[发明专利]一种原油输送管线泄漏检测系统架构及泄漏位置检测方法

权利要求书

1.一种原油输送管线泄漏检测系统架构，其特征在于：包括管线上游站点架构和管线下游站点架构，其中管线上游站点架构包括上游压力变送器、输油泵变频器、上游流量计和上游站点已建PLC，其中上游压力变送器、输油泵变频器和上游流量计分别设置于管道上游站点，其中上游压力变送器、输油泵变频器、上游流量计分别连接上游站点已建PLC，所述下游站点架构包括下游压力变送器、下游流量计、下游站点已建PLC和系统组件，其中下游压力变送器和下游流量计分别设置于管道下游站点，其中下游压力变送器和下游流量计分别连接下游站点已建PLC，其中上游站点已建PLC和下游站点已建PLC分别通过通信网络以Modbus for TCP/IP协议连接系统组件，其中系统组件可直接采集上游站点已建PLC和下游站点已建PLC的数据。

2.根据权利要求1所述的一种原油输送管线泄漏检测系统架构，其特征在于：所述上游压力变送器、输油泵变频器、上游流量计的电流均为4~20mA，其中下游压力变送器、下游流量计的电流均为4~20mA。

3.根据权利要求1所述的一种原油输送管线泄漏检测系统架构，其特征在于：所述上游站点已建PLC将采集到的上游压力、上游流量、外输泵变频器频率信号保存在固定地址的寄存器中，其中下游站点已建PLC将采集到的下游压力、下游流量保存在固定地址的寄存器中。

4.根据权利要求3所述的一种原油输送管线泄漏检测系统架构，其特征在于：所述系统组件包括计算机，以及计算机内的系统软件，其中系统软件内设有数据读取模块，其中数据读取模块可直接通过Modbus for TCP/IP协议从寄存器中读取数据。

5.根据权利要求4所述的一种原油输送管线泄漏检测系统架构，其特征在于：所述系统组件采集上游站点已建PLC或下游站点已建PLC数据的频率与上游站点已建PLC或下游站点已建PLC采集数据的频率相同，其中上游站点已建PLC或下游站点已建PLC采集数据的频率为10HZ。

6.根据权利要求4所述的一种原油输送管线泄漏检测系统架构，其特征在于：所述上游站点已建PLC和下游站点已建PLC均可通过系统组件的计算机获取标准时间，然后用该时间将采集到的每个数据打上时间标签，从而实现时间同步。

7.一种如权利要求1~6任一项所述的原油输送管线泄漏检测系统架构的泄漏位置检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1）系统组件通过上游站点已建PLC采集上游压力、上游流量和外输泵变频器频率信号，通过下游站点已建PLC采集下游压力和下游流量，同时通过系统组件获取标准时间，然后用该时间将采集到的每个数据打上时间标签，从而实现时间同步；

步骤2）对比采集到的上游压力和上游瞬时流量与下游压力和下游瞬时流量，当上游压力与下游压力之差大于ΔP，或者上游瞬时流量与下游瞬时流量之差大于ΔQ时，确定输送管线存在泄漏；当上游压力与下游压力之差小于ΔP，或者上游瞬时流量与下游瞬时流量之差小于ΔQ时，确定输送管线不存在泄漏；

步骤3）当确定输送管线存在泄漏时，通过泄漏位置公式计算得到泄漏点位置，其中泄漏位置公式是通过负压波进行泄漏点位置定位，然后进行泄漏点的补漏。

8.根据权利要求7所述的一种原油输送管线泄漏检测系统架构的泄漏位置检测方法，其特征在于，所述ΔP的确定方法如下：

步骤2-1）对平稳运行的管道，系统组件提取管道正常运行时的一组上游压力数据序列{Pa0，Pa1，Pa2 …Pan}，再提取一组下游压力数据序列{Pb0，Pb1，Pb2 …Pbn}，数据序列取24小时内的数据，采样间隔为1s，由此得到数据序列长度n；

步骤2-2）对两组数据序列分别求差值，得到一组上、下游压力差的数据序列{Pc0，Pc1，Pc2 …Pcn}；对该组数据序列进行卡尔曼滤波做平滑处理后再求均值，得到PC，该值即为正常情况时上、下游压力的合理差值；

步骤2-3）对PC乘以相应的放大系数μ，即可得到ΔP，放大系数μ可以在系统组件中设置，其中放大系数μ的范围为：1.05~1.2，所述ΔQ的确定方法与ΔP的确定方法相同。

9.根据权利要求7所述的一种原油输送管线泄漏检测系统架构的泄漏位置检测方法，其特征在于，所述泄漏位置公式为：

X

式中：

X-距离管道上游站点的放生泄漏点，m；

a-负压波的传播速度，m/s；

L-被测管道的长度，m；

-上游压力变送器和下游压力变送器收到负压波的时间差；

v-流体流速，m/s。