[发明专利]一种基于声波幅值衰减模型的油气管道泄漏定位方法

说明书

技术领域

本发明属于管道安全监控技术领域，尤其涉及一种基于声波幅值衰减模型的油气管道泄漏定位方法。

背景技术

油气管道发生泄漏时，流体介质流出管道，管内压力骤降产生声波，根据声波传感器的分类不同，声波又可以分为由音频传感器采集得到的声音，由加速度传感器采集得到的振动信号，由动态压力传感器采集得到的动态压力波，传感器不同，波形呈现方式不同，其中前两者适合于短距离管道，动态压力波适合于长距离油气管道。声波沿管内介质传播，由管道两端的动态压力传感器采集得到，传感器输出波形呈现一个幅值下降沿，即泄漏发生时刻，声波幅值出现一个极大值，随后泄漏稳定发生时恢复至零值附近波动。

传统的声波法泄漏定位是通过计算声波传播速度和声波到达上下游的时间差进行计算完成的，国内外学者也多是针对声波传播速度的改进以及时间差精度的提高进行研究的。根据调研，现阶段国内外涉及基于声波技术的油气管道泄漏定位方法的专利主要有：

美国专利US6389881公开了一种基于音波技术的管道实时泄漏检测装置和方法。该技术利用传感器采集管内动态压力，采用模式匹配滤波技术对信号进行滤波处理，排除噪声，降低干扰，提高了定位精度；

中国专利200710097721.9公开了一种基于动态低频技术的管道泄漏检测仪及方法，该方法采用可调量程的动态压力传感器检测泄漏引起的管线首末站的动态压力变化(4-10Hz内信号)，区分出泄漏信号，并利用GPS检测信号到达上下游时间，进行泄漏定位。

中国专利200710177617.0公开了一种基于压力和声波信息融合的泄漏检测方法，该方法分别采集管道上下游压力和声波信号(0.2-20Hz内)，经过数据滤波、特征级融合和决策级融合三个层次的处理获得最终检测结果，并利用基于相关分析、小波分析等融合的定位方法进行泄漏定位，提高了泄漏检测的准确性和定位精度。

中国实用新型专利200820078616.0公开了一种音波泄漏检测定位装置，采用嵌入式PC+数据采集卡+GPS精确授时，成本低，性能较好。

中国专利200810223454.X公开了一种利用动态压力和静态压力数据进行管道泄漏监测的方法及装置。该方法在管道首末端分别安装一套动态压力传感器和静态压力传感器，测量管内音波信号，音波信号经数据采集装置处理后提取泄漏信号，并利用GPS系统打上时间标签，进行泄漏定位。

现有的专利较少涉及声波在油气管道流体介质中的传播模型，对泄漏的定位更多的是依靠对声波传播速度和时间差的方法，对基于声波幅值衰减模型的油气管道泄漏定位方法没有描述，具体表现为：

(1)对油气管道泄漏定位依靠的声波传播速度求解没有统一的公式，对油管道和气管道适用性不足，使得泄漏定位方法的适用性不普遍，同时声波传播速度的求解公式中，参数的准确性需要保障，这就增加了泄漏定位的计算量。

(2)对油气管道泄漏定位依靠的时间差求解需要采用GPS系统对声波传感器采集的数据信号授时，这一方面增加了泄漏定位成本，另一方面降低了定位精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于声波幅值衰减模型的油气管道泄漏定位方法，旨在对油气管道泄漏进行精确定位，增加声波法泄漏检测与定位技术的适用性、普遍性。

本发明是这样实现的，一种基于声波幅值衰减模型的油气管道泄漏定位方法，包括以下步骤：

步骤1，根据声波幅值衰减模型建立待测管道中的泄漏定位计算公式；

步骤2，根据待测管道的运行参数，计算声吸收系数；

步骤3，检测待测管道的最小可检测泄漏量或者泄漏孔径，在待测管道首端传感器上游或末端传感器的下游进行模拟泄漏测试实验，首末两端的声波传感器分别采集沿管内介质传播的泄漏声波信号，经处理分别得到待测管路首末两端的低频段声波信号的幅值，根据得到的幅值计算修正系数，进而得到泄漏判定阈值和泄漏判定时的参考压力；

步骤4，将运行的待测管道两端传感器采集得到的信号经过处理后与参考压力相除，并将结果与模拟泄漏测试实验得到的泄漏判定阈值进行对比，完成管道泄漏判定；

步骤5，若泄漏发生，根据步骤1中的定位公式对管道泄漏进行定位。

进一步，在基于声波幅值衰减模型的油气管道泄漏定位方法中，声波可由音频传感器、加速度传感器、动态压力传感器采集。