[发明专利]一种液体管道泄漏量的计算方法及装置

摘要

本发明提出了一种液体管道泄漏量的计算方法及装置，将实际中的泄漏孔口等效为一个圆形孔口，结合特征线方程和孔口出流计算公式，建立管道泄漏模型，定量表征管道泄漏边界，将迭代计算出来的模型输出压力流量数据与实际采集的实时压力流量数据进行对比，如果两者相差满足精度条件，那么认为当前迭代孔径就为实际泄漏孔径，进而可模拟计算出全线的压力流量和泄漏速度随时间的变化，进而实时预测总泄漏量。本发明的液体管道泄漏量的计算方法，在未知泄漏孔口直径的情况，就可以进行泄漏量的实时计算，并且，相对于统计学方法和间接估算方法，本发明计算结果的可行度更高。

主权项

1.一种液体管道泄漏量的计算方法，其特征在于，包括：/n获取管道基础参数、实时压力流量数据，建立管道未泄漏模型，并通过所述管道未泄漏模型确定全线压力流量；/n设定泄漏孔直径d的初始值、泄漏总时间T，并根据所述管道基础参数，确定泄漏速率计算式q(i)；/n根据所述管道的基础参数、泄漏速率计算式q(i)以及上下游流量关系，建立管道泄漏模型，其中，所述管道泄漏模型包括：/n所述泄漏速率计算式q(i)，/n特征线方程，/n上下游流量关系，Q_P'＝Q_P+q(i)；/n其中：/nC_V为泄漏系数，取0.65；/nA_leak为泄漏孔口的面积，单位为m²；/ng为重力加速度；/nH₀为大气压所换算的水头，单位为m；/nH_p为泄漏点P的水头，单位为m；/nQ_P'、Q_P分别为泄漏点P的上游传播流量、下游传播流量；/nH_A、Q_A、x_A分别为泄漏点P的上游的点A的压力、流量、位置数据；/nH_B、Q_B、x_B分别为泄漏点P的下游的点B的压力、流量、位置数据；/n 该式中：a为压力波速计算式，K为液体的体积弹性系数，单位为Pa；ρ为液体密度，单位为kg/m³；E为管材弹性模量，单位为Pa；D为所述管道基础参数的直径，单位为m；e为所述管道基础参数的壁厚，单位为m；C₁为修正系数；A为所述管道基础参数的横截面积，单位为m²；/n修正系数C₁是一个常数：/n轴向张力应为内压作用在关闭状态阀门上的作用力时，/n两端固定时，C₁＝1-μ²；/n膨胀连接，允许自由收缩，轴向既无约束也无受力时，C₁＝1；/nμ为泊松系数，无量纲数；/n摩阻项/n摩阻项/nR为特征线参数，R＝f·Δx/(2gDA²)，该式中：Δx为单位空间步长；f为水力摩阻系数；/nf为水力摩阻系数，该式中：C⁺中，C^-中，Q(i)为第i时刻的流量，Q_A(i-1)为第i-1时刻时通过所述点A的流量，Q_B(i-1)为第i-1时刻时通过所述点B的流量，Q_P(i-1)为第i-1时刻时通过所述泄漏点P的流量；Re为雷诺数；v为所述实时压力流量数据中的液体流速，单位为m/s；/n根据所述全线压力流量、管道泄漏模型以及管道基础参数中的管道边界条件，计算在设定时刻的模型输出压力流量数据，所述设定时刻为泄漏产生的负压波到达后的一时刻；/n根据所述设定时刻的模型输出压力流量数据与所述设定时刻的实时压力流量数据，判断是否满足收敛条件，若满足所述收敛条件，则将泄漏孔直径d的初始值作为实际泄漏孔径，若不满足所述收敛条件，则更新所述泄漏孔直径d的大小重新计算所述设定时刻的模型输出压力流量数据，直至满足所述收敛条件，并将更新后的泄漏孔直径d作为实际泄漏孔径；/n根据所述实际泄漏孔径，计算液体管道泄漏量。/n