[发明专利]一种管道泄漏监测、泄漏定位及泄漏量计算的方法及系统

权利要求书

1.一种管道泄漏监测、泄漏定位及泄漏量计算的方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：采集获取待测管道的运行参数；

步骤2：根据步骤1中采集的运行参数并基于管道结构和管道流体守恒方程建立管道流体的数学模型，获得管道长度上的管道参数计算值；

步骤3：将参数计算值与监测值进行比较，如果两者差值大于设定阈值，即可判断待测管道发生泄漏，并发出警报；如果两者差值小于设定阈值，即回到步骤1，持续获取待测管道的运行参数，模拟管道运行，获取管道参数计算值；

步骤4：判断管道发生泄漏后，采用负压波法对泄漏位置进行定位；根据事先设定的监测点获取的压力波传递到两端的时间差，计算泄漏位置；

步骤5：根据泄漏量计算子模型，计算泄漏量。

2.根据权利要求1所述的一种管道泄漏监测、泄漏定位及泄漏量计算的方法，其特征在于：步骤2中包括如下子步骤：

S21：通过输送介质的连续方程、动量方程建立管道流体的数学模型，并采用半隐式迭代数值计算方法求其数直解；

构建的包含泄漏状态的管道流体守恒方程的表达式为：

式(1)式(2)中ρ为密度，v为速度，t为时间，P为压力，λ为沿程阻力系数，D为管道直径，α为管道倾斜的角度，g为重力常数；

将上述方程进行空间和时间上的离散，整理获得AX＝B的矩阵形式，其中：

S22：嵌入弯头计算子模型；主要为：

ζ＝A*B；其中，

ζ＝[0.131+0.159(D/R)^3.5](θ/180)； (5)

其中，式(3)，式(4)，式(5)中，D为管道直径，R为弯管半径，θ为弯管角度，ζ为弯头水利损失；

S23：嵌入环境温度变化对管道直径的影响，进而对管道内流体流速影响的子模型，管道受环境热胀冷缩的变形程度可由以下公式计算：

式中(6)中，α_L为物体的线性热膨胀系数，T为温度，l为变化量；

S24：建立嵌入压力波传递速度子模型；压力波在介质中的传播速度为介质的音速，计算公式为：

式(7)中，a为压力波速，K为流体的体积弹性系数，ρ为液体的密度，E为管道材料的弹性模量，D为管道直径，e为管道壁厚，C₁为与管道约束条件有关的修正系数；

S25：建立嵌入渐缩渐扩管阻力计算子模型，渐扩管的阻力系数可由以下公式求得：

其中，K＝aln(Re)+b；

渐缩管的阻力系数可由以下公式求得：

当0≤θ30°时：

A₁/A₂4:

A₁/A₂≥4:

当θ≥30°时：

A₁/A₂4:

A₁/A₂≥4:

a₁＝-0.001θ+0.0082；

当30°≤θ≤50°时:

b₁＝0.0076θ+0.1725；

当50°≤θ时:

b₁＝0.0266θ-0.7743。

3.根据权利要求1所述的一种管道泄漏监测、泄漏定位及泄漏量计算的方法，其特征在于：步骤3中设定阈值为设置阈值压差为ΔP_th，当|P_cal-P_mon|ΔP_th即判断发生泄漏。