基于球形內(nèi)檢測(cè)器的長(zhǎng)輸管道微小泄漏檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、長(zhǎng)輸油氣管道在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著重要的作用，同時(shí)又時(shí)有安全事故發(fā)生。近年來，隨著管道運(yùn)營時(shí)間增長(zhǎng)，因腐蝕、老化、裂紋、自然泄漏等原因?qū)е碌奈⑿⌒孤┦录饾u成為管道安全檢測(cè)領(lǐng)域的主要問題。本課題組研制的基于負(fù)壓波的管道泄漏監(jiān)測(cè)與定位系統(tǒng)已在15000余公里的原油及成品油管道上成功應(yīng)用，獲得巨大經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益，但該技術(shù)只能檢測(cè)突發(fā)性大泄漏，對(duì)微小泄漏無能為力。針對(duì)管道運(yùn)輸領(lǐng)域亟需解決的微小泄漏檢測(cè)與定位這個(gè)世界級(jí)難題，本文創(chuàng)新的提出基于

2、球形內(nèi)檢測(cè)器的長(zhǎng)輸管道微小泄漏檢測(cè)方法，該方法不僅可大大提高泄漏檢測(cè)的靈敏度，而且極大降低了內(nèi)檢測(cè)器卡堵的風(fēng)險(xiǎn)。圍繞球形內(nèi)檢測(cè)器的研制中的關(guān)鍵問題，本文開展以下四方面研究：
　　（1）針對(duì)球形內(nèi)檢測(cè)器豎直管段的安全通過性問題，采用流體動(dòng)力學(xué)方法詳細(xì)分析了球形內(nèi)檢測(cè)器在管道最極端的豎直管段內(nèi)的受力情況，保證其有良好的通過性，不會(huì)發(fā)生卡堵。指出管內(nèi)流速、球徑與管徑之比是影響球體所受推力的關(guān)鍵參數(shù)，其中球徑比還會(huì)影響球體在管道內(nèi)的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)

3、定性，搭建了模擬實(shí)驗(yàn)管道，驗(yàn)證了仿真結(jié)果，得出在管道經(jīng)濟(jì)流速內(nèi)，球徑比的最佳范圍的關(guān)鍵參數(shù)。根據(jù)分析結(jié)果，設(shè)計(jì)研制樣機(jī)并對(duì)其進(jìn)行了立管及彎頭通過性的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。
　?。?）針對(duì)管道內(nèi)近場(chǎng)域泄漏聲信號(hào)特點(diǎn)及提取識(shí)別方法問題，利用計(jì)算流體/計(jì)算氣動(dòng)聲學(xué)混合仿真的方法，研究了管道內(nèi)近泄漏聲源的近場(chǎng)域聲信號(hào)的特征，研究了泄漏聲源及近聲場(chǎng)聲信號(hào)的頻率分布，分析了泄漏噪聲在管道內(nèi)頻率特性及傳播特性，選取了可體現(xiàn)泄漏特征的頻段，得到了不同泄漏量與

4、聲信號(hào)能量之間的關(guān)系。在搭建的模擬泄漏測(cè)試平臺(tái)上驗(yàn)證了利用水聽器檢測(cè)泄漏噪聲可行性，并分析了泄漏噪聲在頻率上的特性，驗(yàn)證了仿真結(jié)果。
　?。?）針對(duì)泄漏點(diǎn)精確定位問題，分析了滾動(dòng)狀態(tài)下，球形內(nèi)檢測(cè)器跟蹤定位的特殊矛盾，提出了一種利用電磁地面標(biāo)記器和MEMS加速度計(jì)對(duì)泄漏點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)合定位的方法。分析了旋轉(zhuǎn)電磁發(fā)射器發(fā)射與接收電磁波的特點(diǎn)，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的電磁信號(hào)接收實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，提出了跟蹤定位的原理；分析了利用MEMS加速度計(jì)在標(biāo)記點(diǎn)間