畢業(yè)論文-基于負(fù)壓波的直管泄漏檢測(cè)技術(shù)研究

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1、西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1緒論1.1管道泄漏檢測(cè)的背景意義在當(dāng)今能源缺失的大環(huán)境下，節(jié)約現(xiàn)有能源和開發(fā)科再生能源是國際各種能源組織的重大課題。近年來，已有很多西方大國為了能源而不惜大打出手，向很多擁有大能源的小國發(fā)起能源侵略戰(zhàn)爭(zhēng)，相反的有些東方大國卻是和和這些用于大量能源的小國建立能源合作關(guān)系，從而滿足自身的能源需求。在這樣的大環(huán)境下，最節(jié)約能源的方式就是減少能源流失和泄漏。石油行業(yè)中，使用管道運(yùn)輸流體是一種經(jīng)濟(jì)、方便的運(yùn)輸方式，和其他運(yùn)輸方式相比，它具有高效、安全、經(jīng)濟(jì)、便于控制和管理等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，因此在石油、天然

2、氣及其他流體運(yùn)輸中占重要地位。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國目前已建成的各類輸送管線長(zhǎng)度已達(dá)到60000余千米。但是由于管道設(shè)備老化，地理?xiàng)l件的變化(如滑坡、地震等)以及人為原因，管道泄漏事故經(jīng)常發(fā)生[1]。管道一旦泄漏，不僅會(huì)帶來因流體流失而造成的直接經(jīng)濟(jì)損失和對(duì)環(huán)境的污染，嚴(yán)重情況下，還可能發(fā)生爆炸和引起火災(zāi)，甚至造成人員傷亡。例如1993年委內(nèi)瑞拉的一條天然氣管道發(fā)生泄漏引起火災(zāi)，燒死51人[2]。管道輸送石油產(chǎn)品的泄漏不僅造成寶貴自然資源的浪費(fèi)、環(huán)境污染和影響油田的正常生產(chǎn)，危害工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活，更重要的是，由于石油產(chǎn)品是

3、易燃、易爆物品，甚至可能具有較強(qiáng)的腐蝕性，泄漏的石油產(chǎn)品還將直接威脅輸油管道、設(shè)施的安全運(yùn)行和人民生命財(cái)產(chǎn)，進(jìn)而造成更大的間接損失和惡性事故。所以，及時(shí)、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)管道輸送石油產(chǎn)品的泄漏、泄漏位置和泄漏量具有重大意義。我國輸油管道自動(dòng)化水平的提高為管道泄漏檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用創(chuàng)造了條件，但目前所采集的數(shù)據(jù)僅服務(wù)于一些簡(jiǎn)單的應(yīng)用，未能充分發(fā)揮自動(dòng)控制系統(tǒng)的作用，因此，發(fā)展管道泄漏檢測(cè)技術(shù)已成當(dāng)務(wù)之急，對(duì)石油產(chǎn)品管道的調(diào)度、管理和維護(hù)以及充分發(fā)揮自動(dòng)控制系統(tǒng)的作用具有重大和深遠(yuǎn)的影響。1.2管道泄漏檢測(cè)和定位技術(shù)的研究現(xiàn)狀1.2.1

4、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國外輸油管道管理先進(jìn)的國家，如美國、英國、法國等，自20世紀(jì)70年代以來，就在許多油氣管道中安裝了泄漏檢測(cè)系統(tǒng)，效果顯著。我國在8067西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）年代以來，數(shù)家單位相繼開展了流體管道泄漏檢測(cè)的研究工作，對(duì)流體的性質(zhì)、流體的流動(dòng)、傳熱及過程控制系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和研究。雖然對(duì)管道泄漏檢測(cè)和定位方法的研究已有幾十年的歷史，但由于管道輸送介質(zhì)的多樣性、管道所處環(huán)境的多樣性、泄漏形式的多樣性及檢測(cè)的復(fù)雜性，使得目前沒有一種簡(jiǎn)單可靠、通用的方法解決管道泄漏檢測(cè)和定位問題，特別是小流量的泄漏檢測(cè)和泄漏點(diǎn)

5、定位問題。所以，加強(qiáng)管道泄漏檢測(cè)和定位技術(shù)的研究和應(yīng)用，提高管道輸送管理水平，減少經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)境污染，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。1.2.1.1泄漏檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)國外在泄漏檢測(cè)方面起步較早，已經(jīng)形成了較為成熟的理論體系和專用技術(shù)，廣泛使用在石油產(chǎn)品輸送管道的泄漏檢測(cè)中，而我國在這方面的起步較晚，所做的工作還非常有限。20世紀(jì)80年代，國內(nèi)的研究成果是在城市供水、煤氣管道或者在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)搭設(shè)的等溫、隨機(jī)干擾少、介質(zhì)狀態(tài)(水、煤氣等)穩(wěn)定的小型管道上實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上得出的，沒有涉及實(shí)際的原油、成品油或天然氣的集輸或長(zhǎng)輸管道的情況。在實(shí)際工

6、業(yè)管道的運(yùn)行中存在大量復(fù)雜的問題，如工況的正常調(diào)節(jié)、輸送介質(zhì)形態(tài)隨溫降的連續(xù)變化等都是實(shí)驗(yàn)室中研究難以完全涵蓋的。雖然目前國際上已有多種檢測(cè)管道泄漏的方法，有多家公司提供管道泄漏檢測(cè)方面的軟件包，如ATMOSPIPE、ATS、Logica等基于全線遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控(SCADA)系統(tǒng)的管道檢測(cè)軟件包，但這些系統(tǒng)的價(jià)格一般在數(shù)百萬美元，由此可見其引進(jìn)費(fèi)用極其昂貴。進(jìn)入90年代以來，我國的一些科研小組在工業(yè)管道上進(jìn)行了一定的研究工作，尤其針對(duì)于穿越沙漠、海底、沼澤等特殊環(huán)境下的輸送管道，需要充分利用管道油品輸送的流動(dòng)特性，它是

7、運(yùn)用現(xiàn)代分析方法和控制理論，對(duì)所采集的管道運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，結(jié)合管道流體的流動(dòng)規(guī)律，實(shí)現(xiàn)管道泄漏檢測(cè)和定位，人們稱這種方法為現(xiàn)代管道泄漏檢測(cè)和定位技術(shù)。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國必將成為一個(gè)世界管道大國，對(duì)管道泄漏檢測(cè)系統(tǒng)的要求也日益迫切，因而利用自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)，研制開發(fā)一種適合我國管道狀況的泄漏檢測(cè)與定位系統(tǒng)，對(duì)于我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高安全生產(chǎn)效率將有重要意義。此后，人們還嘗試了各種新的方法和手段，以提高泄漏檢測(cè)的靈敏度和更加準(zhǔn)確地判斷泄漏點(diǎn)位置，逐步建立起了現(xiàn)代管道泄漏檢測(cè)定位的理論體系，填補(bǔ)可這方面的空白。通過研制和開發(fā)新型

8、高效的管道泄漏檢測(cè)系統(tǒng)來提高泄漏檢測(cè)與定位的靈敏度、精確度和可靠性，管道泄漏檢測(cè)技術(shù)有如下的發(fā)展趨勢(shì)：(1)泄漏檢測(cè)系統(tǒng)和SCADA系統(tǒng)的結(jié)合。SCADA系統(tǒng)不僅能為泄漏檢測(cè)提供數(shù)據(jù)來源，而且能對(duì)管道的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控，是管道自動(dòng)化的發(fā)展方向。由于單一的泄漏檢測(cè)系統(tǒng)并不經(jīng)濟(jì)，因此將它集成到SCADA系統(tǒng)