[发明专利]基于负压波法的弯头当量长度检测定位管道泄漏点的方法

说明书

本发明公开了一种基于负压波的弯头当量长度检测定位管道泄漏点方法。所需管路主要由弯头和直管段连接构成，绘制管路中具有不同曲率半径和弯管角度的弯头的3D管路流道模型，在弯头进口处增加延长段；施加负压波从延长段进入到所需管路，在管道流道模型进口设置流量进口和压力出口，数值模拟计算至收敛；改变数值模拟的流量进口，再次进行数值模拟，然后记录压力变化，分析两个时间步计算得当量长度值，进而处理得到泄露点的位置。本发明方法更加精确，无需复杂投入，简单可靠省时易行，计算稳定，不仅在复杂的输送管路中精确定位泄漏点位置，还大大节约了维修时间。

技术领域

本发明涉及一种弯头管道流通能力的确定方法，具体地说是一种基于负压波法的弯头当量长度检测定位管道泄漏点的方法。

背景技术

石油和天然气是重要的能源，在各行业有着十分重要的地位。由于资源分布的原因，需要长距离运输。管路运输最为普遍，但由于管路使用寿命和管路腐蚀、损坏等影响，管路易发生泄漏。由于管路泄漏会造成重大的经济损失，因此管道泄漏检测技术具有十分重要的现实意义。泄露的发生离不开泄露通道的压力差的存在，压差作用使得管道内介质快速外泄，造成该处流体密度与压力的降低，进而出现从泄露点处沿管道两端的密度与压力依次降低的现象，类似于水力学上的负压力波。

该负压力波能够依靠输送管道的波导作用使其沿管道的传播距离达到数十公里甚至更远。输送管道当中负压力波的传播速度大约相当于声波在管输流体内达到的传播速度，通常在1000到1200m/s范围内。携带有泄漏信息的瞬态负压波被安装在管道两端的压力传感器捕捉到之后，就能够检测到泄漏的发生，而泄露点的确定则可以依靠管道两端接受到泄漏产生的瞬态负压波的时间差来计算完成。

目前已有的负压波法管道泄漏检测技术，是通过在管道两端分别安装压力传感器，实现对管道泄漏点的检测。但是从实际的使用情况来看，负压波在弯头中的传播时间是不同于直管道的。对于存在较多弯头的管路，直接用负压波法测的的泄漏点位置忽略了这一事实，造成定位精度的降低。

随着计算机模拟技术的发展，弯头的流通能力已经可以通过CFD软件来模拟计算，CFD软件(Computational Fluid Dynamics)，即计算流体动力学,简称CFD，它以电子计算机为工具，应用各种离散化的数学方法，对流体力学的各类问题进行数值实验、计算机模拟和分析研究，以解决各种实际问题。

发明内容

本发明解决现有基于负压波法泄漏检测定位法中，由于空间限制管道系统中存在多个弯头等，导致管道内压力衰减速率明显增加，负压波法无法精确确定泄露点的具体位置的问题，从而提出了一种基于负压波的弯头当量长度检测定位管道泄漏点的方法，提高负压波检测法的定位精度,使维修人员能够快速确定泄露的位置，及时弥补损失。

为解决上述技术问题，本发明的一种基于负压波的弯头当量长度检测定位管道泄漏点方法采用以下方案：

(1)所需管路主要由弯头和直管段依次交替连接构成，绘制所需管路中具有不同曲率半径和弯管角度的弯头的3D管路流道模型，并在弯头进口处增加延长段；

弯头为直管段端部之间的过渡弯曲管道段。

(2)将3D管路流道模型导入ANSYS软件并进行模型的网格划分，施加负压波从延长段进入到所需管路，在管道流道模型进口设置流量进口且设置压力出口为0，进行数值模拟计算至收敛；

(3)改变数值模拟的流量进口，设置合适的时间步长，再次进行数值模拟，然后记录每个时间步下所需管路轴心线上各点的压力变化，进而分析获得压力波分别处于每个弯头进出口的两个时间步，计算两个时间步之间的时间差值，将该时间差值乘以负压波的传播速度得到该弯头的当量长度值；