石油管道泄露检测系统设计的完善方法

2022-09-10

当前, 原油输送的主要形式是通过管道进行输送的, 但是因为管道自身的老化现象, 有些不法分子甚至在管道上打孔盗油现象层出不穷, 使得管道泄漏事件频繁出现。尽管国内外已经研制出了很多检测管道泄漏的方法, 但是往往存在一定的弊端, 从我国当前的状况来分析, 原油输送管道的泄漏检测上还存在一些不足, 还没有彻底的解决此事。要想迅速准确的判断出管道泄漏事故的具体方位, 我们一般选取的是用小波分析对管道中传递的信号进行时频域的同步分析, 以此清楚泄露信息的主要特征。继而采用回归的方法对泄漏点信息的特点进行分析与拟合, 明晰管道的泄漏层次如何与泄漏方位的相关信息。

一、原油管道泄漏信息特点分析

当原油管道出现泄漏状况时, 一般会出现一定的负压力波, 这种负压力波在原油中的传输速度是1000m/s, 如果不将其他外界的干扰以及工况条件包含在内的话, 只要管道两头的压力传感器能够及时准确的捕获到相对应的负压力波, 这样就可以快速定位并及时检测出管道泄漏的具体情况。

如果原油出现泄漏情况, 这时泄漏点周围的压力会急剧降低, 密度也会随之减小。与泄漏部位紧挨着的原油会自动向泄漏区进行填充, 从而将产生的负压力波分别向泄漏点的上下游逐渐产波, 当负压力波传播至上游的离心泵口的时候, 我们假设泵的工作状态保持稳定不变, 这时负压力波就会出现反弹现象, 产生正压力波下行, 又会绕着原来的管线重新回到泄漏点, 继续挤压原油泄漏, 不间断的出现新的上行负压力波, 一直持续到形成新的平衡状态。这种情况的出现可在信号波形上映射出一个显著的波谷以及与之相对应的较大的反弹, 紧接着产生几次振幅后渐渐变小的震荡波形, 并最终保持稳定状态。

二、小波包分解法运用于管道泄漏的检测

传统意义上的信号分析主要是从两个层面上进行转换的:一是时域分析法, 二是频域分析法。这两个方法都有各自的优点与不足, 但两者却不能同时兼顾信号的时域与频域的特点。然而小波变换技术却弥补了他们之间的劣势, 它可以通过运用小波分析的方法在时域与频域上同时进行分析与表征信号的特征, 因此这种技术在对信号的突变情况上进行分析与处理的应用前景很广泛, 像管道原油泄漏现象中该技术就得到了很好的运用。分解式如下:

该式子中, (t) 为依赖于参数, r为连续小波基函数, s为尺度因子, r为延伸因子。

三、改进的广义谐波小波包的定性分析

小波包分析主要是对信号的全程频率进行分解, 以此获取到独特的频段, 但这种分析结果受到小波基函数的干扰比较明显。而经验模态分解则可将信号从高频逐渐向低频慢慢分解, 它对采样频率的要求层次比较大, 不时也会产生一定程度的模态混叠现象。尽管集合经验模态分解法可以适时处理经验模态分解所带来的模态混叠现象的出现, 但这种计算量比较复杂。

谐波小波函数拥有相互垂直的偶函数实部以及奇函数虚部, 组成零相移滤波器, 这不会提供给任何额外的相位。但是, 对全程分析的广义谐波小波包分解来说, 它与小波包分析有类似的地方, 即都具有二进分解的特征, 分析结果不能随意选择感兴趣的频段, 而且它适应性也比较欠缺。

本文在广义谐波小波包分析的了解与掌握上提出了一种改进的广义谐波小波包分析方法。这种被改进的方法可以对信号的任意频段、任意层面进行分解, 这大大减轻了计算的工作量, 并有效解决了信号频率分析中所遇到的频谱混叠情况, 在适用上应用比较广泛。由于超声波信号具备单一性的特点, 使用该计算方法可对其进行主频信号的提取, 效果比较显著。

和小包分解法相比较而言, 改进的广义谐波小波分解法不管是从起始频率上、分解层数上还是分析频段上都有明显的改观。这些改进使得广义谐波小波包分解一方面可以从任意频率宽度对信号进行分析, 另一方面, 对分解的层数可放宽至对任意层数的分析, 这种方法在实际生活中的应用更加宽泛。

小结

通过对原油管道中因为泄露所产生的负压力波信号进行小波的变换, 我们设计出了一种原油管道泄漏检测与定位系统。它能够及时将泄露信息的主要特点显现出来, 并继而确定原油泄漏的基本情况以及具体的泄漏方位点。这种方法已经被实践检验过行之有效, 而且具有高效、快速的特点, 为管道泄漏检测领域的发展做出了巨大的贡献与指引作用。

摘要：管道运输因为具有经济、方便、安全等长处而在石油管道运输过程中应用前景很宽泛。但是伴随着输油管道使用时间的增加、自然的氧化或者人为因素的损坏等, 使得管道泄漏事故时有发生。管道泄漏一方面会影响正常的生产作业, 另一方面也会产生巨大的资源无故浪费、造成严重的环境污染现象以及极大的生命财产损失。在现代输油管道泄漏事件中, 突发性大孔径管道泄漏仍然是对环境危害最显著、资源浪费最多、经济损失最严重的泄漏事故。因此, 输油管道的泄漏检测与定位技术已经逐渐成为一项迫切需要解决的管道故障诊断技术。

关键词：输油管道泄漏检测与定位,输油管道