[发明专利]一种基于综合信号的输油管道泄漏检测和定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于综合信号的输油管道泄漏检测和定位方法。

背景技术

输油管道是我国重要的油品运输方式，因此输油管道泄漏检测和定位一直是有史以来的一个技术问题。管道的泄漏检测和定位方法大致分成四类，第一类是基于人工巡检法，这类方法具有定位精度高和较低误报率的特点，但不能及时发现泄漏，检测只能间断的进行；第二类是基于超声、磁通、摄像等技术的管内检漏法，这类方法定位精度高且误报率低，但无法实现在线检测，由于探测球在管内随介质漂流，容易发生堵塞、停运等事故，并且探测球价格昂贵，运行成本较高；第三类是基于电缆或光纤的检漏法，电缆或光纤与管道平行敷设，介质泄漏时会引起电缆或光纤某些特征的变化，以此来实现对泄漏的检测和定位，这类方法非常灵敏，对于小泄漏和缓泄均有较好的效果，但价格和施工费都较高。第四类是基于管道压力、流量和温度等运行参数的外部检漏法，它能实现在线检测，且施工和维护都较为方便，是目前管道泄漏检测和定位研究的主攻方向之一。这类方法主要包括基于负压波的方法、基于管内声波的方法、基于瞬变流的方法和基于模型的方法等。这类方法中，由于负压波法无需复杂的管道建模，信号检测方便，因此在输油管道泄漏定位中应用最广，技术最为成熟。

在负压波法中，管道始端和末端分别装有压力变送器和流量计，当管道发生泄漏时，泄漏点处发生压力突降，该压力突降以声速向管道两端传播，称为压力波或负压波。由于泄漏点并不一定位于管道中间，管道两端的压力变送器检测到负压波的时间并不相同，根据两者的时间差可以确定泄漏点的位置，该方法应用的关键点在于始末两端的压力突降点的识别，即压力波拐点的识别。

现有的负压波法仅根据管道两端的压力变化进行泄漏定位，虽然管道上也检测流量信号，但仅作为泄漏报警的依据，不进行定位。而压力的变化与管道两端的设备有关，极端的情况如管道末端是油罐时，管道末端压力一直固定为油罐内的压力，泄漏引发的负压波根本无法显现出来。此外，对于小泄漏和缓泄，压力拐点不明显，也很难识别。

发明内容

针对目前负压波法的不足，发明一种基于综合信号的输油管道泄漏检测和定位方法，可适用于管道两端为限压设备时的泄漏检测和定位，如管道末端为油罐的情形，还可适用于小泄漏和缓泄的检测和定位。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：包括以下步骤：

A、数据采集和综合信号计算

1)管道始末端的压力和流量经压力变送器和流量计转换为电信号，经数据采集器采集，将数据传到控制终端上进行显示处理；

2)分别采集某段管道的始末端压力变送器和流量计的输出值，送入控制终端，设始端压力为Ps，始端流量为Qs，末端压力为Pe，末端流量为Qe，将管道始端压力和流量信号按下列形式组合为综合信号Cs：

Cs=Ps-kQs

式中，k为系数，按下式计算：

k=ρas3600·A]]>

式中ρ为流体密度，as为声音在介质中传播的速度，A为管道截面积。将管道末端压力和流量信号按下列形式组合为综合信号Ce：

Ce=Pe+kQe

其中k同前定义；

3)对管道正常工况下的Cs和Ce进行均值和标准差的计算，设和分别为正常工况下管道始末端综合信号的平均值，σ_Cs和σ_Ce为标准差。

B、泄漏监测和预警

1)当或时，可认为始端或末端信号出现异常，记下此刻时间，其中α为系数，可取2～3；并同时等待另一端综合信号出现异常。

2)若等待时间＞管长L/声速as，则认为是误报，继续监测Cs和Ce。若等待时间<管长L/声速as，则发出泄漏预警。

C、泄漏定位

1）从发出预警的时刻开始，取当前时刻以前的一段时长的Cs和Ce信号进行小波变换，时长应大于20倍的管长L/声速as。

2）对这段时长的信号进行小波变换，并记录始末端信号的小波变换的模极大值时间，按