[发明专利]一种复杂环境下管道微小泄漏检测能力评估方法

说明书

本发明公开了一种复杂环境下管道微小泄漏检测能力评估方法，所述方法包括以下步骤：通过Flowmaster软件建立管道泄漏系统模型并选取各项元件参数，进行瞬变流法泄漏检测并计算定位误差；评估泄漏点位置、泄漏大小的变化对定位精度的影响；建立一次管径变化和二次管径变化的管道泄漏系统模型，评估管道直径变化对定位精度的影响；评估弯头、水泵对定位精度的影响。本发明探究了泄漏点位置、泄漏孔大小、管道中的管径变化、管道中的弯头、以及水泵对谐波衰减法检测定位精度的影响，通过结果分析得到了在复杂情况下该方法的适用性。

技术领域

本发明涉及瞬变流管道微小泄漏检测领域，尤其涉及一种复杂环境下管道微小泄漏检测能力评估方法，该方法基于Flowmaster软件。

背景技术

目前我国的石油天然气管道运输已经进入了比较成熟的阶段，许多管道都已经运行多年，但是每年由于管道泄漏问题造成的经济损失不可估量^[1]。随着管道使用年限的增加，这样的问题在未来会越来越严重，也会造成恶劣的环境污染。同时，城市的供水管网也面临相同的问题，根据官方统计，我国600多个城市供水管网的平均漏损率超过15％，最高达70％以上，造成了资源的巨大浪费^[2]。因此，行之有效的管道泄漏检测方法是解决这些问题的关键，也一直是相关领域学者关注的焦点。

瞬变流法是近年来越来越热门的管道泄漏检测方法，因为在实施过程中只需要给管道施加激励信号，检测管道中流体的压力变化曲线并进行分析，与其他检测方法相比具有过程简单、对设备和使用环境要求较低等优势^[3]。此外，目前的管道有许多情况是微小泄漏，并且液体流速缓慢，加之管道距离长，无法在泄漏点附近完成检测，造成传统的检测方法难以满足要求。瞬变流法在长距离、微小泄漏的情况下具有尤其明显的优势，因此受到越来越多的关注。

Wang等人提出的主动激励谐波衰减法^[4]，省去了逆向分析法的繁杂计算过程，也不必知道系统的全部重要参数，仅通过给管道施加激励信号，测量管道中某一点的压力信号进行分析即可定位泄漏点，让瞬变流法更具有吸引力。

但是截至目前，该方法也主要停留在理论研究和初步的实验阶段，在实验室条件下对长直管道能取得较好的效果，实际的管道检测项目中的应用却未见报道。究其原因，主要是因为实际的管道情况复杂很多，存在各种管道的变化等，这些都会影响瞬变流的流动规律进而对结果造成影响。

发明内容

本发明提供了一种复杂环境下管道微小泄漏检测能力评估方法，本发明解决瞬变流谐波衰减法在实际应用中存在的问题，详见下文描述：

一种复杂环境下管道微小泄漏检测能力评估方法，所述方法包括以下步骤：

通过Flowmaster建立管道泄漏系统模型并选取各项元件参数，进行瞬变流法泄漏检测并计算定位误差；

评估泄漏点位置、泄漏大小的变化对定位精度的影响；

建立一次管径变化和二次管径变化的管道泄漏系统模型，评估管道直径变化对定位精度的影响；

评估弯头、水泵对定位精度的影响。

其中，所述管道泄漏系统模型具体为：

由左侧水箱、右侧水箱、第一管道、第二管道、第三管道、泄漏孔、外部环境、阀门、阀门控制器这几部分组成。

进一步地，所述泄漏孔位于第一管道和第二管道之间，阀门位于第二管道和第三管道之间，通过改变各部分管道的长度改变泄漏点和阀门激励的位置。

进一步地，所述阀门安装在管道中，阀门的开闭通过连接阀门控制器来控制，阀门控制器可任意设置阀门的开闭曲线；所述管道均设置为弹性管道。

所述管道的泄漏通过一个泄漏孔连接外界大气压来模拟，所述泄漏孔的直径可调；外界环境通过一个恒压元件来设置，压力为标准大气压。