[发明专利]一种基于速度差的泄漏定位方法

说明书

技术领域

本发明属于油气管道声波法泄漏监测技术领域，尤其涉及一种基于速度差的泄漏定位方法。

背景技术

目前可以应用于油气管道的泄漏监测方法有许多种，其中，声波法与传统的质量平衡法、负压波法、瞬态模型法等相比具有诸多优点：灵敏度高、定位精度高、误报率低、检测时间短、适应性强；测量的是管线流体中的微弱动态压力变化量，与管线运行压力的绝对值无关；响应频率更宽，检测范围更宽等。

针对油气管道声波法泄漏检测与定位技术的研究中，目前研究大都集中在传感器安装在管道两端，声速和声波到达管道两端的时间差的求解计算，以此实现泄漏的准确定位。国内外学者也多是针对声波传播速度的改进以及时间差精度的提高进行研究的。根据调研，现阶段国内外涉及基于声波技术的油气管道泄漏定位方法的专利主要有：

美国专利US6389881公开了一种基于音波技术的管道实时泄漏检测装置和方法。该技术利用传感器采集管内动态压力，采用模式匹配滤波技术对信号进行滤波处理，排除噪声，降低干扰，提高了定位精度；

中国专利200810223454.X公开了一种利用动态压力和静态压力数据进行管道泄漏监测的方法及装置。该方法在管道首末端分别安装一套动态压力传感器和静态压力传感器，测量管内音波信号，音波信号经数据采集装置处理后提取泄漏信号，并利用GPS系统打上时间标签，进行泄漏定位；

中国专利201510020155.6公开了一种基于声波幅值的油气管道泄漏定位方法。该方法采用经过小波分析处理后得到低频段声波幅值来进行泄漏检测和定位，建立了泄漏声波在油气管道介质内的传播模型，提出了一种不考虑声速及时间差的泄漏定位方法。

现有的专利较少涉及基于速度差的泄漏定位方法，对泄漏定位的实现更多的是依靠传感器在管道两端布置，进而拾取泄漏信号。具体表现为：传感器安装在管道两端，同时泄漏声波信号向管道两端传播需要采用计算时间差的方法对泄漏进行定位，响应时间长，投资规模大，安全性低，这都降低了声波法推广的可行性和适用性。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明提供一种基于速度差的泄漏定位方法，其避免了必须将传感器安装在管道两端的问题，同时其在对管道泄漏进行定位时，响应时间变短，投资降低，安全性提高，且增加声波法的可行性和适用性。

为了实现上述功能，本发明采用了如下的技术方案：

一种基于速度差的泄漏定位方法，包括以下步骤：

步骤一：建立待测管段基于速度差的泄漏定位公式；

步骤二：在待测管道一端以及中间某点安装声波传感器并采集信号；

步骤三：明确泄漏点至两个传感器之间的运行参数，根据参数分别计算泄漏点至传感器之间管段的声速；

步骤四：将传感器采集的声波信号进行处理得到声波信号到达两个传感器的时间差；

步骤五和步骤六：将声速与时间差代入基于速度差的泄漏定位公式，求解进而对泄漏点进行定位。

进一步地，在步骤三中，由声速c(m/s)计算公式可知，运行参数包括k_v容积绝热指数；z压缩因子；T温度，K；R气体常数，kJ/(kg·K)，其中温度可以由安装在管线上的温度传感器测得，k_v及z值的求取可依据实际气体温度绝热指数和容积绝热指数的计算方法获得，在计算过程中用到的压力可通过压力传感器测得。

进一步地，在步骤一中，基于速度差的泄漏定位公式为：

其中，两个传感器之间距离为L，泄漏点与距离较近的一个传感器之间管段内声速为c₁；泄漏点与距离较远的另一个传感器之间管段内声速为c₂，且声波到达两个传感器之间的时间差为Δt。

进一步地，两个传感器之间具有一定距离。

进一步地，声波到达两个传感器之间的时间差为声波到达较远传感器与较近传感器的时间之差。

本发明的有益效果是：方法简单，操作方便，解决了现阶段传感器必须两端布置的问题。本发明提供的基于速度差的泄漏定位方法，通过建立的待测管段基于速度差的泄漏定位公式，能够对管道泄漏进行定位，且成本低、安全性高，对油气管道适用性强。

附图说明

图1是本发明基于速度差的泄漏定位方法的步骤示意图；

图2是本发明基于速度差的泄漏定位方法的原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。