[发明专利]压缩空气系统管网泄漏智能检测方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及故障诊断技术领域，特别是涉及一种基于实时瞬态模型法进行压缩空气系统管网泄漏智能检测的方法及系统。

背景技术

压缩空气系统包括空气压缩机、冷却干燥设备、过滤设备、储气罐、输送管网等主要元件，根据不同行业要求为生产工艺提供具有一定压力的气流。由于安全、洁净、易于控制等有利因素，广泛应用于汽车、轮胎、纺织、半导体、化工、电力、钢铁、食品等行业。但压缩空气系统中能量浪费现象十分严重，压缩空气系统能耗的96％为工业压缩机的耗电，我国工业压缩机的耗电量2006年1800亿度，2007年高达2000亿度，约占全国总耗电量的6％。而当前GDP约为我国1.2倍的日本的工业压缩机耗电量仅为400亿度。这说明我们在调整产业经济结构的同时，还需大力提高压缩空气系统的能源利用效率。

压缩空气的产生需要相当多的能源投入，然而由于其无色无味，使得使用者对于其运送过程中管网的泄漏常常较不重视，因而造成能源浪费，这也是压缩空气系统中重要的能量损失。通过大量实践测试对压缩空气耗气量所占比例的统计分析结果表明：管网泄漏量经常占到系统产气量的20％-30％。对于孔径为4毫米的泄漏孔，它在6bar压力时因空气泄漏造成的功率损耗就达到6.5kW，全年泄漏损失的电量超过5万度，每年会浪费超过3万元人民币。此外，管网泄漏还会造成压缩空气系统运行效率的下降，并由于频繁的启停使设备使用寿命下降。

因此，需要对压缩空气系统管网进行实时的检测，以期能及时地发现泄漏并对泄漏点进行定位。而目前主要采用的检测方法分为在线和离线两种。离线的检测方式一类是使用超声波枪在全厂停工时进行检测，一类是基于磁通、涡流、摄像等投球技术的管内检测法，称作管道爬行机或PIG。在线的检测方法是基于管线压力、温度、流量、振动等运行参数的外部检测法，应用较多的有流量差、压力差、负压波以及声波法，这类方法费用较低并且可以连续在线监测，但定位精度低，泄漏事故的漏报、误报率高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种灵敏度高、误报率低的压缩空气系统管网泄漏智能检测方法及系统，能对压缩空气输送管网在线实时进行泄漏检测及泄漏点精确定位。

为了实现本发明的目的，本发明采用的技术方案是：

提供一种压缩空气系统管网泄漏智能检测方法，包括以下步骤：

(1)由安装于终端输送管网上的传感器采集管网中每段管道起点和终点处压缩空气的压力、温度和流量，并将信号传送至低通滤波电路；

(2)低通滤波电路对接收到的信号进行粗过滤，去除干扰和采样噪声之后再传送至A/D转换电路，由A/D转换电路转变成数字信号后传送至下位机；下位机将采集到的数字信号传回上位机；

(3)上位机接收数据后，先由其内置的精过滤模块采用滑动平均与小波变换相结合的滤波算法进一步还原数据信号的真实值，然后由仿真运算模块对管道中的气体建立严格的数学模型，并使用基于隐式中心有限差分法的快速瞬态数值模拟技术对非线性方程组进行数值求解，以实际测得的起终点数据为基础得到气体的流动参数随时间和管线长度的变化关系，然后比较理论输出与实际输出来实现管网泄漏检测；

具体的步骤如下：

<a>建立压缩空气输送管网中任一条无分支、均质的管道中流体的基本方程：

动量方程：∂(ρv)∂t+∂(ρv2+P)∂x=-ρF]]>

F＝f×v×|v|/2d+gsinθ

能量方程：