本發(fā)明涉及油氣管道動(dòng)態(tài)壓力波法泄漏監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種泄漏動(dòng)態(tài)壓力波在管內(nèi)氣體中傳播速度的計(jì)算方法。

背景技術(shù)：

目前可以應(yīng)用于油氣管道的泄漏監(jiān)測(cè)方法有許多種，其中，動(dòng)態(tài)壓力波法與傳統(tǒng)的質(zhì)量平衡法、負(fù)壓波法、瞬態(tài)模型法等相比具有諸多優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高、定位精度高、誤報(bào)率低、檢測(cè)時(shí)間短、適應(yīng)性強(qiáng)；動(dòng)態(tài)壓力波法測(cè)量的是管線流體中的微弱動(dòng)態(tài)壓力變化量，與管線運(yùn)行壓力的絕對(duì)值無關(guān),響應(yīng)頻率更寬，檢測(cè)范圍更寬等。

針對(duì)輸氣管道動(dòng)態(tài)壓力波法泄漏檢測(cè)與定位技術(shù)的研究中，動(dòng)態(tài)壓力波傳播速度、動(dòng)態(tài)壓力波到達(dá)管道兩端傳感器的時(shí)間差以及管道兩端傳感器之間的安裝距離決定泄漏定位精度，但目前研究大都集中在動(dòng)態(tài)壓力波到達(dá)管道兩端的時(shí)間差的求解計(jì)算，以此實(shí)現(xiàn)泄漏的準(zhǔn)確定位。國(guó)內(nèi)外學(xué)者也多是針對(duì)時(shí)間差精度的提高進(jìn)行研究的。

根據(jù)調(diào)研，現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外涉及基于動(dòng)態(tài)壓力波技術(shù)的油氣管道泄漏定位方法的專利主要有：

美國(guó)專利US6389881公開了一種基于動(dòng)態(tài)壓力波技術(shù)的管道實(shí)時(shí)泄漏檢測(cè)裝置和方法。該技術(shù)利用傳感器采集管內(nèi)動(dòng)態(tài)壓力，采用模式匹配濾波技術(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波處理，排除噪聲，降低干擾，提高了定位精度；

中國(guó)專利200810223454.X公開了一種利用動(dòng)態(tài)壓力和靜態(tài)壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行管道泄漏監(jiān)測(cè)的方法及裝置。該方法在管道首末端分別安裝一套動(dòng)態(tài)壓力傳感器和靜態(tài)壓力傳感器，測(cè)量管內(nèi)音波信號(hào)，音波信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)采集裝置處理后提取泄漏信號(hào)，并利用GPS系統(tǒng)打上時(shí)間標(biāo)簽，進(jìn)行泄漏定位。

中國(guó)專利201510020155.6公開了一種基于聲波幅值的油氣管道泄漏定位方法，該方法采用經(jīng)過小波分析處理后得到低頻段聲波幅值來進(jìn)行泄漏檢測(cè)和定位，建立了泄漏聲波在油氣管道介質(zhì)內(nèi)的傳播模型，提出了一種不考慮聲速及時(shí)間差的泄漏定位方法。

其在泄漏動(dòng)態(tài)壓力波在管內(nèi)氣體中傳播速度的計(jì)算處理上存在一定的不足，現(xiàn)有的專利較少涉及泄漏動(dòng)態(tài)壓力波在管內(nèi)氣體中傳播速度的計(jì)算方法，對(duì)泄漏定位精度的提高更多的是依靠精確計(jì)算動(dòng)態(tài)壓力波到達(dá)管道兩端傳感器的時(shí)間差實(shí)現(xiàn)的，對(duì)傳播速度的計(jì)算方法普遍采用傳統(tǒng)的聲速計(jì)算公式，具體表現(xiàn)為：傳統(tǒng)的聲速計(jì)算公式中壓力采用的是管道的平均壓力，但氣體在管道輸送過程中壓力存在降低，使得聲速計(jì)算并不準(zhǔn)確，這就降低了泄漏定位精度，若要準(zhǔn)確計(jì)算聲速，需安裝大量的壓力傳感器，這就造成了投資規(guī)模大，這都降低了動(dòng)態(tài)壓力波法推廣的可行性和適用性。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于泄漏動(dòng)態(tài)壓力波在管內(nèi)氣體中傳播速度的計(jì)算，尚缺乏有效的解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種泄漏動(dòng)態(tài)壓力波在管內(nèi)氣體中傳播速度的計(jì)算方法，包括以下步驟：

步驟一，選取氣體流動(dòng)平穩(wěn)的管段作為待測(cè)管段，在待測(cè)管段兩端安裝動(dòng)態(tài)壓力傳感器，并獲取氣體流動(dòng)速度和動(dòng)態(tài)壓力傳感器之間的距離；

步驟二，選取待測(cè)管段上游或者下游某點(diǎn)作為泄漏點(diǎn)，使泄漏點(diǎn)發(fā)生泄漏；

步驟三，設(shè)定動(dòng)態(tài)壓力傳感器的信號(hào)采樣頻率并利用動(dòng)態(tài)壓力傳感器采集對(duì)應(yīng)的兩個(gè)泄漏信號(hào)；

步驟四，通過信號(hào)處理得到兩個(gè)泄漏信號(hào)各自的幅值，然后選取幅值對(duì)應(yīng)的采樣點(diǎn)，將兩個(gè)采樣點(diǎn)相減得到的差值除以采樣頻率得到時(shí)間差；

步驟五，將兩個(gè)動(dòng)態(tài)壓力傳感器之間的距離與時(shí)間差相除得到動(dòng)態(tài)壓力波的表觀傳播速度；

步驟六，綜合考慮泄漏點(diǎn)的位置、氣體流動(dòng)速度、表觀傳播速度得到動(dòng)態(tài)壓力波的傳播速度。

進(jìn)一步，在步驟一中，氣體流動(dòng)速度可以通過流量計(jì)獲取。

進(jìn)一步，在步驟一中，兩個(gè)動(dòng)態(tài)壓力傳感器之間的距離應(yīng)不小于3.4米且氣體流動(dòng)平穩(wěn)，獲取氣體流動(dòng)速度。在兩個(gè)動(dòng)態(tài)壓力傳感器的距離上考慮信號(hào)到達(dá)兩個(gè)傳感器的時(shí)間差不小于0.01s(3.4除以聲速340)，太短會(huì)導(dǎo)致時(shí)間差計(jì)算不精確，影響定位精度。

進(jìn)一步，在步驟二中，上游或者下游的泄漏點(diǎn)距離最近的動(dòng)態(tài)壓力傳感器距離應(yīng)不小于3.4米。上述距離的設(shè)定是考慮聲波到達(dá)最近傳感器的時(shí)間為0.01s太短會(huì)導(dǎo)致時(shí)間差計(jì)算不精確，影響定位精度。

進(jìn)一步，在步驟三中，動(dòng)態(tài)壓力傳感器的采樣頻率應(yīng)設(shè)置為100～30000Hz。上述采樣頻率的設(shè)置是考慮：一是該采用頻率獲得信號(hào)可以遠(yuǎn)傳，二是動(dòng)態(tài)壓力傳感器規(guī)格限制，三是后續(xù)對(duì)獲取信號(hào)的電腦存儲(chǔ)容量的考慮。

進(jìn)一步，在步驟四中，對(duì)于信號(hào)處理采用小波變換進(jìn)行濾波。采用小波變換進(jìn)行濾波，設(shè)置較高的采樣率，信號(hào)處理方法應(yīng)盡可能清晰的提取幅值特征，并能通過幅值特征準(zhǔn)確定位對(duì)應(yīng)的采樣點(diǎn)。

進(jìn)一步，在步驟六中，泄漏點(diǎn)位于待測(cè)管段上游時(shí)，將步驟五得到的動(dòng)態(tài)壓力波表觀傳播速度與氣體流動(dòng)速度相減即可得到動(dòng)態(tài)壓力波的傳播速度。

進(jìn)一步，在步驟六中，泄漏點(diǎn)位于待測(cè)管段下游時(shí)，將步驟五得到的動(dòng)態(tài)壓力波表觀傳播速度與氣體流動(dòng)速度相加即可得到動(dòng)態(tài)壓力波的傳播速度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明提出了泄漏動(dòng)態(tài)壓力波在管內(nèi)氣體中傳播速度的計(jì)算方法，進(jìn)而對(duì)管道泄漏進(jìn)行定位，降低投資，增加可行性。

本發(fā)明提供的泄漏動(dòng)態(tài)壓力波在管內(nèi)氣體中傳播速度的計(jì)算方法，能夠?qū)艿佬孤┻M(jìn)行準(zhǔn)確定位，具體為通過聲速以及時(shí)間差的泄漏定位公式進(jìn)行定位，提高了聲波法的可行性和適用性。

本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，操作方便，較好的解決了現(xiàn)階段動(dòng)態(tài)壓力波傳播速度的計(jì)算問題。

附圖說明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說明書附圖用來提供對(duì)本申請(qǐng)的進(jìn)一步理解，本申請(qǐng)的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本申請(qǐng)，并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的不當(dāng)限定。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的泄漏動(dòng)態(tài)壓力波在管內(nèi)氣體中傳播速度的計(jì)算方法的步驟圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的泄漏動(dòng)態(tài)壓力波在管內(nèi)氣體中傳播速度的計(jì)算方法原理流程圖。

具體實(shí)施方式

應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說明都是例示性的，旨在對(duì)本申請(qǐng)?zhí)峁┻M(jìn)一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)具有與本申請(qǐng)所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語(yǔ)僅是為了描述具體實(shí)施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語(yǔ)“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

正如背景技術(shù)所介紹的，現(xiàn)有技術(shù)中存在現(xiàn)階段動(dòng)態(tài)壓力波傳播速度計(jì)算不準(zhǔn)確的問題，為了解決如上的技術(shù)問題，增加聲波法的可行性和適用性，本申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N泄漏動(dòng)態(tài)壓力波在管內(nèi)氣體中傳播速度的計(jì)算方法。

本申請(qǐng)的一種典型的實(shí)施方式中，如圖1所示，提供了一種泄漏動(dòng)態(tài)壓力波在管內(nèi)氣體中傳播速度的計(jì)算方法，包括以下步驟：

S101：選取氣體流動(dòng)平穩(wěn)的管段作為待測(cè)管段并安裝傳感器；

S102：選取泄漏點(diǎn)使泄漏發(fā)生；

S103：明確采樣頻率并采集信號(hào)；

S104：計(jì)算時(shí)間差；

S105：計(jì)算動(dòng)態(tài)壓力波的表觀傳播速度；

S106：計(jì)算動(dòng)態(tài)壓力波的傳播速度。

如圖2所示，本發(fā)明的具體實(shí)施流程為：

泄漏點(diǎn)發(fā)生在管道上游某點(diǎn)處，傳感器1和2安裝在泄漏點(diǎn)下游，傳感器之間的距離為L(zhǎng)，采樣頻率為n，采集聲波信號(hào)幅值分別為p₁和p₂，對(duì)應(yīng)的采樣點(diǎn)分別為s₁和s₂，則時(shí)間差為則可根據(jù)傳播速度計(jì)算公式計(jì)算得到動(dòng)態(tài)壓力波的表觀傳播速度。

泄漏點(diǎn)位于待測(cè)管段上游時(shí)，將得到的動(dòng)態(tài)壓力波表觀傳播速度與氣體流動(dòng)速度相減即可得到動(dòng)態(tài)壓力波的傳播速度。

本發(fā)明通過泄漏動(dòng)態(tài)壓力波在管內(nèi)氣體中傳播速度的計(jì)算方法，能夠驗(yàn)證并校正泄漏動(dòng)態(tài)壓力波傳播速度的理論計(jì)算公式，提高動(dòng)態(tài)壓力波傳播速度的計(jì)算精度，從而為泄漏定位精度的提高提供基礎(chǔ)。

以上所述僅為本申請(qǐng)的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本申請(qǐng)，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本申請(qǐng)可以有各種更改和變化。凡在本申請(qǐng)的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍之內(nèi)。