[发明专利]一种大型复杂天然气管网系统泄漏检测方法

说明书

一种大型复杂天然气管网系统泄漏检测方法，步骤一、静态仿真，得到管道内沿线压力、流量和温度的初始分布；步骤二、在线仿真得到管道内沿线压力、流量和温度的实时分布；步骤三、参数学习，根据敏度分析理论，在隐式法和特征线法气体管道动态仿真状态空间模型基础上,提出基于管道瞬变流动状态空间模型的管道参数实时在线估计和学习模型；步骤四、泄漏检测，计算各压力测点的仿真压力与实测压力偏差，通过仿真—实测压力偏差分布的相关性分析，实现大型复杂油气管道系统的泄漏状态辨识和诊断；本发明突破分段检测的限制，创立了CPM大型复杂天然气管道系统泄漏检测体系。

技术领域

本发明涉及管道系统泄漏检测技术领域，特别涉及一种大型复杂天然气管网系统泄漏检测方法。

背景技术

目前，管道在线泄漏检测技术和系统正沿着两个思路发展：一是基于管道内部流动和泄漏特征的管道分析计算检测方法CPM(Computational Pipeline Monitoring)，一是借助于外部系统和设备的外部检测方法(光纤、电缆和次声波法等)。

基于管道动态模型的泄漏检测方法充分利用了管道系统流动和泄漏的全部特征，能识别管道的正常瞬变流动和由微小泄漏所产生的扰动，对所出现的微小泄漏敏感但不受过程中各种测量噪声的影响，且不受泄漏发生时间和管道运行状态的影响，实现连续检测和诊断。故其泄漏检测灵敏度、可靠性高，泄漏定位准确，抗干扰能力强，是管道泄漏检测CPM方法中的高端技术和方法，也是适用于天然气管道泄漏报警和定位的唯一方法，广泛应用于国外天然气长输管道泄漏检测系统中。

管道动态模型泄漏检测技术涉及管道在线自适应动态仿真建模技术、非线性系统滤波技术、随机状态诊断、随机过程分析和信号处理等技术，使得管道泄漏检测系统对过程中的各种噪声不敏感，而对管道中出现的微小泄漏却能做出迅速响应。

在国外，管道动态模型泄漏检测技术研究日趋深入和成熟，形成了多种商品化的产品，并在天然气管道系统泄漏检测上得到广泛应用。但在国内，其理论研究和技术开发工作较为局限，由于理论研究和应用开发难度高，国内管道泄漏检测技术开发商并未涉足该领域。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种大型复杂天然气管网系统泄漏检测方法，突破分段检测的限制，创立CPM大型复杂天然气管道系统泄漏检测体系，针对大型复杂天然气管道系统及测量数据分布特点，提出基于动态模型的天然气管网压力分布相关性分析泄漏检测方法。

为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案实现：

一种大型复杂天然气管网系统泄漏检测方法，包括以下步骤：

步骤一、静态仿真，以节点压力法来分析管网流体定常流动；根据定常流动的假设和关系式，考虑到管网静态流动特点，即各参数不随时间变化，得到相应的各元件的静态分析模型，然后用系统及节点的质量守恒关系建立以节点压力为未知量的非线性代数方程组，最后用拟牛顿法求解该方程组，得到流体管网定常流动的计算机模拟解，对所测管道进行静态仿真，得到管道内沿线压力、流量和温度的初始分布；

步骤二、在线仿真，应用管网仿真软件进行在线仿真，通过标准OPC通讯接口，提供与SCADA系统和其它OPC应用软件的实时双向通讯，按需求自动读取SCADA系统的实时运行数据和设备状态参数，运行数据包括压力、流量和温度，设备状态参数包括阀门位置、泵/压缩机启/停/功率/转速，并据此状态和数据动态建模，实现在线仿真；得到管道内沿线压力、流量和温度的实时分布；