气井井下油管泄漏地面声波检测试验研究

为探究井下油管泄漏声波法检测技术及方法,开展油管泄漏室内试验。在分析油管泄漏声波产生机制的基础上,提出油管泄漏声波地面检测技术及其实施方式。搭建室内全尺寸油管泄漏检测系统,并进行一系列模拟试验;在时频域内分析试验采集的声波信号,结果表明,油管泄漏声波信号时域绝对均值(AMV)及有效值(RMS)特征随着泄漏孔径及压差的增加而增大;该信号是宽频信号,其能量主要集中在1~130 Hz;检测信号的时域特征AMV和RMS、频域分布特征、自相关分析主峰值等,可作为判断泄漏发生的特征量;利用自相关分析能实现单探头对井下油管泄漏的检测与定位,具有较高精度。     

气井井下油管多点泄漏定位实验研究

为了探究气井井下油管泄漏地面声波定位方法,在分析油管泄漏声波在环空中传播模式的基础上,提出了井下油管单点及多点泄漏地面声波定位模型;分析了油管泄漏声波特征,并提出了基于自相关分析的油管泄漏声波信号特征时间提取方法;利用自主设计的室内实验系统开展了单点及多点泄漏工况下油管泄漏声波定位实验,提取了各工况下的特征时间,计算环空声速及泄漏点位置,并与真实泄漏位置对比分析。研究结果表明:所提出的模型能够很好的实现油管单点多点泄漏定位,实验中定位误差的绝对值最大为1.54%;利用该方法定位的重点是获取特征时间及环空声速;对环空顶部采集声波信号的自相关分析可以有效提取出定位所需的特征时间。     

基于声发射技术的压力管道泄漏监测

本文通过在试验室条件下,对压力管道泄漏的声发射信号进行定位及特征研究,探索声发射技术在压力管道泄漏监测方面的可行性;并通过工业锅炉水压试验过程中的连接管道泄漏声发射监测案例对研究成果进行验证,从而为压力管道泄漏声发射监测积累必要的工程经验和理论数据。     

基于IEEMD样本熵分析的管道泄漏定位

为降低城市管道泄漏定位误差,提出1种改进的集合经验模态分解（IEEMD）样本熵分析的管道多点泄漏定位方法。首先通过在EEMD中添加自相关函数计算和EMD算法,得到IEEMD;然后应用IEEMD可将原始泄漏信号直接去噪并分解为真实信号分量和冗余分量,经样本熵分析计算剔除冗余分量,获得有效泄漏信号;最后根据互相关时延计算和声发射时差定位法精确计算泄漏点位置。结果表明:该方法泄漏信号提取效果好、计算效率更高,有效提高了信号的信噪比,降低了信号的均方误差;该方法将管道泄漏定位误差降低至4.06%,较大程度提高了管道泄漏定位精确度。     

压力管道泄漏声发射源定位的实验研究

结合实验室声发射仪和油气管道设备,建立了充气管道泄漏声发射检测系统模型,分别在传感器间距、管道压力和泄漏量三种变化状态下进行了泄漏源定位影响实验。对管道泄漏声发射信号的时域统计特征、频域分布特征以及泄漏信号的相关性作了分析;从声信号能量累计和衰减特性方面对互相关定位法和幅度衰减测量区域定位法的可行性进行了计算,表明在传感器间距较小和泄漏量较小的状态下,在背景噪声较小的环境中,用互相关法具有较好的定位精度;而幅度衰减测量区域定位方法对泄漏源的定位误差较大。     

管道泄漏次声波信号特征及衰减规律的数值模拟研究

为了更加精确地对输送管道泄漏进行检测,采用COMSOL软件对管道次声波检测泄漏信号的频谱、声压级及衰减规律进行数值计算研究。结果表明:管道泄漏信号的声压级峰值频率出现2个范围,即0.01~2Hz和10~12Hz;随着管道压力和泄漏孔径增大,泄漏点所产生的次声波信号幅度呈增大趋势,泄漏产生的声压级与平面波总功耗也同样增加。研究成果可为城市埋地输送管道泄漏的次声波检测定位方法提供理论依据。     

基于LabVIEW的长输天然气管道泄漏检测与定位研究

为了研究长输天然气管道泄漏检测与定位技术,将管道泄漏检测技术中常用的负压波检测原理与Lab VIEW技术相结合,设计了一套基于Lab VIEW的长输天然气管道泄漏检测与定位分析程序,利用该程序对长输天然气管道泄漏的负压波信号进行滤波和数据处理。利用小波变换的多尺度功能,提取信号的突变或瞬态特征,计算奇异点位置,达到泄漏定位的目的;选取不同类型小波进行泄漏定位误差分析,找出该工况条件下最佳的小波类型。结果表明:该程序对泄漏点的定位误差在4%以内,具有较高的精确度和可行性;在该工况下,最佳的小波类型为db5,其定位误差精确到0.034%。     

负压波-声波耦合天然气管道泄漏检测与定位

天然气管道泄漏具有巨大的危害性,其准确的检测与定位是安全领域的重要课题。根据管道泄漏瞬间产生的局部流场畸变引起的脉冲负压波和泄漏口高速射流产生的持续巨大噪声,提出一种基于负压波-声波耦合的天然气管道泄漏检测方法,解决单一信号识别的准确性和时效性较差的问题。结果显示,通过负压波-声波的信息融合可有效提高泄漏判断的准确性,同时两种信号在同一测点的时间差可定位泄漏的位置。文末还推导了泄漏判别依据和定位原理的基本公式。     

基于声波法燃气管道单双点泄漏安全检测研究

为提前对燃气管道多点泄漏进行防范,本文基于燃气管道安全运行的重要性,搭建燃气管道泄漏实验平台,建立孔径大小相等的双泄漏孔燃气管道,研究燃气管道单、双点泄漏的声源特性及传播规律。结果表明:单、双点泄漏都会随着压力增大而逐渐增大;单点泄漏时域振幅普遍比双点泄漏时振幅小;声波幅值随着压力的增加而增加,当压力和孔间距一定时,管道中声波信号幅值随着距离增加而逐渐减小,最后趋于平稳,并且靠近泄漏点的声波信号均大于未泄漏处的声波信号。本文研究燃气管道单、双点泄漏,有利于对城镇燃气管道进行实时监测,为燃气管道安全检测提供理论基础。     

基于无线传感器网络的气体泄漏源快速定位方法研究

为及时发现大气环境中危险化学品泄漏事故,快速准确判断泄漏源位置,实现有效的监测监控,开发出集气体质量浓度信息采集、时间校准、无线收发等功能于一体的集成探测模块。在此基础上,建立基于无线传感器网络(WSN)的气体泄漏实时监测平台,提出实时监测数据和高斯扩散模型相结合的气体泄漏源快速定位方法。通过开展实际场地泄漏试验,实现气体泄漏源的快速定位,并分析试验系统的敏感度。结果表明:气体泄漏扩散受风力影响很大;合理布局探测器,能有效提高泄漏源定位精度,为危险气体泄漏事故的应急决策提供决策参考。     

受限空间泄漏孔径对气体扩散影响的模拟研究

室内天然气意外泄漏后极易引起火灾爆炸事故,为避免或减少其事故的发生,得到泄漏后气体扩散规律及爆炸危险浓度分布状况,利用Fluent软件对某12m×7m厂房在不同泄漏孔径下泄漏扩散情况进行了数值模拟.分析风速为1 m/s时,泄漏孔径对甲烷气体扩散的影响,并将燃气管道泄漏速率的模拟结果与理论预测值进行对比分析.结果表明:所建立的数学模型和设置参数是合理的;在不同泄漏孔径下,监测受限空间内5个不同点气体分布状况,得出在风速和壁面的影响下,排气扇附近相对较危险,窗户下方相对较安全.     

基于VMD分量相对熵分析的压力管道泄漏定位

为减小压力管道泄漏定位误差,从而及时处理管道泄漏,预防事故,首先,提出一种基于变分模态分解(VMD)分量相对熵分析的管道泄漏定位方法,采用VMD分解泄漏信号,获得多个分量,用相对熵分析自适应选择方法去除与管道泄漏信号混合的非泄漏信号,获取最佳观测信号;然后,利用管道模态声发射理论与广义S变换互时频分析,减少泄漏声发射信号频散性对定位的影响,获取较准确的泄漏信号的时延与声速;最后,利用管道泄漏时差定位公式计算泄漏位置,实现管道泄漏的精确定位。结果表明:该方法能够实现管道泄漏精确定位,与直接互时频分析方法以及相关系数分析法相比,定位精度明显提高。     

基于小波包能量谱和希尔伯特变换的管道泄漏检测技术

为了及时检测输油管道泄漏缺陷以减少输油泄漏事故的发生，首先，提出了一种基于小波包（WPT）能量谱和希尔伯特变换（Hilbert）的输油管道泄漏检测技术，改变阀门开度模拟不同泄漏程度的管道泄漏；其次，选取小波包阈值对采集的信号去噪，获得实际有效信号，并用WPT能量谱变换将有效信号分解为频段能量谱，过滤掉不含泄漏信息的频段，保留有效频段；最后，利用Hilbert进行有效频段的谱分析，提取泄漏源信息，实现对管道泄漏工况的诊断分类。结果表明：输油管道泄漏检测平均误差在3%以内，诊断准确率达到95%，与直接Hilbert变换方法以及单纯WPT能量谱分析法相比，定位精度明显提高。     

基于稳态模型的井下抽采主管道泄漏检测方法研究*

为准确检测煤矿井下瓦斯抽采主管道泄漏位置，提出基于稳态模型的管道泄漏检测与定位方法，采用Comsol数值模拟及地面相似实验研究压力梯度法对煤矿井下抽采管道泄漏检测与定位的可行性及准确性。研究结果表明:管道未泄漏时，管内沿线压力呈均匀分布，当管道突发泄漏时，管内压力分布呈现明显弯折现象，弯折处即为管道漏点位置，并对管道阻力计算公式进行修正，提高了检测准确性；随着管道泄漏程度的加大，湍流效应显著增强，漏点处速度、压力产生明显突变，且当其他条件恒定时，随着管道泄漏孔径的扩大，管道的漏入量越大，定位的相对误差越小；在宏岩矿开展地面相似实验，实验结果绝对误差为4.5 m，相对误差为6%；在阳煤五矿井下8421抽采巷进行现场应用，绝对误差134 m，相对误差约7.95%。     

声发射法检测输气管道泄漏的研究综述

声发射法检测管道泄漏是目前的热点方法,研究涉及泄漏信号的产生与传播、信号拾取与处理、基于信号的智能识别与定位等。通过介绍声发射检测定位原理及一些基本规律,详细分析小波分析、局域均值分解、经验模态分解、变分模态分解在处理泄漏信号时的优劣,探讨人工智能在处理管道泄漏声发射信号中的应用,总结管道泄漏的模态研究、相关试验研究,来理清基于声发射的管道泄漏检测现状及展望未来发展。     

基于广义概念的城市燃气管道泄漏精确定位

为了准确地检测城市燃气管道泄漏,提出了一种基于广义概念的管道泄漏检测定位方法。声发射技术对于管道泄漏的检测、定位是一个极好的工具,但由于泄漏源的传播容易受到周围背景噪声以及复杂工况的影响,其定位误差较大。基于时延估计的互相关信号处理方法被广泛用于管道泄漏检测定位,但由于泄漏应力波传播通道的动态特性,使得源信号在传播过程中会产生波形变化,给互相关函数峰值位置的确定带来困难。由此引入广义相关分析方法,通过对信号进行前置滤波,在一定程度上减少了传播通道动态特性因素对泄漏点定位的不利影响,得到了更为准确的时延估值。在此基础上,通过模拟实验,编写Matlab神经网络代码,构造GRNN模型,进一步预测定位。结果表明,GRNN预测的声发射检测值、互相关定位值以及广义相关定位值,相比之前定位精度分别得到提高,其中基于广义相关的延时估计方法定位最为精确,将该方法用于工程实际中,可以更加精确地定位出泄漏点。     

基于静电传感信号的小孔泄漏探测方法与试验

根据高压气体从小孔喷出时在喷出区域附近积聚大量电荷的现象,提出基于静电传感信号的小孔泄漏探测原理和信号处理方法,并开展探索性静电感知试验。首先,分析气体从小孔泄漏喷出导致附近区域异常带电的机制,并引入基于静电传感的泄漏探测理论方法;然后,针对静电信号内含信息提取问题,提出一种基于稀疏分解的信号降噪与特征提取方法,进一步在压力管道气体泄漏试验平台开展气体泄漏喷出静电感知试验;最后,对小孔泄漏静电探测应用场景展开讨论。结果表明：泄漏发生时喷射气体的静电信号特征十分活跃,且信号平均峰值与喷射压力呈二次正相关,静电传感技术有望为泄漏监测提供一种新的手段。     

基于多模型耦合的化工物料输送管道泄漏检测系统研究

将物料平衡统计模型、信号序列相关分析模型和管道机理模型进行耦合,实现了管道泄漏事故的检测、空间定位和泄漏量估算.多模型耦合的方法降低了利用单一模型进行检测的漏检风险.将模型与GIS紧密集成,实现了泄漏信息的直观显示,可有效提高化工管道泄漏事故的应急反应效率.     

LNG储罐泄漏扩散模拟分析

为预防液化天然气(LNG)储罐泄漏安全事故，利用PHAST软件，以湘潭新奥荷塘储配站的储罐为研究对象，探究不同泄漏孔径及风速2个条件对LNG蒸气云泄漏扩散距离及泄漏导致的喷射火与爆炸范围的影响机制。结果表明：蒸气云泄漏扩散距离、喷射火辐射影响半径及爆炸超压影响半径与泄漏孔径尺寸成正比，蒸气云泄漏扩散距离、爆炸超压影响半径与风速成反比。泄漏孔径为25 mm的泄漏场景，易燃易爆区临界距离、喷射火辐射死亡区半径、爆炸超压50 kPa对应超压半径分别是5 mm场景的10、7、8倍；泄漏孔径为100 mm的泄漏场景，易燃易爆临界距离、喷射火辐射死亡区半径、爆炸超压50 kPa对应超压半径分别是5 mm场景的37、21、33倍。     

卸油管断裂汽油泄漏扩散数值模拟研究

为研究不同管径的汽油罐车卸油管断裂后的泄漏情况，利用FLUENT建立不同管径卸油管的物理模型，对汽油泄漏进行模拟分析。结果表明：汽油泄漏在地面沿泄漏方向正前方呈现出有尖端的扇形扩散；泄漏初期，孔径大小对汽油的泄漏扩散范围影响不大，随着泄漏时长的增加，孔径越大，汽油扩散范围和堆积厚度增加得越明显。研究结果可为加油站汽油罐车卸油泄漏事故提供应急处置依据。