基于负压波与超低频电磁波的管道泄漏检测定位方法研究

发布时间：2020-03-31 13:12

【摘要】：管道在石油和天然气的运输中扮演着重要角色,保障油气的安全运输是必不可少的措施。然而实际中由于自然灾害和人为破坏的原因,导致管道时有泄漏发生,造成严重的环境污染和经济损失,因此针对管道泄漏检测与泄漏点定位方法研究具有十分重要的现实意义。本文研究了基于负压波和超低频电磁波实现管道实时泄漏检测和精确定位的方法,利用负压波检测实时检测管道运行状况,如发生管道泄漏则及时报警以及粗略给出泄漏位置,然后采用超低频电磁波实现管道泄漏精确定位。这种方法可以解决原始信号球检测费时费工、定位困难的问题。本文主要做了以下几个方面的研究工作。首先分析了减压波在管道内部形成的原因,建立了减压波在管道内部的传播模型,分析了影响原油传播波速的几个因素。接着根据超低频电磁波的传播特性确定了管道示踪定位方法。之后建立了超低频电磁波的磁场分布模型,根据超低频电磁波在空间中的分布特点,确定跟踪定位方案,进行了仿真分析。之后介绍了磁场测量的常用方法并进行横向比,选择电磁感应法作为磁场检测手段。在完成理论分析后给出了管道泄漏检测定位系统方案,分析了小波变换在压力信号降噪和信号奇异点提取的原理和优点。接着分别对基于负压波泄漏检测系统和超低频电磁波检测系统进行了硬件和软件设计。对于负压波检测系统,设计了基于STM32F]03ZET6的硬件和软件系统,结合信号调理电路、数据传输电路实现压力数据的采样。与此同时记录压力数据和时间信息,利用小波变换提取信号的奇异点,提高检测精度和减少误报率。同时基于Qt开发框架设计了上位机软件,实现数据存储、泄漏分析、泄漏定位以及泄漏报警等功能设计。对于超低频电磁波检测系统,设计了基于嵌入式处理器Exynos4412的硬件系统,结合信号调理电路,实现对超低频交变磁场的场强测量。同时基于Exynos4412,完成Linux系统移植和嵌入式软件开发,实现电磁场信号采集任务,完成了基于超低频电磁的内检测器定位功能。最后在实验室条件下搭建了实验系统,完成了系统调试与测试。通过初步实验可知,本课题设计的基于负压波和超低频电磁波检测系统能够实现管道泄漏检测定位。
【图文】：

图 1-1 2005~2016 年国内原油生产消费统计图Fig.1-1 Domestic crude oil production and consumption charts from 2005 to 2016除此之外，管道运输带来的环境效益也非常可观。在冬季，煤炭、石油的燃烧已经让许多城市受雾霾困扰，，严重损害着公众的身体健康。天然气燃烧时不产生硫化物和粉尘，代替煤炭和石油后能有效的降低国内环境污染。以西气东输为例，每运输 1000 亿立方天

图 2-2 超低频电磁波定位示意图ig.2-2 Low frequency electromagnetic wave positioning sc电磁波定位示意图。上述负压波检测方法可以用传播速度计算误差和系统时钟误差，致使对泄漏管道
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE973.6

【参考文献】

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本文编号：2609118