本科生-机械故障诊断学-第10章-管线泄漏诊断技术.pptx

管线泄漏诊断技术管线泄漏诊断技术 v张来斌张来斌 梁伟梁伟v ：v办公：新科研楼办公：新科研楼624v邮箱：邮箱：l 长输管道施工现场长输管道施工现场管道施工现场管道施工现场目目 录录一、管线泄漏诊断技术的国内外概况一、管线泄漏诊断技术的国内外概况二、管线泄漏诊断的主要方法二、管线泄漏诊断的主要方法三、如何根据现有情况开展管线泄漏诊断工作三、如何根据现有情况开展管线泄漏诊断工作 v管道长期运行，泄漏时有发生，影响管道平安运输，对环境和人身财产平安造成威胁。须对管道泄漏进行预防及对泄漏进行及时报警和定位。v国外一些兴旺国家从70年代末已经开始对管道泄漏故障进行研究，80年代末进入较有用的商品阶段。v我国对管道泄漏技术的研究起步较晚，在消化汲取国外技术的基础上，也开始逐渐进行现场试验，但由于整套技术还不够完善，目前还未能进入生产运行阶段。一、管线泄漏诊断技术的现状一、管线泄漏诊断技术的现状v由于管道泄漏多样性、复杂性，因此国内外还没有一种简单、快速、精确、可靠、通用的管道泄漏检测方法。v通常检测系统应具有以下基本特征：v灵敏性能检测出从管道渗漏到断裂的全部范围内的泄漏情况，发出正 确的报警提示；v实时性从泄漏开始到检出的时间要短，以便管理人员立刻采取行动，减少损失；v准确性误报警率低，定位精度高。v系统易维护性当系统发生故障时，容易调整。v系统易适应性能适应不同的管道环境、不同的输送介质。v系统性价比高v目前国内外管道的泄漏检测技术基本上可分为两类，一类是基于硬件的方法，另一类是基于软件的方法。v基于硬件的方法是指对泄漏物进行直接检测的方法，也称直接检漏法。v基于软件的方法又称为间接检漏法，是指借助于计算机系统，通过检测由于泄漏造成的影响，如流量、压力、温度等物理参数的变化来判断泄漏的发生及漏点的位置。v目前，国内外管道泄漏诊断方法主要有以下分类：基于硬件基于软件直接观察法管道泄漏溶解法声波法光纤检漏法放射性示踪检漏法电缆阻抗检测法冲气压力带法准分布式光纤检漏多光纤探头遥测法塑料包覆石英光纤传感器检测光纤温度传感器检漏油溶性电缆渗透性电缆分布式传感电缆质量平衡法压力图像法（压力分布法）压点力法压力波检测法实时模型法分段试压法1、管道内检测技术、管道内检测技术2.管道泄漏溶解法3.全线压力图像法4.分段试压法二、管线泄漏诊断的主要方法二、管线泄漏诊断的主要方法v负压波诊断法负压波诊断法 v实时模型诊断法实时模型诊断法 v音波诊断法音波诊断法 v相关分析法相关分析法 v声发射诊断法声发射诊断法 v光纤诊断法光纤诊断法 一、负压波诊断法一、负压波诊断法1、诊断原理、诊断原理 泄漏发生时，由于管道内外的压差，泄漏点处流体迅速流失，压力下降，泄漏点两边的液体由于存在压差而向泄漏点处补充，这一过程依次向上、下游传递，相当于泄漏点处产生了一个以一定速度传播的负压力波（减压波）。只要设置在泄漏点两端或泵站的压力传感器准确捕捉到负压力波，根据压力波的幅值大小和波传播到上下游的时间差就可确定泄漏量和泄漏位置。典型的泄漏负压波信号典型的泄漏负压波信号2、负压波法公式、负压波法公式 压力传感器1 泄漏点 压力传感器2 X L 负压波检漏法原理示意图 泄漏点计算公式：X=(L+at)/2 X：漏点至上游站距离（单位：m）L：上下游站间距离（单位：m）a：水击传播速度，a1200m/s，决定于管壁的弹性和液体的压缩性 t：上下游传感器接收到压力波的时间差（单位：s）下游下游泵站泵站上游上游泵站泵站负压力波传播速度公式负压力波传播速度公式 a:水击压力波速，m/s K:液体弹性系数 ：液体密度 ：管材弹性系数，为管道横截面积增加量，为流体密度变化量 上式表示压力波速与液体的弹性系数K、密度 和管材的弹性A/P 有关。对于刚性管道 0，a ，即无限流体介质中微小扰动的声速3、负压波法装置、负压波法装置压力传感器压力传感器+采集系统采集系统+同步系统同步系统+通迅系统通迅系统+工作站工作站4、负压波诊断法特点、负压波诊断法特点 1 1）工作原理简单，具有较高的响应速度和定位精）工作原理简单，具有较高的响应速度和定位精度，是应用最为广泛的方法。度，是应用最为广泛的方法。2 2）容易受到管道运行工况的影响。泄漏瞬态负压）容易受到管道运行工况的影响。泄漏瞬态负压波较小，容易被噪声淹没，导致难以分辨。波较小，容易被噪声淹没，导致难以分辨。3 3）负压波法检测泄漏依赖泄漏点产生突然的压力）负压波法检测泄漏依赖泄漏点产生突然的压力降，对于缓慢发生的泄漏或已经发生的泄漏，负压降，对于缓慢发生的泄漏或已经发生的泄漏，负压波法一般不能检出，这是其局限性。波法一般不能检出，这是其局限性。5、管线泄漏诊断中的难点、管线泄漏诊断中的难点1 1）泄泄漏漏的的负负压压波波信信号号较较弱弱时时，诊诊断断系系统统需需要要较较高高的的信号采集精度；信号采集精度；2 2）启启停停泵泵的的干干扰扰信信号号较较强强，需需要要干干扰扰信信号号的的剔剔除除方方法；法；3 3）泄泄漏漏信信号号背背景景噪噪声声大大，需需要要特特定定的的降降噪噪方方法法以以突突出负压波拐点；出负压波拐点；4 4）当管线走向复杂时，需修正负压波的速度）当管线走向复杂时，需修正负压波的速度中国石油大学的中国石油大学的PLDS诊断系统诊断系统计算机计算机+双扭环诊断仪双扭环诊断仪+通讯系统通讯系统+传感器传感器+GPS+GPS天线天线PLDS的创新技术的创新技术1 1）基基于于双双扭扭环环(双双RAM)RAM)的的高高速速、不不间间断断数数据据采采集集技技术术，采采频频可可达达330KHZ330KHZ，配配合合多多线线程程调调度度，可可完完成成对小泄漏点的精确捕捉；对小泄漏点的精确捕捉；2 2）奇奇值值分分解解降降噪噪技技术术，可可有有效效地地降降低低、去去除除各各种种干干扰噪声，同时保存微弱的泄漏信号；扰噪声，同时保存微弱的泄漏信号；3 3）多多轮轮次次梯梯度度剔剔除除负负压压波波诊诊断断法法，结结合合模模糊糊自自适适应应平平滑滑网网络络技技术术，可可精精确确提提取取拐拐点点，适适应应不不同同的的管管径，实现准确定位。径，实现准确定位。基于多线程的软件系统组成基于多线程的软件系统组成PLDS系统在线诊断运行界面系统在线诊断运行界面6、PLDS系统的现场工业试验的效果系统的现场工业试验的效果1 1）试验条件及到达的指标）试验条件及到达的指标2 2）试验装置及接线图）试验装置及接线图3 3）对小泄漏数据的捕捉）对小泄漏数据的捕捉4 4）不同泄漏量诊断及数据处理）不同泄漏量诊断及数据处理5 5）用奇值分解对调泵、调阀干扰信号降噪）用奇值分解对调泵、调阀干扰信号降噪6 6）利用地理信息系统进行分情诊断）利用地理信息系统进行分情诊断1）试验条件及已取得的指标）试验条件及已取得的指标 在兰成渝成品油管线的彭州、成都站安装在兰成渝成品油管线的彭州、成都站安装了了PLDSPLDS系统，进行了泄漏模拟实验。以分输的系统，进行了泄漏模拟实验。以分输的方式模拟泄漏的发生，在管线中总流量为方式模拟泄漏的发生，在管线中总流量为457457米米3 3/小时的情况下，分输泄漏量为小时的情况下，分输泄漏量为7 7米米3 3/小时左小时左右（该分输量已是现场流量计所能识别的最小右（该分输量已是现场流量计所能识别的最小分输量），泄漏识别量为分输量），泄漏识别量为7/4571.5%7/4571.5%；同时，；同时，定位精度也在定位精度也在1.5%1.5%以内。以内。2）兰成渝成品油管线的）兰成渝成品油管线的PLDS装置图装置图计算机计算机+双扭环诊断仪双扭环诊断仪+通讯系统通讯系统+传感器传感器+GPS+GPS天线天线兰成渝成品油管线的压力传感器接口兰成渝成品油管线的压力传感器接口东北输油局管线东北输油局管线PLDS系统的装置图系统的装置图 东北输油局管线的压力传感器安装位置东北输油局管线的压力传感器安装位置管线线泄漏诊断的实验场地全景管线线泄漏诊断的实验场地全景 3）兰成渝管线泄漏发生时）兰成渝管线泄漏发生时A站检测到站检测到的负压波信号的负压波信号兰成渝管线泄漏发生时兰成渝管线泄漏发生时B站检测到的站检测到的负压波信号负压波信号诊断系统捕捉到的小泄漏信号诊断系统捕捉到的小泄漏信号小泄漏信号小泄漏诊断结果小泄漏诊断结果 从图中可以看出，小泄漏信号的开始从图中可以看出，小泄漏信号的开始期在期在28422842毫秒之间，而特征拐点只有毫秒之间，而特征拐点只有1 1毫毫秒之左右，在这个时间内，秒之左右，在这个时间内，PLDSPLDS诊断系统诊断系统用用1010个点对特征拐点信号进行了采集，可个点对特征拐点信号进行了采集，可以非常精确地捕捉到泄漏发生的时刻。以非常精确地捕捉到泄漏发生的时刻。4）泄漏量为）泄漏量为7m3/H的泄漏压力信号的泄漏压力信号 泄漏量为泄漏量为30m3/H的泄漏压力信号的泄漏压力信号 泄漏量为泄漏量为50m3/H的泄漏压力信号的泄漏压力信号 上游站点含有干扰噪声泄漏信号上游站点含有干扰噪声泄漏信号压力波动大，拐点难以提取上游站点奇异值分解降噪后的泄漏信号上游站点奇异值分解降噪后的泄漏信号降噪后，突出了拐点，易于提取下游站点含有干扰噪声泄漏信号下游站点含有干扰噪声泄漏信号压力波动大，拐点难以提取下游站点奇异值分解降噪后的泄漏信号下游站点奇异值分解降噪后的泄漏信号降噪后，突出了拐点，易于提取5）停泵负压波干扰信号的识别）停泵负压波干扰信号的识别 停泵2停泵1停泵尾波启泵正压波干扰信号的识别启泵正压波干扰信号的识别 启泵波前沿启泵正压波启泵及正常压力波动干扰信号的识别启泵及正常压力波动干扰信号的识别 启泵尾波正常运行压力波动兰成渝管线泄漏诊断典型结果兰成渝管线泄漏诊断典型结果东北输油局管线泄漏诊断典型结果东北输油局管线泄漏诊断典型结果6）泄漏诊断地理信息系统泄漏诊断地理信息系统 PLDS的数据查看模块的数据查看模块PLDS的泄漏诊断模块的泄漏诊断模块PLDS的泄漏点标记模块的泄漏点标记模块泄漏点PLDS的局部放大模块的局部放大模块演讲完毕，谢谢观看！