本發(fā)明屬于油氣管道聲波法泄漏監(jiān)測技術領域，尤其涉及一種基于速度差的泄漏定位方法。

背景技術：

目前可以應用于油氣管道的泄漏監(jiān)測方法有許多種，其中，聲波法與傳統(tǒng)的質(zhì)量平衡法、負壓波法、瞬態(tài)模型法等相比具有諸多優(yōu)點：靈敏度高、定位精度高、誤報率低、檢測時間短、適應性強；測量的是管線流體中的微弱動態(tài)壓力變化量，與管線運行壓力的絕對值無關；響應頻率更寬，檢測范圍更寬等。

針對油氣管道聲波法泄漏檢測與定位技術的研究中，目前研究大都集中在傳感器安裝在管道兩端，聲速和聲波到達管道兩端的時間差的求解計算，以此實現(xiàn)泄漏的準確定位。國內(nèi)外學者也多是針對聲波傳播速度的改進以及時間差精度的提高進行研究的。根據(jù)調(diào)研，現(xiàn)階段國內(nèi)外涉及基于聲波技術的油氣管道泄漏定位方法的專利主要有：

美國專利US6389881公開了一種基于音波技術的管道實時泄漏檢測裝置和方法。該技術利用傳感器采集管內(nèi)動態(tài)壓力，采用模式匹配濾波技術對信號進行濾波處理，排除噪聲，降低干擾，提高了定位精度；

中國專利200810223454.X公開了一種利用動態(tài)壓力和靜態(tài)壓力數(shù)據(jù)進行管道泄漏監(jiān)測的方法及裝置。該方法在管道首末端分別安裝一套動態(tài)壓力傳感器和靜態(tài)壓力傳感器，測量管內(nèi)音波信號，音波信號經(jīng)數(shù)據(jù)采集裝置處理后提取泄漏信號，并利用GPS系統(tǒng)打上時間標簽，進行泄漏定位；

中國專利201510020155.6公開了一種基于聲波幅值的油氣管道泄漏定位方法。該方法采用經(jīng)過小波分析處理后得到低頻段聲波幅值來進行泄漏檢測和定位，建立了泄漏聲波在油氣管道介質(zhì)內(nèi)的傳播模型，提出了一種不考慮聲速及時間差的泄漏定位方法。

現(xiàn)有的專利較少涉及基于速度差的泄漏定位方法，對泄漏定位的實現(xiàn)更多的是依靠傳感器在管道兩端布置，進而拾取泄漏信號。具體表現(xiàn)為：傳感器安裝在管道兩端，同時泄漏聲波信號向管道兩端傳播需要采用計算時間差的方法對泄漏進行定位，響應時間長，投資規(guī)模大，安全性低，這都降低了聲波法推廣的可行性和適用性。

技術實現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明提供一種基于速度差的泄漏定位方法，其避免了必須將傳感器安裝在管道兩端的問題，同時其在對管道泄漏進行定位時，響應時間變短，投資降低，安全性提高，且增加聲波法的可行性和適用性。

為了實現(xiàn)上述功能，本發(fā)明采用了如下的技術方案：

一種基于速度差的泄漏定位方法，包括以下步驟：

步驟一：建立待測管段基于速度差的泄漏定位公式；

步驟二：在待測管道一端以及中間某點安裝聲波傳感器并采集信號；

步驟三：明確泄漏點至兩個傳感器之間的運行參數(shù)，根據(jù)參數(shù)分別計算泄漏點至傳感器之間管段的聲速；

步驟四：將傳感器采集的聲波信號進行處理得到聲波信號到達兩個傳感器的時間差；

步驟五和步驟六：將聲速與時間差代入基于速度差的泄漏定位公式，求解進而對泄漏點進行定位。

進一步地，在步驟三中，由聲速c(m/s)計算公式可知，運行參數(shù)包括k_v容積絕熱指數(shù)；z壓縮因子；T溫度，K；R氣體常數(shù)，kJ/(kg·K)，其中溫度可以由安裝在管線上的溫度傳感器測得，k_v及z值的求取可依據(jù)實際氣體溫度絕熱指數(shù)和容積絕熱指數(shù)的計算方法獲得，在計算過程中用到的壓力可通過壓力傳感器測得。

進一步地，在步驟一中，基于速度差的泄漏定位公式為：

其中，兩個傳感器之間距離為L，泄漏點與距離較近的一個傳感器之間管段內(nèi)聲速為c₁；泄漏點與距離較遠的另一個傳感器之間管段內(nèi)聲速為c₂，且聲波到達兩個傳感器之間的時間差為Δt。

進一步地，兩個傳感器之間具有一定距離。

進一步地，聲波到達兩個傳感器之間的時間差為聲波到達較遠傳感器與較近傳感器的時間之差。

本發(fā)明的有益效果是：方法簡單，操作方便，解決了現(xiàn)階段傳感器必須兩端布置的問題。本發(fā)明提供的基于速度差的泄漏定位方法，通過建立的待測管段基于速度差的泄漏定位公式，能夠?qū)艿佬孤┻M行定位，且成本低、安全性高，對油氣管道適用性強。

附圖說明

圖1是本發(fā)明基于速度差的泄漏定位方法的步驟示意圖；

圖2是本發(fā)明基于速度差的泄漏定位方法的原理示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖及具體實施例對本發(fā)明的應用原理作進一步描述。

如圖1所示，本發(fā)明提供的基于速度差的泄漏定位方法，包括以下步驟：

步驟一S101：建立待測管段基于速度差的泄漏定位公式；

步驟二S102：在待測管道一端以及中間某點安裝聲波傳感器并采集信號；

步驟三S103：明確泄漏點至兩個傳感器之間的運行參數(shù)，由聲速c(m/s)計算公式可知，運行參數(shù)包括k_v容積絕熱指數(shù)；z壓縮因子；T溫度，K；R氣體常數(shù)，kJ/(kg·K)，其中溫度可以由安裝在管線上的溫度傳感器測得，k_v及z值的求取可依據(jù)實際氣體溫度絕熱指數(shù)和容積絕熱指數(shù)的計算方法獲得，在計算過程中用到的壓力可通過壓力傳感器測得，根據(jù)參數(shù)分別計算泄漏點至傳感器之間管段的聲速；

步驟四S104：將傳感器采集的聲波信號進行處理并采用互相關法計算得到聲波信號到達兩個傳感器的時間差；在此，聲波到達兩個傳感器之間的時間差為聲波到達較遠傳感器與較近傳感器的時間之差；

步驟五S105和步驟六S106：將聲速與時間差代入基于速度差的泄漏定位公式，進而對泄漏進行定位。

如圖2所示，本發(fā)明提供的基于速度差的泄漏定位方法，具體流程為：

泄漏點發(fā)生在管道上游某點處，兩個傳感器1和2安裝在泄漏點下游，兩個傳感器1和2之間的距離為L，兩個傳感器1和2與泄漏點之間的聲速分別為c₁和c₂，聲波道到兩個傳感器1和2的時間差為Δt，則可根據(jù)泄漏定位公式：可求解得到泄漏點位置。

上述雖然結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發(fā)明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內(nèi)。