天然气长输管道泄漏检测与定位方法研究

【摘要】：长输管道以高效、便捷、环保等特点已成为与铁路、公路、航空、水运并行的大运输手段之一。然而由于不可避免的老化、腐蚀及人为损坏等原因,管道泄漏频发生,所产生的经济损失和环境污染也十分严重。因此管道泄漏的实时检测已为世界重要的研究课题。由于基于硬件的方法不能连续检测,而基于单一检测方的软件系统在检测的实时性、可靠性、精确性、灵敏性等综合性能很难达到令人意的效果,因此近年来随着SCADA系统在油气管道行业的广泛应用,基于信息理的多种检测方法复合的软件技术已成为学术界关注的热点和发展的潮流。本文前期研究工作的基础上,针对存在的一些问题,主要进行了以下工作。 首先针对管道泄漏时所采集的含噪声的负压波信息,提出了一种基于小波变换术的自适应滤波算法,通过逐层的白化检验和选取一个有效门限阈值的规则,自应地确定小波消噪的分解层数和各层的门限阈值并滤波,仿真结果表明该方法不具有良好的滤波效果,而且可以加快响应速度。 其次针对小波变换技术对压力信号奇异点过于敏感,易产生误报警的问题,基动态质量平衡原理,利用序贯概率比检验方法,在确保泄漏检测的误报率和漏报性能要求的情况下,使检验样本个数最小;文中还对序贯概率比检验方法(SPRT)的延迟问题,采用了相应的补偿算法,从而提高了泄漏检测速度,缩短了响应时;针对泄漏量未知或估计不够精确的问题,提出了利用多个SPRT并行检漏的设,仿真证明了其可能性和有效性。 最后针对负压波定位公式中管道传输介质采用平均流速影响定位精度的问题,出了一种变介质平均流速的循环迭代算法,仿真结果表明此算法较原算法定位精有所提高。 【关键词】：长输管道 泄漏检测与定位 小波变换 动态质量平衡 序贯概率比检验 MATLAB
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TE973.8
【目录】：

• 第一章 绪论6-18
• 1.1 管道运输的发展与现状6
• 1.2 管道运输中存在的问题及泄漏自动检测与定位的必要性6-8
• 1.3 国内外管道泄漏技术检测技术发展现状8-16
• 1.3.1 国内外管道泄漏检测与定位几种主要方法8-10
• 1.3.2 管道泄漏检测各种分类方法10
• 1.3.3 管道泄漏检测与定位系统的性能指标10-11
• 1.3.4 管道泄漏检测与定位方法11-16
• 1.4 本文主要工作内容和研究的意义16-18
• 1.4.1 本文主要工作内容16
• 1.4.2 本课题研究意义16-18
• 第二章 小波变换法用于泄漏检测与定位技术研究18-30
• 2.1 多尺度分析19-20
• 2.2 利用连续小波变换检测信号的奇异性20-24
• 2.2.1 信号的奇异性与局部正规性的度量20-21
• 2.2.2 信号消噪的基本思想21-22
• 2.2.3 利用小波技术捕捉负压波信号的奇异点22-24
• 2.3 小波消噪法应用中分解层数及阈值的确定24-28
• 2.3.1 小波软门限去噪方法24
• 2.3.2 离散序列的白化检验24-25
• 2.3.3 门限阈值的选取25
• 2.3.4 算法描述25-26
• 2.3.5 数字仿真与结论26-28
• 2.4 本章小结28-30
• 第三章 SPRT检验法在管道泄漏检测中的应用30-42
• 3.1 故障统计检测原理30-35
• 3.1.1 二元假设检验30-32
• 3.1.2 数据窗检验32-34
• 3.1.3 序贯概率比检验34-35
• 3.2 SPRT检验法在管道泄漏检测中的应用35-36
• 3.2.1 应用原理35-36
• 3.3 序贯概率比检验延迟的补偿方法36-38
• 3.4 数据窗宽度的选择及应用分析38-41
• 3.4.1 数据窗宽度的选择38-39
• 3.4.2 应用分析39-40
• 3.4.3 多SPRT应用实例分析40-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第四章 循环迭代算法在管道检漏与定位中的改进42-49
• 4.1 循环迭代算法的提出与实现原理42-43
• 4.2 气体流速u的改进43-46
• 4.2.1 质量流量G44
• 4.2.2 气体压缩因子Z44-45
• 4.2.3 输气管道沿线的温度(T)分布45
• 4.2.4 输气管道沿线的温度(P)分布45-46
• 4.3 负压波定位公式及循环迭代算法的改进46-47
• 4.3.1 负压波定位公式的改进46-47
• 4.3.2 循环迭代算法的实现47
• 4.4 气体流速及改进的循环迭代算法仿真分析47-48
• 4.5 本章小结48-49
• 第五章 结论与展望49-51
• 参考文献51-55
• 致谢55-56
• 在读期间发表的论文56

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