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(kāi)發(fā)科再生能源是國(guó)際各種能源組織的重大課題。近年來(lái)，已有很多西方大國(guó)為了能源而不惜大打出手，向很多擁有大能源的小國(guó)發(fā)起能源侵略戰(zhàn)爭(zhēng)，相反的有些東方大國(guó)卻是和和這些用于大量能源的小國(guó)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(guó)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(lái)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(guó)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(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀國(guó)外輸油管道管理先進(jìn)的國(guó)家，如美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)等，自20世紀(jì)70年代以來(lái)，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(guó)在8067西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）年代以來(lái)，數(shù)家單位相繼開(kāi)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(guò)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(méi)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(wèn)題，特別是小流量的泄漏檢測(cè)和泄漏點(diǎn)

5、定位問(wèn)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(guó)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(guó)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(guó)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(méi)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(wèn)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(guó)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(wàn)美元，由此可見(jiàn)其引進(jìn)費(fèi)用極其昂貴。進(jìn)入90年代以來(lái)，我國(guó)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(guó)必將成為一個(gè)世界管道大國(guó)，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(kāi)發(fā)一種適合我國(guó)管道狀況的泄漏檢測(cè)與定位系統(tǒng)，對(duì)于我國(guó)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(guò)研制和開(kāi)發(fā)新型

8、高效的管道泄漏檢測(cè)系統(tǒng)來(lái)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(lái)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)