输油管道泄漏检测新方法与关键技术研究

管道泄漏检测技术是保障管道安全生产的重要手段。近些年来,管道安全生产中提出了提高定位精度、检测小泄漏信号和降低误报警率等新的要求。基于瞬变流的实时模型法是近年来国际上着力研究的一种管道泄漏检测方法,因为在瞬变条件下即使发生微小的泄漏,在管道泄漏发生前后的压力波形都会存在一定的差别,与其他方法比较,这一方法可以更好地确定泄漏发生的位置。在长输管道泄漏检测领域,由于负压波法不需要建立复杂的数学模型,具有施工量小、成本低、维护方便等优点,得到了广泛的应用。我国已经在超过1万公里的原油管道上安装了基于负压波法的管道泄漏监测系统,对管道的安全运行作用显著。但负压波法在减少误报警率和提高定位精度方面还存在不足。 本文针对现有输油管道泄漏检测技术存在的问题,在课题组前期研究基础上,提出了一种附加动态微压激励检测管道泄漏的新方法,并深入研究了输油管道泄漏检测中的若干关键技术。 本文主要进行了以下几方面的研究工作: 1、提出了一种附加动态微压激励检测管道泄漏的新方法,特别适合于小泄漏的检测,仿真结果表明其最小可检测量达到总流量的0.1%。 2、采用了一种高灵敏度的动态压力变送器,捕捉泄漏引起的压力瞬变信号,通过现场实验对变送器的性能进行了验证。 3、提出将基于小波包熵的检测信号特征提取方法、基于混沌特性的检测信号特征提取方法用于对管道动态压力信号的特征提取。 4、针对负压波法的泄漏检测,将基于高阶统计分析的信号处理方法和基于Unscented卡尔曼滤波器(Unscented Kalman Filter,UKF)的信号处理方法用于管道泄漏信号处理,提高了泄漏定位的精度。 5、研究了管道泄漏监测系统与SCADA系统结合的若干技术问题,设计了一套基于SCADA系统的管道泄漏监测系统。通过现场实验和实际应用,验证了系统的可靠性和准确性。