[发明专利]在流体输送管道中估计负压波的波速的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及流体输送管道的泄漏检测和定位，更具体地，涉及在流体输送管道中估计负压波的波速的方法及装置。

背景技术

在流体输送管道的管理中，泄漏检测和定位是一项重要的技术。现有的用于管道的泄漏检测和定位的技术包括声压波（负压波）检测和定位方法、平衡方法、统计方法、实时暂态模型（RTTM）方法等，其中声压波检测和定位方法由于成本低、泄漏检测性能高和相对低的误报警而最为常用。

在声压波检测和定位方法中，多个传感器被安装在流体输送管道的不同位置处，以持续检测声压波的压力。当泄漏发生时，传感器会检测到压力的突然下降，并且该压力的下降沿着流体输送管道从泄漏处向上游和下游传播。这样，通过检测到声压波的压力的下降，可以检测流体输送管道的泄漏。

图2是描述现有的声压波检测和定位方法的示意图。如图2所示，在流体输送管道上安装有6个传感器S1-S6。假设泄漏发生在传感器S3与S4之间，则由于泄漏而产生的声压波分别向上游和下游传播。假设在上游处的传感器S2在时间t1处检测到该声压波，而在下游处的传感器S5在时间t2处检测到该声压波。假设泄漏的位置与上游的传感器S2之间的距离为d₁，与下游的传感器S5之间的距离为d₂，则可通过下面的等式（1）计算泄漏的位置D_leak：

Dleak=V(t1-t2)+d1+d22---(1)]]>

其中，V表示声压波的传播速度（也称为波速）。因此，为了能够准确地定位泄漏的位置，需要获得准确的波速V。

现有的两种用于估计波速的方法是音锤模拟法和经验公式法。

在音锤模拟法中，使用音锤作为声压波的波源，以产生声压波而向传感器传播。在已知波源与传感器之间的距离的情况下，通过测量声压波的产生时间与传感器检测到声压波的时间的差值，可以计算波速。然而，音锤模拟法是离线的模拟法，其并不能反映泄漏实际发生时的波速值，因为波速容易受到环境的影响，例如流体的种类（诸如原油、柴油等）、流体的温度、泄漏的位置、流体输送管道的拓扑结构等。此外，音锤模拟法的测量过程需要额外的成本。

在经验公式法中，声压波的波速被认为与流体体积弹性系数、流体密度、弹性模数、管道直径、管道厚度和流体的流动速度等有关。通过获取泄漏发生时这些相关参数的值，利用经验公式计算声压波的波速。然而，经验公式法所需的相关参数实际上不太容易获得准确的值，而且经验公式本身也存在不准确性。

因此，需要一种能够更准确地估计声压波的波速的方法，即使波速容易受到环境的影响，也能够准确地估计波速。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种在流体输送管道中估计负压波的波速的方法，其中，所述负压波是由于流体输送管道的正常操作而产生的，所述方法包括：接收来自多个传感器的多个压力信号；确定所述负压波的波源的位置；根据所述多个压力信号，确定所述负压波到达相邻的传感器的时间差；以及估计所述负压波在各个传感器区段的波速。

根据本发明的另一个方面，提供了一种在流体输送管道中估计负压波的波速的方法，其中所述负压波是由于所述流体输送管道发生泄漏而产生的，所述方法包括：接收来自多个传感器的多个压力信号；根据所接收的多个压力信号，确定所述负压波到达相邻的传感器的时间差；确定所述负压波的波源所在的波源传感器区段；估计所述负压波在非波源传感器区段和所述波源传感器区段的波速。