基于负压波的输油管道泄漏检测技术研究

论文摘要

管道运输是继铁路运输、公路运输、航空运输、水路运输之后的第五大运输工具。管道的安全运行也逐渐受到人们的关注。管道泄漏事故不仅严重影响油田的正常生产,还给国家造成了巨大的经济损失和环境污染。管道发生泄漏时,如果可以及时地发现泄漏并准确定位到泄漏点,其意义非常重大。因此,对管道泄漏检测技术的研究非常重要。本文研究负压波法在输油管道泄漏检测定位中的应用。由于传统的基于负压波泄漏检测方法采用单压力传感器技术,容易受工况调整的影响导致误报率较高,本文采用双压力传感器代替传统的单压力传感器技术。这种方法可以有效地判断压力波的传播方向和来源,进而排除工况调整的影响,降低系统误报率。研究了影响负压波泄漏检测定位的关键因素,采用全球定位系统(GPS)来统一管道两端数据采集系统的系统时间。介绍了小波分析的基本理论,分析了小波变换与信号奇异性之间的关系,使用小波变换检测含噪信号奇异点的位置,有效地检测出了信号的突变,并较好地克服了噪声给定位带来的误差。对负压波波速受温度的影响情况作了阐述,对负压波定位方法作了改进,介绍了泄漏时产生的负压波强度的传播规律,为避免泄漏定位不准确,确定了测量两端压力传感器的响应时间差的方法。最后,本文提出了基于负压波的输油管道泄漏检测定位系统的总体结构和软件设计方案。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 前言
• 第一章 负压波泄漏检测与定位方法研究
• 1.1 负压波泄漏定位原理
• 1.2 影响泄漏准确定位的关键问题
• 1.2.1 负压波波速的确定
• 1.2.2 首、末两端计算机系统时间的同步
• 1.3 负压波检测方法存在的问题
• 1.4 双压力传感器泄漏检测方法
• 1.5 本章小结
• 第二章 小波分析理论
• 2.1 傅里叶变换
• 2.1.1 标准傅里叶变换
• 2.1.2 短时傅里叶变换
• 2.2 小波分析
• 2.2.1 连续小波变换
• 2.2.2 离散小波变换
• 2.2.3 多分辨率分析
• 2.3 小波奇异性理论
• 2.3.1 小波奇异性在数学上的描述
• 2.3.2 信号的奇异性检测与小波模极大值
• 2.4 本章小结
• 第三章 负压波泄漏检测关键技术研究
• 3.1 使用小波变换检测信号的奇异点
• 3.2 含噪声的负压波间断点检测
• 3.2.1 小波去噪原理
• 3.2.2 泄漏信号的奇异点检测
• 3.3 管道沿程温度变化对负压波波速的影响
• 3.4 负压波定位方法的改进
• 3.5 因泄漏产生的负压波强度传播规律
• 3.6 两端压力传感器的动态响应时间差
• 3.7 本章小结
• 第四章 管道泄漏检测与定位系统总体设计
• 4.1 管道泄漏检测系统总体设计
• 4.2 系统硬件方案
• 4.2.1 数据采集系统设计
• 4.2.2 时间校对系统设计
• 4.2.3 远程数据通信系统设计
• 4.3 系统的软件设计
• 4.4 系统软件实现
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要