàn)有管線是否存在泄漏，操作簡便、預(yù)測精度較高，克服了傳統(tǒng)的管道泄漏檢測方式操作復(fù)雜、預(yù)測效果不理想等缺陷。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明的算法框圖；
[0021]圖2是某一模擬的具體管道；
[0022]圖3是正常工況和泄漏工況下對(duì)比曲線圖

【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0024]整個(gè)算法的流程如圖1所示，假設(shè)圖2是一個(gè)具體管道，管徑、管道入口處的流量、壓力和管道內(nèi)壁粗糙度等條件已知，假設(shè)管道總長度為4x米，將整個(gè)管道按X米劃分為4個(gè)部分，每個(gè)部分阻力相同，管線中彎頭、閥門等部件忽略不計(jì)，利用公式
^ = 6,88x10 Ι? ^(/ + /(/)/?計(jì)算每一部分的阻力系數(shù)，然后根據(jù)AH = S*G2計(jì)算每一部分的
D ~壓降，最后根據(jù)管道初始處的壓力值計(jì)算各個(gè)點(diǎn)的壓力值，計(jì)算出的壓力值作為管道壓力理論值。
[0025]在整個(gè)管道上安裝壓力傳感器或利用壓力采集球等其他設(shè)備每隔X米測一次壓力，得出真?zhèn)€管道實(shí)際壓力值。
[0026]利用\ = -Σ (A - <)2計(jì)算各個(gè)檢測點(diǎn)處的理論值與實(shí)際值的誤差，與設(shè)定

η ;=0
的誤差進(jìn)行比較，如有泄漏，計(jì)算出的誤差值會(huì)大于設(shè)定的誤差值，將實(shí)際壓力值和理論壓力值繪制曲線圖，如圖3所示，發(fā)現(xiàn)在第二個(gè)點(diǎn)和第三個(gè)點(diǎn)處壓力值較為異常，因此可以斷定該管線存在泄漏，且泄漏點(diǎn)在距離起始端X米-2χ米之間位置處。
【權(quán)利要求】
1.一種基于管道壓力數(shù)據(jù)的管道泄漏檢測方法其特征在于，包括以下步驟: A.根據(jù)公式I計(jì)算管道阻力系數(shù):
公式I中，S為該管段的阻力系數(shù)，單位Pa/(πΛΓ1)2 ;Κ為管道內(nèi)壁的當(dāng)量絕對(duì)粗糙度，單位m ；D為管道內(nèi)徑，單位m ; P為管道內(nèi)介質(zhì)的密度，單位kg/m3 ；1為該段管線中管道長度，單位m;ld為該段管線中彎頭、閥門等部件局部阻力引起的當(dāng)量長度，單位m，由公式2計(jì)算:
(公式2) D、K意義及單位同前；Σ ξ為該管段中除管道外所有部件局部阻力系數(shù)之和，無單位，數(shù)值由手工查表得到； B.根據(jù)公式3計(jì)算每部分管道內(nèi)流體的壓降: ΔΗ = S*G2 (公式 3) 式中G-管道內(nèi)流體的流量；Λ H-壓力降；S-管道阻力系數(shù)； C.按照一定的距離間隔X米分別計(jì)算出不同位置處的壓力值，記為(xi，x2......xn)； D.利用已有的全管段壓力數(shù)據(jù)采集方法對(duì)管道全管段壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，按照給定的距離間隔X米獲取到整個(gè)管道的壓力數(shù)據(jù)，記為(X' !,Xi 2......X' ?); E.利用公式4計(jì)算全管段壓力理論值與實(shí)測值之間的的誤差:
F.將計(jì)算出的誤差與給定允許的誤差范圍比較，若大于給定的誤差范圍則認(rèn)為是管道出現(xiàn)泄漏； G.當(dāng)管道出現(xiàn)泄漏時(shí)，繪制全管段理論壓力與實(shí)測壓力曲線，逐個(gè)比較各個(gè)檢測點(diǎn)的實(shí)際壓力與計(jì)算壓力，泄漏位置為出現(xiàn)突變的點(diǎn)附近。
【文檔編號(hào)】F17D5/02GK104180166SQ201410323332
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月9日
【發(fā)明者】李克文, 劉璐 申請(qǐng)人:中國石油大學(xué)(華東)