[发明专利]一种城市非金属管道泄漏定位方法

说明书

本发明提供一种城市非金属管道泄漏定位方法，首先通过数值模拟规律分析或基于马尔科夫链的流量分析法判断管道是否发生泄漏；对于泄漏管道建立非金属管道气体泄漏的逆瞬态控制方程，通过试验取得各个测量点不同时段的压力、流量数据代入控制方程，对实验数据进行分析；定义具有最小二乘准则的目标函数的非线性规划问题并应用序列二次规划法，将目标函数最小化，以确定泄漏大小和位置。与现有技术相比，该方法可以进行管道泄漏检测同时对有效泄漏面积进行检测，通过对测量点压力、流量的数据的分析可以准确地确定管道的泄漏参数及泄漏定位。

技术领域

本发明涉及城市非金属管道泄漏检测技术领域，特别是涉及一种城市非金属管道泄漏定位方法。

背景技术

因非金属管材具有强度高、密度小、腐蚀性强、绝缘性优、使用寿命长等优点，其逐步取代金属管道用于能源、原材料等的管道运输。随着城市埋地管网越来越密集，伴随着这些管道数量的增多和运行时间的增长，非金属管道因接头渗漏、拉断，或遭第三方破坏等原因导致的管道泄漏隐患或事故日益增多。因此对管道故障的有效检测和及时处理显得尤为重要。近些年，国内外在管道泄漏检测技术以及泄漏定位等方面都做了大量的研究工作。其中基于逆瞬态法的管道泄漏检测方法研究发展尤为迅速。

逆向瞬态分析(ITA，inverse-transient analysis)，最初由国外的Pudar和Liggett在1992年提出，这种方法通常用于配水网络，是一种用于加压管道中摩擦系数泄漏检测和校准的强大方法，通过这种方法，启动瞬态流动并在系统某处测量压力，通过减小测量压力与实际压力的误差以达到校准泄漏参数，从而进行泄漏检测定位。为此目的，数值模型的建立以及各种优化技术的选择成为了ITA技术应用于管道泄漏检测的主要挑战。国外学者针对配水管网提出了液压瞬态求解器以提高模型精度减小误差，针对ITA中的优化求解采取了许多算法，2001年Vitkovsky采用的混合复杂演化(SCE)针对大孔泄漏(泄漏孔直径与管道直径的比值大于0.1)优化计算精度较好，却不适于小孔泄漏(泄漏孔直径与管道直径的比值等于小于0.1)，2010年B.S.Jung采用的粒子群算法(PSO)和遗传算法(GA)全局搜索能力较强，但计算量大，对目标函数的收敛性较差，对摩擦系数的校准能力较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种城市非金属管道泄漏定位方法。本发明通过数值模拟管道泄漏的特征或马尔科夫法对管道是否产生泄漏作出判断标准；针对输气管道采用了气体在管道中的连续性、运动方程从而描述气体在等温管道中瞬变流动，采用序列二次规划(SQP，sequence quadratic program)法来解决非线性约束问题从而实现最小化目标函数的目的，SQP方法具有很好的兼容性和快速收敛性，计算效率高，能够对小孔泄漏的泄漏参数精确校准，从而达到对输气管道泄漏的精确定位。

本发明解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种城市非金属管道泄漏定位方法，该种方法主要用于检测复杂的存在弯折，众多阀门、仪表和管支的城市管道中较大流量压力下的泄漏，整个过程主要包括泄漏判断和泄漏定位两个步骤，其中，泄漏判断是指通过软件数值模拟规律分析或马尔科夫法两种方法判断管道泄漏；泄漏定位是指通过逆瞬态的分析方法将假定泄漏点的计算压力与测量压力差值最小化获得符合现实情况的泄漏参数来判别泄漏位置；只有准确判断出哪个管道存在泄漏，才能对泄漏位置进行定位，通过双重的筛选提高了检测效率。

具体包括以下步骤：

S1：判断管道是否发生泄漏；

在对管道泄漏状态进行筛选判断时，可以采用多种方法，本发明给出两种技术方案。

技术方案一：采用Fluent软件模拟规律分析进行泄漏判断，具体包括以下步骤：