油气管道泄漏检测技术概述.pdf

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1、第 4 6卷第 5期 2 0 0 9年 1 0月 化工设备与管道 P R O C E S S E Q U I P ME N T P I P I N G Vo 1 4 6 No 5 0c t 2o o9 油气管道泄漏检测技术概述 郑志伟 ， 刘丽川 ， 刘鎏 ， 刘正凡 ( 1 后勤工程学院研究生管理大队， 重庆4 0 0 0 1 6 ； 2 后勤工程学院军事供油工程系， 重庆4 0 0 0 1 6 ； 3 中国人民解放军 7 8 4 7 9部队， 成都6 1 0 0 8 3 ) 摘要：油气管道泄漏将造成 巨大的经济损失和环境污染， 因此， 研究并选择合适的油气管道泄漏检测技术尤为重 要。总结

2、了国内外油气管道泄漏检测与定位的一些技术， 以及各种方法的原理与优缺点， 并对存在的问题和发展 方 向进 行 了说 明 。 关键词 ：油气管道 ； 泄漏； 检测技 术 中图分类号 ： T Q 0 5 0 1 文献标识码 ：A 文章编号 ： 1 0 0 9 3 2 8 1 ( 2 0 0 9 ) 0 5 - 0 0 4 1 - 0 6 Br i e f St a t e me nt o f Le a k a g e De t e c t i o n Te c h ni q u e f o r Oi l - g a s Pi pe l i ne ZHENG Zh i - we i ，LI L T

3、Li c hua n ，LI U Li u ，LI U Zhe ng f an。 ( J ， 2 L o g i s t i c s E n g i n e e r i n g I n s t i t u t e ， C h o n g q i n g 4 0 0 0 1 6 ，C h i n a ； 3 U n i t 7 8 4 7 9 o fP ， C h e n g d u 6 1 0 0 8 3 ，C h i n a ) Ab s t r a c t ：T h e l e a k a g e o c c u r r e d i n o i l g a s p i p e l i n

4、e wi l l ma k e h u g e e c o n o mi c l o s s a n d e n v i r o n me n t a l p o l l u t i o n T h u s ，i t i s v e r y i m p o r t a n t t o s t u d y a n d s e l e c t a p p r o p ria t e l e a k a g e d e t e c t i v e t e c h n i q u e f o r o i lg a s p i p e l i n e I n t h i s a r t i c l es

5、 o me l e a k a g e d e t e c t i v e a n d fi x a t i o n t e c h n i q u e s for o i l g a s p i p e l i n e i n C h i n a a n d a t a b r o a d a s we l l a s t h e i r me c h a n i s ms ，d i s a d v a n t a g e s a n d a d v a n t a g e s w e r e s u mma r i z e d A t t h e s a me t i me s ，t h

6、e e x i s t e d p r o b l e ms a n d p o s s i b l e d e v e l o p me n t d i r e c t i o n s w e r e a l s o i n d i c a t e d Ke y wo r d s： o i l g a s p i pe l i ne；l e a k a g e；de t e c t i v e t e c h ni q ue 油气管道运输在 国民经济 中占有重要 的地位 ， 而管道泄漏危害严重 ， 将造成 巨大的经济损失和环 境污染。文 中按照有 、 无数学模型分别总结概述 了 国内外油气管

7、道泄漏检测与定位的一些技术和各种 方法的原理及优缺点 ， 并说 明了应注意的问题 和发 展方向。 1 基于无模型的管道泄漏检测方法 基于无模 型的管道泄漏检测方法主要有 ： 负压 波法 、 音波 法 、 压力点分 析法 、 声发 射法 、 超 声导波法 、 光纤泄漏检测 法 、 统计分 析法和其他 方法等 。 1 1 负压 波法 负压波 检测法是一种声 学方法。在 泄漏发 生 时， 泄漏处因为物体物质损失产生压力突降 ， 这个瞬 时的压力下降作用在流体介质上 ， 就作 为减压波源 通过流体介质向泄漏点的上下游以声速传播。以泄 漏前的压力作为参考标准 ， 泄漏时产生的减压波就 称为负压波。基本原

8、理如下： 在管道首末两端各安 装一个压力变送器 A和 B， 泄漏产生的负压波传播 到 A点 、 B点 的时间分别 为 t 、 t ， 接受信号 时间差 为 ， 负压波传播的速度为 c ， 液体的流速为 ， 管道 长为 ， A、 B点距泄漏点的距离分别为 、 L ： ( 并假 设 L L ) ， 管道泄漏如示意图 1 。 图 1 负压波泄漏检测技术的定位原理 收稿 日期 ： 2 0 0 9 - 0 8 - 2 0 作者简 介 ： 郑 志伟 ( 1 9 8 3 一 ) ， 男 ， 湖北武汉人 ， 后勤工程 学院研究生 管理大队在读研究生 。主要从事油气储存技术与装 备研 究 。 4 2 化工设备与

9、管道 第4 6卷第5期 管道泄漏位置计算为 ： 一 ： A t ( 1 ) 一 = ( ) C 一 C + 求解得到 。 = 一 ( c 一 )+( c 一 ) A t ( 2 ) 负压波在原油管道中的传播速度约为 1 2 0 0 m s ， 在气体管道 中约为 3 2 0 m s j 。负压波传播速度 远远大于液体流速。所以式 ( 2 ) 中的 可以忽略不 计。简化定位公式为： = ( 3 ) 实际中， 负压波的传播速度是受液体的弹性 、 密 度 、 管材弹性以及温度等因素的影响而时刻变化 ， 因 此准确计算负压波速将是定位准确的关键 。 1 2音波法 油气管道发生泄漏时， 管道压力平衡遭到

10、破坏 ， 造成系统流体弹性力量的释放， 引起瞬间音波振荡。 音波属于连续声发射信号 ， 实际成分由次声波、 声波 和超声波组成 ， 但绝大多数是相对高频部分 ( 1 7 5 7 5 0 k H z ) 。高频部分在管道纵向衰减很快 ， 低频部 分能够进行长距离传播， 故音波法在管道中的应用主 要是检测次声波低频信号。音波法泄漏检测技术定 位公式与负压波法相同， 主要不同在于传感器( 感测 信号) 和波速确定的难易程度上。对于经过地形复杂 的管道， 音波波速不易准确算出， 同时信噪比很低， 如 何进行较好地降噪处理也是一个难点。音波法检测 原理如图2所示。该定位法在新疆油田管道泄漏 问 题上得到

11、了较好的应用， 具体参阅文献 6 。 图 2 音波法渗漏检测技术定 位原理 1 3 压力点分析法 压力点分析法可用于气体、 液体 的多相流管道 的检测。该方法是在站场或干线某位置上安装一个 压力传感器 ， 泄漏时漏点产生的负压波向检测点传 播 ， 引起该点压力 ( 或流量 ) 参数变化 ， 分析 比较检 测点数据与正常工况的数据 ， 可检测到泄漏。由负 压波的传播速度和到达 检测点 的时间进行漏点定 位。美 国谢 夫 隆管道 公 司将 P P A方 法作 为管线 S C A D A系统 的一部 分 ， 得到 了较 好 的试 验效 果 ： P P A方法 能在 1 0 m i n内确定 1 8

12、9 2 5 I Mm i n的漏 失 J 。压力点分析法要求捕捉初漏的瞬间信息， 所 以不能检测微漏。 1 4超声 导波法 当超声波在管道介质中传播时， 将会在界面来 回反射 ， 产生复杂 的波形转换 以及相互干涉。这种 经过介质边界制导传播的超声波称为超声导波。该 法的优点是可以对各种 管道进行长距 离一 次性检 测 ， 同时能对管道整个截面的缺陷进行检测。在现 有的管道导波检测 中， 所使用的传感器主要包括压 电式 、 磁致伸缩式 、 脉冲激光式等。 1 5 声发射技术法 当管道发生泄漏时 ， 流体通过裂纹或者腐蚀孑 L 向外喷射形成声源， 通过与管道的相互作用 ， 声源向 外辐射能量形成

13、声波 ， 声发射装置接受到声发射信 号 ， 接受换能器的电压发生 明显变化。- 通过采集若 干个泄漏点 电压变化量 ， 拟合出泄漏点与电压变化 量的关系曲线 ， 并求 出曲线对应的函数表达式。用 此方法可以根据接受换能器上检测仪表电压的变化 立即发现泄漏 ， 进而根据拟合曲线 的表达式实现泄 漏点的定位。该方法在气体管道泄漏检测上具有可 行性 ， 参阅文献 7 。 1 6 光纤泄漏检测法 基于光纤传感器的渗漏检测技术是近来发展的 热点 ， 也是在管道监控系统 中极具应用潜力的技术。 该方法的原理是： 应用光纤的应力或传导涂层的特 性 ， 当管道壁上的传导涂层被破坏后 ， 阴极保护检测 可以探测

14、到这一变化。光纤张力检测利用的是置于 管道周围的光纤应力的改变导致光信号的变化。土 壤的压缩或者波动将改变光纤的传输特性。 光纤检漏法包括分布式光纤检漏法 、 多光纤探 头遥测法 、 塑料包覆石英( P C S ) 光纤传感器检漏 、 光 2 0 0 9年 1 0月 郑志伟， 等 油气管道泄漏检测技术概述 4 3 纤温度传感器检漏。分布式光纤检漏法 发展较成 熟 ， 未来可以实现利用一根或几根光纤对管道内介 质的温度 、 压力 、 流量 、 管壁应力进行分布式 在线测 量。光纤检漏的优 点是能检测出微小 的泄漏 ， 缺点 是成本高 ， 必须靠近泄漏位置检测 ， 对于已建好 的管 道系统要重新铺

15、设光纤 。 1 7 统计分析法 管道一旦发生泄漏 ， 压力和流量都会发生变化 ( 压力会下降 ， 进 出口处的流量会 产生偏差 ) ， 原管 道压力和流量满足的关 系就不再成立 ， 这就是基于 统计分析法的基本原理。该方法采用一种“ 顺序概 率测试” 假设检验 的统计分析方法序贯概率 比 检验法 J ， 从实际测量到的流量和压力信号 中实时 计算泄漏发生的置信概率 。在实际统计时 ， 输入和 输 出的质量流通过流量变化来平衡 。在输入 的流量 和压力均值与输出的流量和压力均值之间会有一定 的偏差 ， 但大多数偏差在可以接受的范围之 内， 只有 一小部分偏差是真正的异常。通过计算标准偏差和 检验

16、零假设 ， 对偏差的显著性进行检验 ， 来判断是否 出现故障。泄漏发生后， 采用最小二乘算法进行定 位。该方法的优点是不需要建立管道模型 ， 计算量 比较小 ， 误报警率低 ， 对工况条件变化的适应能力非 常好 。其缺点是对气体管道 泄漏的响应 时间 比较 慢 ， 而且需要流量信号。 1 8其他无模型方法 ( 1 )直接观察法。该方法指的是有经验 的工作 人员用肉眼观察 、 闻气味 、 听声音查出泄漏 的位置 ， 或用专 门训 练 过 的动 物通 过 辨识 气 味 确认 泄 漏 位置。 ( 2 )检漏电缆法。检漏 电缆法多用于液态烃类 燃料的泄漏检测。电缆与管道平行铺设 ， 当泄漏 的 烃类物

17、质渗入电缆后 ， 会 引起 电缆特性的变化进而 达到检测渗漏 的目的。该方法能够快速而准确地检 测管道的微小泄漏 及其泄漏位置 ， 但其与光纤检测 法类似必须沿管道铺设 ， 施工不方便 ， 且发生一次泄 漏后 ， 电缆受污染 ， 在以后的使用中极易造成信号混 乱， 影响检测精度 。目前研制的有油溶性电缆 、 渗透 性电缆 、 分布式传感电缆。 ( 3 )示踪剂检测法。该技术是将放射性标记物 ( 碘或溴) 加入 管道 内， 经过泄漏处时 ， 示踪剂漏 出 附着于泥土中， 采用示踪剂检漏 仪在管道 内部或地 表沿线检测 ， 记录漏出示踪元素的放射性数据， 根据 记录曲线 ， 可找出渗漏部位。该方法

18、能够快速检测 到微量渗漏 ， 并可确定泄漏点。 ( 4 )探地雷达法。探地雷达( G P R) 将脉冲发射 到地下介质 中， 通过接受 反射信号探测地下 目标 。 当管道发生泄漏时 ， 管道周 围介质的电介质发生变 化 ， 根据对时域波形的处理就可 以检测 出管道是否 发生了泄漏。 2 基于有模型的管道泄漏检测方法 基于有模型的管道泄漏检测方法 主要有 ： 瞬变 流模型法 、 模式识别法口 、 模块化神经网络法 、 状态估计法 J 、 压力梯 度法 、 基 于动态体积或质 量 平衡原理检测法等 。 2 1 瞬变流模型法 管道输送能力发生变化 ( 流量变化) 的过程中， 会在管 内引起瞬变流动

19、， 产生 瞬变压力和压力波 。 该方法是通过对管道输送介质的这种状态变化进行 实时数值模拟 ， 建立的数学模型参数有 ： 瞬时流量 、 瞬时压力 、 瞬时温度等。通过计算机技术处理 ， 再根 据计算值和测量值的偏差检测渗漏。该方法适用于 大泄漏 的判断 ， 对 于小 泄漏检测不够灵 敏 ， 已经在 S C A D A系统上得到应用 。 2 2 模 式 识别 法 基于模式识别的方法原理是通过对泄漏产生的 瞬态负压波进行特征提取和结构模式识别 ， 以此进 行泄漏检测。泄漏引发的负压 波与调泵 、 调 阀等引 发 的负压波波形特征有相当大 的区别 ， 采用模式识 别 的方法对管道负压波进行描述 ，

20、从 而建立管道负 压波形机构模式 的分类系统 ， 用于区别管道正常调 节状态和泄漏状态 ， 可 以有效地降低管道泄漏的漏 报率和误报率 ， 提高泄漏检测系统的准确性。另外 ， 基于模式识别的方法是基于分段积分算法的瞬态负 压波结构模式识别 ， 经此算法处理后的负压波序列 ， 去除了干扰 ， 突出 了特 征信 息， 具 有高效 、 快 速的 特点 。 2 3模块化神经网络法 由于有关管道泄漏 的未知因素很多 ， 常规数学 模型存在较大困难 。人工神经网络能够运用 自适应 能力学习管道的各 种工况 ， 对管道运行状态进行分 类识别 ， 是一种基于经验的类似人类认知过程的方 4 4 化工设备与管道

21、第 4 6卷第 5期 法。其中， 模块 化神经 网络不 同于前馈 神经 网络 ( B P ) ， 它更切合实际 ， 是根据背景噪声随管道状态 的变化而变化的客观情况来建立 自适应动态背景噪 声环境的。其模型如图3所示。 正常 异常 正常 异常 正常， 异常 未知 图3 模块化神经网络 其中， 初始模块用于已知环境 ， 补充模块用于未 知环境。网络的输入信息为声音的功率谱， 输出为 诊断结果。当输 出结果为正常或异常时， 网络诊断 结果与模块输 出一致 。如果不能判断是否正常时， 则功率谱信号将在补充模块进行分析 ， 依次类推。 如果最后一个模块输出依然是未知状态， 则网络诊 断结果就显示为未知

22、， 而不进行强制分类判断。该 方法优点是能适应变化的噪声环境， 识别准确 ； 缺点 是基于人工神经网络的检漏法 目前还处于离线识别 状态， 仍处于试验阶段 ， 还有许多需要解决的问题。 2 4 基于管道热力综合模型的压力梯度法 压力梯度法原理 ： 当管道正常输送时， 站间管道 的压力坡降呈斜直线， 当发生泄漏时 ， 漏点前后的压 力坡降呈折线状 ， 折点即为泄漏点， 据此可算出实际 泄漏位置。实际中沿线压力梯度呈非线性分布 ， 传 统压力梯度法的定位精度较差。国内学者针对此问 题 ， 建立了反映管道沿程热力变化的水力和热力综 合模型， 找到更能反映实际情况 的非线性压力梯度 分布规律 ， 进行

23、泄漏定位。此方法对原油 ( 或其他 流体) 在黏度 、 密度 、 比热容等特性方面随着沿程温 度下降有较大变化 的管道显示 出很大 的优越性 ， 但 该方法需要流量信号 ， 而且需要建立较复杂 的数学 模型， 计算量较大 。 2 5 状态估计法 该方法根据质量平衡方程 、 动量平衡方程 、 能量 平衡方程及状态方程等机理建模 ， 得到一个非线性 的分布式参数系统模型 ， 通常可采用差分法或特征 线法等方法将其线性化。设计状态估计器对系统状 态进行估计， 将估计值作为泄漏检测的依据， 这就是 基于状态估计的方法的基本原理。其中估计器可以 是观测器 ， 也可以是 K a l m a n滤波器。根据

24、建立模型 的方法 ， 状态估计法可分为不包括故 障的模 型法和 包含故障的模型法。 2 5 1 不包含故障的模型法 基本思路是： 建立管道模型并设计估计器 ， 模型 中不含有泄漏的信息。当泄漏发生时， 模型估计值 与实际测量值将产生残差 ， 可用残差信号来进行检 测定位 。 2 5 2 包含故障的模型法 基本思路是 ： 建立管道模型时预先假设管道有 几处指定的位置发生了泄漏 ， 通过对系统 的状态估 计得到这几个预先假设的泄漏点的泄漏量估计值， 运用适 当的判别准则便可进行泄漏检测和定位 。该 方法在长 9 0 k m、 内径 7 8 5 m m的气体管道上， 在 8 0 m i n内可检测出

25、 2 的泄漏量 ， 并在 1 0 0 m i n内完成 定位 ， 定位精度较高。但 当实际泄漏点不处于指定 泄漏点之间时 ， 定位公式将无法使用。对于气体管 道 ， 检测速度相对较慢 ， 仍需设置流量计。 2 6 基于动态体积或质量平衡原理检测法 动态质量平衡原理是对于一条输送一种或多种 石油产品的管道 ， 在一段时间内 ， 流量计测量到的管 道人 口流量可能不等于管道的出口流量， 这种差异 归因于流量测量误差和对管道 中油品存余量变化的 估计 ， 根据动态质量平衡原理 ， 考虑压力 温度 多重 黏性参数变化的影响， 建立模型进行动态质量平衡 计算 。最后通过计算出来的结果与某一设定的阙值 相

26、 比较来判断是否发生泄漏。 该方法是一种重要 的实用检测方法 ， 也是 当代 许多新建管道泄漏检测技术的基础。国外管道运营 公司最普遍的做法就是连续测量管道人 口和出口的 流量， 应用动态质量平衡计算法监测管道 ， 以确定管 道是否发生泄漏。 该方法设定合适的管道泄漏阙值非常困难 ， 阙值 设定过低， 管道检漏系统很容易发生误报警； 阙值设定 过高 ， 管道检漏系统的灵敏度和准确性很低 ， 往往是 比 较大的管道泄漏已经发生而检漏系统仍不会报警。 3 结束语 3 1 各种管道泄漏检测方法的分析比较 各种管道泄漏检测方法的分析比较见表 1 。 2 0 0 9年 1 0月 郑志伟， 等 油气管道泄

27、漏检测技术概述 4 5 负压波法 方法灵敏度高 ， 无需建立数 学模型 ， 原理简单 ， 液体长输 管道中应 用很广 。 音波法 原理简单 ， 灵敏度高 ， 定位准确 。 压力点分析法 超声导波法 声 发射技术法 负压波速受介质、 管材、 温度等因素影响较大， 波速计算 还不够精确 。 对 于地形复杂管 道 ， 音 波速不 易 准确计算 出； 信 号 的信 噪比较低 ， 如何进行降噪处理是一难点。 可用于气液多相 流管道检测 ， 灵敏度高。 需要初漏瞬间信息 ， 不能检测微漏。 能对管道长距离一次检测和对管道截面缺陷进行检测。 对传感器的要求较高。 响应速度快 ， 接受 换能 器 成本 低 、

28、 功耗 小 ， 记 录连 续 的 A E信号较强 ， 具有较高的灵敏度 。 光纤泄漏检测 法 检测出微 小的泄漏 。 统计分析法 直接观察法 检漏 电缆法 示踪剂检测法 探地雷达法 瞬变流模型法 模式识别法 模块化神经网络法 管道热力综合模 型 的压力梯度法 不需要建立管道模 型， 计算 量 比较小 ， 误报警 率低 ， 对工 况条件变化的适 应能力非 常好 。 无需昂贵的设备 ， 检测 内容简单 。 能准确检测管道微 小泄漏及其泄漏位置 。 能够快速检测处微量渗漏并确定泄漏点 。 对大体积的管道进行非接 触式检测灵 敏度高 ， 原理上具 有可行性 。 目前对气体管道泄漏检测具有 较高 的灵

29、敏度 ， 液体 管道 的检测技术有待进一步提高 。 成本高 ， 必须靠近泄 漏位 置检 测 ， 对 于 已建好 的管道 系 统要重新铺设光纤。 对气体管道 泄漏 的 响应 时 间 比较慢 ， 而 且需 要 流量 信 号 。 主要依赖经验 ， 无法对管道进行连续检测 ， 灵敏性较差 。 电缆易受污染， 造成信号混乱， 重新更换工程量大。 泄漏物对环境存在污染 。 不适合较细 的管道 ， 管道周 围地 质特性 的突变也是应 用 的难点 。 适用于大泄漏的判 断， 已经在 S C A D A系统上得到应用 。 小泄漏检测不够灵敏 。 孽 氅 要 道 泄 漏 的 漏 报 率 和 误 报 率 ， 提 高

30、 泄 漏 检 测必 须 针 对 瞬 态 负 压 波 的 特 征 提 取 。 系 统 的 准 确 性 。 一一 能适应变化的噪声环境 ， 识别准确 。 目前还处于离线识别状态 ， 仍处于试验阶段。 对原油管道显示 出很高 的优越性 。 状态估计法 定位精度较高。 需要流量信号 ， 需要较复杂的数学模型 ， 计算量较大 。 泄漏点不处于指定泄漏点之间时， 定位公式将无 法使用， 对 于气体管道 ， 检测速度相对较慢， 仍需设置流量计。 霎 量 平 原 理 简 单 ，适 用 许 多 新 建 管 道 的 泄 漏 检 测 。 设 定 合 适 的 管 道 泄 漏 阙 值 非 常 困 难 。 3 2 管道泄

31、漏检测技术存在的问题和发展方向 管道泄漏检测技术存在的主要 问题是管道微小 泄漏 的检测 ， 技术上还需要发展改进。泄漏检测的 响应速度 、 系统鲁棒性和可靠性 、 泄漏检测定位精度 和系统成本之间的关系还没有很好地得到解决。单 一的检漏方法很难满足现场的不同管道工况条件的 需要 ， 对各种方法需要做适 当的权衡和取舍 ， 最后选 定最优解决方案。 管道泄漏检? 贝 0 技术可以从几个方面发展 ： ( 1 )自适应滤波技术 。进行信号背景噪声处理， 提取有用信号。国内付丽u 在这方面已有研究。 ( 2 )虚拟仪器技术。综合各种不同的泄漏检测 方法 ， 开发不同的测试和分析软件模块 ， 构成 以

32、计算 机为核心的综合监控系统 。 ( 3 )发展极具潜力的泄漏检测方法和改进现有 的成熟技术 ， 例如发展光纤传感器检测技术 ， 改进负 压波 、 瞬变流模型等技术 。夏海波 等人将 G P S时 间标签法充实到负压波技术 中， 使负压波的定位精 度提高了近 3倍 。 随着新型高效管道泄漏检测 与定位技术 的发 展 ， 管道泄漏问题定将会得到较好地解决 ， 能更好地 保护和改善环境 ， 保障人们生命财产安全， 提高经济 效益 。 2 3 参 考 文 献 郝明武 ， 史学武 油气 管道泄 漏检测技术 J 管道技 术与设 备 ， 2 0 0 8 ( 5 ) ： 2 1 - 2 2 L o t h

33、J， Mo r r i s G J ， P a l me r G M T e c h n o l o g y a s s e s s me n t o f o n l i n e a c o u s t ic mo n i t o r i n g f o r l e a k s i n f r i n g e r me n t s i n u n d e r g r o u n d n a t u r al g a s t r a n s mi s s i o n l i n e s M U S A： We s t V i r g i n i a Un i v e r s i t y ， 2

34、o0 3 王效东 ， 黄坤 ， 朱小 华 ， 等 油 气管道 泄漏检测 技术发 展现状 J 管道技术与设 备 ， 2 0 0 8 ( 1 )： 2 4 - 2 6 ( 下转第4 8页) 4 8 化工设备与管道 第 4 6卷第 5期 三 ：至 三 三! l 图 4 纵剖面总压力等值线 图 5 、 图6分别是改进后三通出 口的速度 和压 力等值线图， 从图中可以看出由于入 口 1 ( i n l e t 1 ) 均 匀来流速度大， 使得截面右侧速度和压力值 比其他 部位略大 ， 但整个出 口的速度和压力分布都是 比较 稳定， 满足了工程要求。 C o n to u r s o f V e l o

35、c it y “ Ma g n i tu d e r m s ) A p r 1 8 2 0 0 9 1 翌 ： i 型 整 1 2 图 5出口速度分布 4结论 急弯管道中的湍流运动很复杂 ， 目前有很多学 者对急弯管道中的湍流及二次流做过模拟研究 ， 都 取得 了较好 的效果。在实际工程应用 中， 如何改善 流体机械设备进 口管道的流场 ， 运用流体分析软件 对管道的设计进行指导 ， 也是非常必要 的。传统的 管道设计方法不能够清楚掌握复杂管道中流场分布 情况 ， 不能得出系统管道中的压力损失值。本文利 用 F L U E N T软件对优化后的三通管道内湍流进行了 模拟， 得出了速度 、 压

36、力在流动过程中的变化矢量图 和等值线图。经过计算和实际工程中的应用、 测量 ， 这种三通能很好地改善气流分布的均匀性 ， 为工业 管道设计与制造提供了参考依据。 2 3 4 5 6 7 8 9 l C o n t o u r s o f T o t a l P r e s s u r e ( p a s c a 1 ) Ap r 1 8 ， 2 0 0 9 l I F L U E N T 6 t C 3 d , s e g r e g a t e d , s k e ) 1 0 图 6出口压力分布 参 考 文 献 T AY L OR AMKP， WHI TEL AW J H， Y I ANNE

37、S K I S M， Cu e d d u e t s wi t h s t r o n g s e c o n d a r y mo t i o n： v e l o c i t y me a s u r e me n t s o f d e v e l o p i n g l a mi n a r a n d t u r b u l e n t fl o w ， J o u r n a l o f F l u i d s E n g i n e e r i n g J ， 1 9 8 2 ( 1 0 4 ) ： 3 5 0 3 5 9 段鹏文 ， 杨新乐 ， 李惟慷 A N S YS在除尘

38、管道内流场分析的应 用 J 煤矿机械， 2 0 0 4 ( 7 ) ： 1 0 6 1 0 7 王福军 计算流体动力学分析 C F D软件原理与应用 M 北 京： 清华大学出版社 ， 2 0 0 4 吴德明 实用计算流体力学基础 M 哈尔滨： 哈尔滨工程大 学出版社 ， 2 0 0 6 F l u e n t I n c F L U E N T u s e r g g u i d e Z F l u e n t I n c 2 0 0 6 - 0 9 - 2 0， P e n n ， U S A 丁珏 ， 翁 培奋 复 杂弯 曲管道 内流体 流动特 性 的研究 D 2 0 0 3空气动力学前沿

39、研究论文集 ， 北京 徐志华 除尘系统 中通风管道设计应注意的几个问题 J 工 业安全 与环保 ， 1 9 9 5 M Mo h i t p o r H G o l s h a n A Mu r r a y 管道设计与施工实用方 法 M 吴宏译 北京 ： 石油工业出版社 ， 2 0 0 4 杨康 ， 刘吉普， 马雯波 基于 F l u e n t 软件 的 T型三通管湍流数 值模拟 J 化工装备与技术， 2 0 0 8 ， 2 9 ( 4 ) ： 3 3 - 3 6 张新育 ， 沈珞婵 ， 樊 建人 ， 等 方截 面弯管 加导流板 时湍流二 次流数值模拟 J 浙江大学学报( 自 然科学版) ，

40、 1 9 9 6 ( 上接第 4 5页) 4 S i q u e i r a M H s ， G a t t s C E N D a S i l v a R R e t T h e u s e o g u l t r a s o n i c g u i d e d w a v e s a n d w a v e l e t s a n a l y s i s i n p i p e i n s p e c t i o n J Ul t r a s o n i c s， 2 0 0 4， 41 ： 7 8 5- 7 9 7 5 肖智光 ， 吴嗣跃 ， 薛小红 管道泄漏检测技术应用分析 J 管 道

41、技术与设备 ， 2 0 0 9 ( 2 ) ： 2 3 - 2 6 6 唐洪， 孟宏达 音波管道泄漏 检测系统在 新疆油 田的应用现 状 J ， 管道技术 与设备 ， 2 0 0 8 ( 5 ) ： 2 3 - 2 4 7 陈志刚 声 发射 技术 在泄漏 检测 中 的应用 J 无损 检测 ， 2 0 0 8 ， 3 0 ( 6 ) ： 3 6 6 - 3 6 8 8 崔谦 ， 勒世久 ， 王立坤 ， 等 基 于序贯检验 的管道泄 漏检测方 9 1 O 1 2 1 3 法 J 石油学报 ， 2 0 0 5 ， 2 6 ( 4) ： 1 2 3 1 2 6 李文军 ， 王学 英 油 气 管道 泄漏

42、 与定位 技 术 的现状 与展 望 J 炼油技术与工 程， 2 0 0 5， 3 5 ( 9 ) ： 4 9 - 5 2 Ko t a n i KD e t e c t i o n o f g a s l e a k a g e s o u n d u s i n g mo d u l a r n e u r a l n e t w o r k s f o r u n k n o w n e n v i r o m e n t s J N e u r o c o m p u t i n g ， 2 0 0 4， 6 2： 4 0 0- 4 2 7 朱芸 天然气长输管道泄漏检测与定位方法研究 M 兰州： 兰州理工大学 2 0 0 5 付丽， 崔厚玺， 范晓静 基于自适应滤波技术的管道泄漏检测 方法 J 管道技术 与设备 ， 2 0 0 9( 1 ) ： 2 2 - 2 4 夏海波 基于 G P S时间标签的管道泄漏定位方法 J 计算机 测量与控制 ， 2 0 0 3， l 1 ( 3 ) ： 1 6 1 1 7 6 t l ； ， O O O O 0O O O O 0 0 0 O 00 0 OO O O B篮如 “ Bn魄 鳃 蚪 _ 箨 器蕤 菇銎 I 黜 溜 _ 霸瓣 鼗 蘩 嚣翟 0 0OO300 00口。 。000O “ “ 三H n 嘶 眦毗 _ 鞠 黎辩一