基于红外成像技术的埋地管道泄漏定位实验研究

论文摘要

随着世界能源危机不断加剧,能源安全已成为关系到国家经济发展的重要因素。石油的安全生产输送是关系到保障国家经济稳定安全发展的重要条件。近几年来,我国埋地管道泄漏事故时有发生,对漏点位置的准确判定及时防止泄漏的扩散尤为重要。红外成像技术采用非接触式检测手段、能在瞬间获取大面积地面温度场信息,在国内外其它行业已经得到广泛应用。本文通过分析埋地管道泄漏传热过程,合理地简化该过程的边界条件,建立了泄漏过程传热物理模型。在此基础上,依据传热学和相似理论等相关知识建立了埋地管道泄漏传热实验模型,并研制了埋地管道泄漏传热实验装置。该实验装置可实现不同介质温度、不同介质流速、不同土壤成份、不同管道埋深等条件下埋地管道泄漏传热过程的模拟实验,并且可以通过计算机实时监测埋地管道周围土壤温度场和地表温度场变化情况。在埋地管道泄漏传热实验台上,利用热工测试手段对管道泄漏前后的土壤温度场、水平热力影响区域等参数进行了实验测试,并用红外成像仪对管道泄漏地表温度场进行了实时拍摄,实现了计算机对数据的自动采集。通过分析实验测试数据和红外成像图片,得到了埋地管道泄漏土壤温度场的变化规律和红外成像检测管道泄漏的影响因素,为埋地管道泄漏位置的红外检测图像分析提供理论依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 前言
• 1 本文研究的目的意义
• 2 国内外研究现状
• 3 本文研究的内容
• 第一章 红外成像知识简介
• 1.1 红外热辐射的理论基础
• 1.1.1 红外光谱简介
• 1.1.2 黑体辐射的基本定律
• 1.2 地物远红外的成像的机理
• 1.3 埋地管道泄漏地表温度场异常的形成
• 1.4 红外热像仪的使用说明
• 1.5 本章小结
• 第二章 埋地管道泄漏温度场模型
• 2.1 管道泄漏前周围温度场模型
• 2.1.1 实际埋地管道的物理模型
• 2.1.2 大地温度场深度方向恒温层的确定
• 2.1.3 存在埋地管道时大地温度场深度方向恒温层的确定
• 2.1.4 存在埋地管道时土壤温度场水平方向绝热面的确定
• 2.1.5 二维物理模型
• 2.1.6 二维稳态数学模型
• 2.1.7 三维物理模型
• 2.1.8 三维稳态数学模型
• 2.2 管道泄漏后周围温度场模型
• 2.2.1 管道泄漏后的物理模型
• 2.2.2 管道泄漏后的数学模型
• 2.3 本章小结
• 第三章 埋地管道泄漏实验研究
• 3.1 相似理论
• 3.1.1 稳态导热问题相似理论
• 3.1.2 非稳态导热问题相似理论
• 3.1.3 对流现象相似的条件
• 3.2 埋地管道泄漏传热实验装置的建立
• 3.2.1 相似模拟
• 3.2.2 实验沙箱本体设计
• 3.2.3 加热系统设计
• 3.2.4 管道系统设计
• 3.2.5 数据采集检测系统
• 3.2.6 埋地管道泄漏传热实验装置工艺系统流程图
• 3.3 土壤物性参数的测试
• 3.3.1 土壤渗透系数的测定
• 3.3.2 土壤导热系数的测定
• 3.3.3 土壤含水量、容重、孔隙度的测定
• 3.4 埋地管道泄漏传热实验研究
• 3.4.1 实验测试方案
• 3.4.2 沙箱地表温度场红外成像图片分析
• 3.4.3 沙箱温度场数据分析
• 3.4.4 管道泄漏影响因素分析
• 3.5 实验结果误差分析
• 3.5.1 系统误差
• 3.5.2 随机误差
• 3.5.3 误差的综合
• 3.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要