[发明专利]一种基于负压波法和流量趋势法的输油管道泄漏监测方法

权利要求书

1.一种基于负压波法和流量趋势法的输油管道泄漏监测方法，其特征在于：该方法设置系统监测终端、数据采集单元及通讯单元、现场仪表及监测系统软件；现场仪表包括流量计及压力变送器，在出站流量计出口管道安装两台压力变送器，且压力变送器间管道长度大于等于20米，在进站流量计前进口管道安装两台压力变送器，且压力变送器间管道长度大于等于20米；在进、 出站安装数据采集单元，数据采集单元实时采集站点双压力、流量数据，进行预处理；在进、出站安装通讯单元将数据采集单元处理后数据封包并传送至系统监测终端；系统监测终端将进、出站 的数据进行存储、分析判断及报警定位人际交互；

所述泄漏监测系统软件接收通讯单元传输数据，进行数据存储、显示、计算分析并提供人际交互，对泄漏等异常情况给出报警提示及定位信息，监测系统软件对进、出站双压力及流量各条件分别判断，包括以下步骤：

1)当判断两站压力均为远站端压力变送器先下降而后近站端压力下降，可判定下降来源为站间扰动时，等待流量判断条件，如输出站瞬时流量上升，接收站瞬时流量下降，输出、接收站产生输差，则可判定为站间管道泄漏，给出报警提示，并通过两站间压力变化时间差通过公式计算泄漏位置；

2)当判断两站压力变化为一站近站端先下降、而后远站端下降，另一站为远站端压力先下降、而后近站端压力再下降，等待流量判断条件，若输出站瞬时流量上升，接收站瞬时流量下降，输出、接收站产生输差，则可判定为站点内倒联通流程，给出站点内操作提示；

所述负压波法包括以下步骤：

步骤A、当液体输送管道发生泄漏时，泄漏处由于管道内外的压差，使泄漏处的压力突降，泄漏处周围的液体由于压差的存在向泄漏处补充，在管道内产生负压波动，这一过程从泄漏点向上、下游传播，并以指数律衰减，逐渐归于平静，这种压降和正常压力波动不同，具有比较陡峭的前沿；

步骤B、管道两端的压力传感器接收管道的瞬变压力信息，而判断泄漏的发生，通过测量泄漏时产生的瞬时压力波到达上游、下游两端的时间差和管道内的压力波的传播速度计算出泄漏点的位置；

步骤C、负压波的传播规律跟管道内的声音、水击波相同，其速度取决于管壁的弹性和液体的压缩性；

步骤D、系统根据压力响应的时间差、管道长度、压力传播速度，建立基本的数学理论模型；

步骤E、系统根据管道物理参数、被输介质的理化性质以及温度衰减等因素对压力波的传递速度造成的衰减变化，进行了必要的补偿和修正，根据公式可计算出泄漏点位置，其中，管道长度L、压力波传递速度V、流速V’，t1－t2为首、末站压力反应时间差，瞬时传播速度是介质粘度、密度、管道管径、弹性模量的函数。

2.根据权利要求1所述的一种基于负压波法和流量趋势法的输油管道泄漏监测方法，其特征在于：所述步骤E采用小波变换或相关分析、基于随机变量之间差异程度的信息测度检测等方法对压力信号进行处理。

3.根据权利要求1所述的一种基于负压波法和流量趋势法的输油管道泄漏监测方法，其特征在于：所述步骤C中的负压波的速度为1000～1200m/s，频率范围0.2～20kHz。

4.根据权利要求1所述的一种基于负压波法和流量趋势法的输油管道泄漏监测方法，其特征在于：所述流量趋势法为：管道在正常运行状态下，管道输入和输出流量基本趋于稳定，当发生泄漏时管道内流量平衡被打破，输出流量多于接收流量产生输差，同时两端瞬时流量发生相应变化，输出端流量上升、接收端流量下降，该变化趋势可作为泄漏判断条件；该条件不具备唯一性，在末端开联通部分介质不通过流量计时，一端或两端无流量计时，末端动作阀门产生该趋势变化，采用双压力法解决。

5.根据权利要求1所述的一种基于负压波法和流量趋势法的输油管道泄漏监测方法，其特征在于：所述系统监测终端包括终端处理系统连接通讯单元，且所述通讯单元连接数据采集RTU；所述数据采集RTU连接隔离栅、智能总线转换器和专用信号处理器，且其中一个隔离栅连接管道泄漏动态检测仪，且管道泄漏动态检测仪连接远端压力；另一个隔离栅连接管道泄漏动态检测仪，且管道泄漏动态检测仪连接近端压力；所述智能总线转换器连接智能流量变送器，且所述智能流量变送器连接流量，且流量的另一端连接流量计自带变送器，且所述流量计自带变送器连接专用信号处理器。