[发明专利]输气管道泄漏检测定位装置及其检测定位方法

权利要求书

1.一种基于瞬态模型法的输气管道泄漏检测及定位装置，包括传感器组、信号 前置处理设备、I/V板、采集卡、稳压电源、工况机，其特征是：传感器组由压力变 送器、流量变送器和温度变送器组成，连接在要进行泄漏检测管段的起终点，直接与 管道里面的气体接触，信号前置处理设备位于信号源附近，I/V板位于工况机附近， 并与插在工况机主板上的采集卡相连；管段起终点需要采集的压力、流量和温度，经 传感器组转变成电信号，后传到信号前置处理设备，进行信号调理，然后经屏蔽线传 输到与工况机相连的I/V板上，I/V板将4-20毫安电流信号转换为1-5伏电压信号， 然后由采集卡采集，将数据传到工况机上进行显示处理，工况机中的数据采集程序用 组态软件编写，稳压电源提供各仪器仪表所需要的直流电压。

2.一种基于瞬态模型法的输气管道泄漏检测及定位的方法，其特征在是：对输 气管道中的气体建立严格的数学模型，使用特征线法对其非线性方程组进行求解，以 实际测得的起终点压力和流量数据为基础，得到气体的流量、压力和温度参数随时间 和管线长度的变化关系，然后将计算出的管线起、终点流量与管线实测的起、终点流 量进行比较，通过对两者之间的差值与泄漏判断阈值进行比较的方法进行泄漏判断， 同时采用压力梯度对泄漏点进行定位，具体步骤如下：

(1)建立由流体流动的连续性方程、运动方程、能量方程和气体状态方程组成 的输气管道瞬态模拟方程组，由于方程组是非线性的，需采用特征线法进行求解，得 到管道沿线流量、压力与时间、距离的关系式，进而得出管线沿线各点任一时刻的压 力、流量计算值；

(2)以管线泄漏工况数据作为基础，采用压力和流量信号波形特征参数统计的 方法得到泄漏判断阈值，具体实现方式为：

①计算信压力流量号波形特征统计参数

a.平均幅值距离；

b.均方根距离；

c.斜率均值距离；

②确定波形结构统计判据

波形结构统计判据为上述三个距离的线性组合，其中，每个距离的权值根据检测 要求和3个距离的重要度通过试验确定，改变它们可以改变阈值的大小；

(3)计算出管线起、终点实测和模拟的流量或压力差值，并采用信号波形特性 参数统计的方法计算出该差值的参数统计值，与泄漏判断阈值进行比较，当参数统计 值大于泄漏判断阈值时，就认为发生了泄漏，并发出泄漏报警信号；

(4)对于瞬态流动的情况，采用压力梯度法进行泄漏定位，压力梯度法的基本 原理是以现场实测的起点压力和流量数据作为边界条件，可以模拟出一条管线沿线的 压力变化曲线；同样，以现场实测的终点压力、流量数据作为边界条件，也可以模拟 出一条管线沿线的压力变化曲线，这两条压力变化曲线必将有一个交点，而这个交点 从理论上就是管线的泄漏点。