改进的音波泄漏检测系统在塔河油田的应用研究

为实现塔河油田管道泄漏的精准定位与可靠监测,借助于负压波法和音波法的原理,将次声波泄漏监测技术和负压波法泄漏监测技术进行优化组合。通过2种监测技术相互校准、耦合,建立了适用于现场的单音波管道泄漏监测仪加采集压力信号方式的管道泄漏监测系统工艺技术,从而减少误报率和提高了泄漏位置定位准确率。测试结果表明:改进的音波泄漏检测系统可实现对最小孔径3 mm泄漏点的可靠检测和定位,同时可应用于高黏度含溶解气稠油管道和天然气管道。     

基于CEEMD-BiGRU模型的徐州市大气污染物浓度预测

目前大气污染物对于地区经济以及人体健康的影响不容忽视。选取徐州市2016-01-01—2021-01-24大气污染物和气象要素数据,针对大气污染物浓度波动性强等特点,运用互补集成经验模态分解(CEEMD)将污染物数据分解为本征模态分量,提取出原始数据的各项特征,再对分解出的各本征模态分量构建双向门控循环单元模型(BiGRU),通过双向循环训练,学习各分量的特征趋势并获得最优训练参数,将输出结果重构,得到最终的预测值。结果表明:与BiGRU、BP模型相比,CEEMD-BiGRU模型预测各项大气污染物的平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)和平均绝对百分比误差(MAPE)分别下降15%、20%和2百分点以上,预测精度有较大提升。在此基础上,利用CEEMD-BiGRU模型预测后一时间段残差,以修正原预测值,得到大气污染物预测区间上界,进一步扩展模型的适用性。     

含硫化氢天然气管道泄漏扩散控制新技术

从泄漏扩散控制系统结构原理、预警方法、关断触发、泄漏量计算、泄漏后的处置、泄漏点定位等介绍了CPP管道泄漏控制新技术,并通过虚拟空间均匀扩散模型,计算了失误情况下扩散范围,推荐了管道环空封隔长度、触发压力阈值和搬迁距离。通过建设实验管道证实了CPP管道泄漏安全连锁控制比普通管道具有显著的优越性。     

雷电流A分量冲击长输管道影响研究

为更好地了解雷击管道的危害,应用中国石化开发的多分量实际雷电流模拟试验系统对管道进行雷电流A分量冲击试验.从仿真模拟和冲击试验两个方面考虑高幅值雷电流A分量直击于长输管道的极端情况,利用CDEGS软件进行建模仿真,并在实验室内应用多分量实际雷电流模拟试验系统对管材进行A分量冲击试验.仿真结果显示40 kA的雷电流A分量在管道直击点附近产生的冲击电压已超过管道冲击电压耐受峰值109 kV,冲击试验结果显示40 kA的雷电流A分量足以破坏金属管道的3PE保护层.可见高幅值的雷电流可破坏埋地长输管道的防腐保护层,导致金属管道失去保护,加速腐蚀,产生泄漏风险.     

基于GWO-VMD算法的齿轮故障自适应特征提取

目的 齿轮产生故障时,利用其声发射信号进行自适应特征提取后诊断。方法 利用变分模态分解方法（VMD）对齿轮发生故障时的声发射信号进行分解。在现实状况中,采集声发射原信号噪声干扰大,导致特征提取准确度低,并且模态分解时参数需要人为调试设定。鉴于此,引入灰狼优化算法（GWO）,对模态分解个数k和二次惩罚因子α自适应选择最优参数后,对信号分解得到本征模态函数（IMF）。通过相关系数选出最佳IMF作为特征分量,计算其峭度和样本熵。结果 计算了各分量的相关系数,选取与原始信号最为相近的分量,分别计算其峭度和样本熵。分解后,齿轮故障声发射信号峭度高于正常的情况,而样本熵则偶然性表现为正常情况下的值大于故障条件下的值。结论 采用支持向量机对特征向量集进行分类识别,对比改进后的试验结果,GWO-VMD结合峭度–样本熵的方法能够有效地提取故障特征,判断齿轮状态是否健康。     

基于互相关时差法的核电安全壳泄漏定位方法研究

目的 基于声发射检测原理,探究一种适用于核电安全壳的泄漏定位方法。方法 首先,开展安全壳结构的声波传播特性研究;其次,基于时频分析,对安全壳泄漏产生的声信号进行滤波预处理,基于分布式传感网络,利用互相关系数曲线,估计不同传感器信号时延;最后,采用双曲线法,对泄漏源进行定位,得到定位观测点,对观测点进行离散系数加权,得到预测泄漏源位置。结果 安全壳上波速平均值为3 026.2 m/s,泄漏声信号的频带主要集中在15~80 kHz,没有明显的时域特征。采用该方法对模拟安全壳上的泄漏源进行定位,平均定位误差为4.31 cm。结论 安全壳上周向和轴向的波速差异不大,可近似认为是各项同性的。基于离散系数加权的互相关时差法定位效果良好,满足安全壳结构泄漏定位需求。     

基于数据分解的AQI的CEEMD-Elman神经网络预测研究

针对Elman神经网络在预测空气质量指数（AQI）时易受到数据非平稳性的影响导致预测趋势良好但准确度较低的问题,提出以互补集合经验模态分解（Complementary Ensemble Empirical Mode Decomposition,CEEMD）为基础的CEEMD-Elman模型.应用CEEMD对AQI序列分解成不同时间尺度上的本征模态函数分量和剩余分量,进而首次将对非平稳的AQI序列的预测研究转化为对多个平稳的本征模态函数分量的研究.分别与Elman单一模型、EMD-Elman模型、BP单一模型及CEEMD-BP模型进行实验对比.结果表明：应用该方法建立的模型的均方误差、平均绝对误差和平均绝对百分比误差分别为4.80、0.71、1.84%,均小于其他模型结果;对应空气质量等级预报正确天数的频率为94.12%.该模型能有效的降低非平稳性对实验预测结果的影响,实现对空气质量等级的准确预报;该研究为进一步预测AQI的走向提供了有效依据,也为政府决策和管理部门制定空气污染控制提供了更充分的参考.     

基于Elman神经网络的流体管道泄漏点检测定位

目的通过Elman神经网络预测对泄漏点进行过检测定位。方法基于流体压力波的负压波法及反馈型Elman神经网络方法,开展水力输运管道的泄漏定位研究。利用Flowmaster仿真软件中的水力输运模型建立长度为1100 m的一维管路系统,针对此系统开展不同管路状态参数下的数值仿真计算。结果通过小波变换技术实现了数据降噪与奇异点捕捉,完成了泄漏点位置的估算。同时,借助反馈型Elman神经网络,开展了不同泄漏工况下的网络训练和预测,利用经过训练的神经网络对所选取的5组泄漏点完成了定位预测,最大测试误差为1.83%。结论通过Elman神经网络预测得到的结果与实际泄漏位置进行对比,验证了反馈型神经网络方法在管路泄漏智能定位问题中的准确性与有效性。     

基于小波和 EMD 的电阻探针监测信号自适应去噪

目的从监测信号中恢复有效腐蚀信息(长期变化趋势、周期性窄带尖峰),提出一种基于经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)和小波阈值去噪(Wavelet Threshold Denoised,WTD)相结合的自适应去噪算法(EMD-WTD)。方法先将信号进行EMD分解,利用最大信息系数(Max Information Coefficient,MIC)判断噪声主导和有效信号主导信号分量的分界点,然后将噪声主导的信号分量进行自适应小波阈值去噪。最后以人工模拟信号和电阻探针监测信号进行验证。结果 EMD-WTD算法能有效去除噪声,信噪比可提升10 d B以上。结论与多个去噪算法相比,EMD-WTD算法能够更好地保留信号中周期性窄带尖峰信息,为后续准确建立电阻探针监测信号与环境之间的数学模型奠定了基础。     

重气多源泄漏扩散试验研究

化工罐区在发生多源泄漏事故后容易引发连锁事故,造成事故的扩大化。为了掌握重气多源泄漏扩散与重气单源泄漏扩散的关系,开展了重气多源泄漏扩散试验,对卧式罐区的重气多源泄漏扩散规律进行了研究。结果表明:重气多源泄漏扩散时的空间浓度分布与总泄漏流量相等的重气单源泄漏扩散时的空间浓度分布规律一致;多源泄漏扩散条件下泄漏源周边区域的重气体积分数比单源泄漏扩散下该区域的重气体积分数仅高5%,而泄漏源相邻区域的重气多源泄漏扩散比重气单源泄漏扩散的重气体积分数高约15%;重气多源泄漏扩散时空间各点的重气浓度与各泄漏源单独泄漏扩散时对应位置的重气体积分数的加和基本一致,重气体积分数相差小于5%。该研究成果可指导化工罐区事故预防措施和应急方案的制定,从而提高化工企业安全生产水平。     

基于GA-ITA的输油管道泄漏定位研究

针对输油管道泄漏定位问题,提出基于遗传算法(GA)的反瞬态分析(ITA)法输油管道泄漏定位模型(即GA-ITA模型)。首先,采用龙格-库塔法求解管道流体动力学模型;其次,分析输油管道泄漏工况特征,将泄漏定位问题转换为最优化问题,建立了ITA法输油管道泄漏定位模型,分别采用GA、PSO、SAA和TS 4种算法求解该模型,并结合室内试验数据,对比了4种算法的计算速度和精度;最后,根据建立的基于GA-ITA的输油管道泄漏定位模型,设置管长为5～20 km、内径为100～400 mm的管道,当泄漏率为2%～20%时,分析GA-ITA模型的适应性。结果表明:GA-ITA模型的计算速度最快(约2.3 s/次),管道泄漏定位误差最小(0.07%～4.67%);对于不同泄漏工况的仿真管道,GA-ITA模型均具有良好的适应性。     

运用油气管道泄漏检测及定位技术,减少环境污染

油气管道泄漏会对环境造成不可挽回的严重破坏 ,研究和运用适当的管道泄漏检测及定位方法是管道安全运营和保护周边环境的重要保障。本文研究比较了国内外发展起来的各种石油天然气管道泄漏检测及定位技术方法 ,结合我局油气集输系统管道情况 ,对我局选用及研制开发油气管道泄漏检测及定位方法和技术提出了较明确的建议和方案。     

城市燃气管道泄漏事故风险场强度评价研究

城市燃气管道由于受到腐蚀、外力破坏等原因导致破裂,造成燃气大量泄漏,从而发生中毒、火灾、爆炸等事故,管道泄漏后在空间某点形成的风险场是多个危险源共同作用形成的。基于经典场理论提出城市燃气管道系统泄漏事故的三维风险场概念,借用工程数学经典矢量场理论推导出城市燃气管道系统泄漏事故三维风险场的风险强度公式,并根据爆炸事故风险传播受风速等环境因素影响,在风险强度公式中考虑了环境因素修正系数K,使得理论推导尽可能与实际情况相符。最后通过实例计算表明,利用风险强度公式评估燃气管道泄漏事故在空间某点的风险与实际相符合,该方法将系统风险研究从二维平面转化到三维立体中,使得评估结果更为科学、合理。     

高精度管道泄漏监测报警定位系统应用

高精度管道泄漏监测报警定位系统是基于管理中心平台上集成了次声波泄漏监测定位技术、最新的卫星定位技术和通讯技术为一体的管道泄漏监测系统.通过在孤东采油厂原油外输线的研发应用,能够准确的监测到原油管线泄漏点,为打击盗油行为,提供了有力保障.     

基于ALOHA的城市燃气管道泄漏火灾爆炸影响区域的数值模拟

针对城市燃气管道泄漏事故,分析了燃气管道泄漏后可能会导致喷射火、气云燃烧和气云爆炸等事故后果类型,利用ALOHA模拟软件中的喷射火模型、闪火模型和气云爆炸模型对上述三种事故后果类型分别进行数值模拟,得到每种事故可能的影响区域,并根据事故后果的严重程度,将危险区域划分为不同的等级。最后以北京市某次高压燃气管道发生泄漏导致火灾爆炸事故为例,利用上述方法模拟可能导致的不同事故后果,得到事故的不同分区,并将图表中的模拟结果定位在地图中,实现了事故影响区域的直观表现,有助于为事故后的应急救援和人员紧急疏散提供地理位置信息。     

室内时变流场中多机器人源定位方法实验与数值验证

为了快速和准确定位室内时变流场中的污染源,提出了一种综合的多机器人源定位方法（URPSO）,并综合利用机器人实验和数值实验来验证该方法的有效性。首先,在风扇左右周期性摆动的实验环境中,利用3台机器人开展了15组独立性实验,其中14组实验成功定位源,成功率达到93.3%,说明URPSO方法在室内时变流场中具有强鲁棒性。其次,针对真实实验环境,利用仿真方法开展了机器人源定位实验,结果表明:仿真方法和实验方法获得的成功率一致,且2种方法的平均定位步数和方差接近,说明利用仿真方法开展源定位研究是可行的。最后,利用仿真方法在3种典型室内时变流场环境（混合通风案例MV、置换通风案例DV和自然通风案例NV）中,分别开展了100组独立性实验,对应的成功率分别为100%、92%和81%,说明URPSO方法在不同时变流场环境中均具有较高成功率。     

基于改进PSO算法的室内时变污染源定位方法

室内污染源泄漏灾害预防是室内环境和公共安全等领域亟待解决的重要问题。快速定位室内污染源的位置是有效实施污染源控制的前提条件,也是进一步指导人员疏散和应急救援的关键依据。室内污染源因位置和释放强度的变化使得室内污染源形式繁多,而当前室内污染源定位研究主要集中在释放强度恒定的污染源上,针对释放强度时变的污染源定位研究较少。因此,提出了利用改进的粒子群智能搜索策略,基于主动嗅觉定位室内时变污染源的方法。通过对室内二维通风房间内泄漏速率呈衰减特征的时变污染源的泄漏模拟与源定位分析,表明了室内时变污染源定位方法的可操作性和可行性。     

海上油气田工程油气泄漏事故风险分析

以渤海某工程项目为例研究海上油气田工程油气泄漏的事故及其风险.文章指出井喷、平台火灾事故和海底管道泄漏是海上油气田工程油气泄漏的主要事故源,并通过类比性分析得到三种事故的发生概率.油气泄漏的最严重后果是溢油事故,文章对各种事故的溢油规模进行分析,并根据井喷、平台火灾和海底管道泄漏三种事故发生的概率和规模对其环境影响进行评价.     

改进EMD算法在滚动轴承振动信号分析中的应用

针对传统的经验模态分解处理非平稳、非线性振动信号存在的模态混淆问题,提出了一种改良的经验模态分解处理滚动轴承的振动信号。针对采集振动信号过程中存在多频率信号、噪声和间歇信号的特点,构建了高低频率信号和带有噪声及间歇信号的混合信号,并对仿真信号进行传统的经验模态分解和改进经验模态分解。结果表明,使用改进经验模态分解对实际采集的轴承振动信号进行分析,能够较好地改善模态混淆现象。     

通信机房热环境下接续性电磁辐射点信息检测研究

提出一种改进双耦合Duffing系统自适应检测方法,并利用改进的滤波器对放大后电磁辐射点信号进行自适应滤波处理,消除信号中噪声干扰,降低电磁辐射点中含有的噪声,在此基础上,在双耦合Duffing系统中引入信号变尺度处理和自适应调整驱动力幅值的方法,实现通信机房热环境下接续性电磁辐射点信息检测.实验结果表明,所提方法能够有效抑制接续性电磁辐射点信号噪声,保证接续性电磁辐射点信息检测的准确性和完整性.