基于经验模态分解的管道预警系统信号多尺度混沌特性分析方法

提出了一种用于油气管道安全预警系统的检测信号多尺度混沌特性分析的新方法。该预警系统基于Mach-Zehnder光纤干涉仪原理,沿管道同沟敷设一条光缆,利用其中的三条单膜光纤构成分布式微振动测试传感器,实时检测管道沿途发生的泄漏及其他异常事件。多尺度混沌特性分析方法是利用经验模态分解(EMD)方法对典型的异常事件振动信号进行分解,再分别对分解得到的固有模态(IMF)分量进行混沌特性分析,计算出不同尺度下的关联维数。该方法可更清晰地描述检测信号在不同尺度下的混沌特性。利用现场试验得到的信号对该方法进行验证的结果表明,利用多尺度混沌特性分析方法更容易有效地区分几种典型异常事件。

热输油管道泄漏定位技术研究

对压力波在原油管道中的传播特性和传统负压波法泄漏点定位公式进行了分析,基于负压波平均波速的方法,提出了一种新的迭代定位算法。利用该算法对管道进行泄漏定位,提高了定位精度。利用小波变换在信号处理方面的优势,对负压波信号进行去噪处理,然后捕捉压力突变点。应用效果较好,得到较精确的时间差。仿真实例证明,新迭代算法的泄漏定位精度比传统方法有较大的提高。

用红外成像法探测埋地输油管道

为了辅助埋地石油管道巡线以及快速定位与排查偷油支管和泄漏点,提出了利用红外热成像技术探测埋地输油管道的方法。应用热力学传导理论,对埋地输油管道上方土壤层温度场分布进行了数学建模,论证了此方法的可行性。完成了基于非制冷红外焦平面阵列及具有便携、实时成像特点的红外管道探测仪的硬件设计,运用图像增强、图像分割、骨架跟踪等图像处理算法实现了埋地输油管道的自动检测。油田现场试验证明,用这种红外管道探测仪可以方便、直观、快速地探测地下输油管道的位置、走向及分支状况。

油气管道漏磁检测缺陷的三维成像技术

漏磁检测是油气管道常用的无损检测方法,检测的重点是根据测量的漏磁信号重构缺陷的轮廓。提出了基于小波神经网络的三维成像方法,利用图像函数矩阵表达出管道缺陷的三维图像,矩阵元素值对应着缺陷的深度。利用小波神经网络,建立了由缺陷漏磁信号到图像函数矩阵关系的映射。选用的小波函数是墨西哥草帽小波,采用随机梯度下降算法训练。训练样本为三维有限元仿真数据和测量数据。采用训练数据对小波神经网络进行逼近缺陷图像函数矩阵的训练,然后用训练好的小波神经网反演给定数据,重构缺陷图像。实验结果表明,该方法能够实现三维缺陷漏磁检测的成像化及可视化。

埋地管道小泄漏模型及数值求解

随着全国范围的天然气管网逐渐形成,管道运行安全管理的重要性日益突出。在气体单相渗流理论的基础上,结合高速非达西渗流理论,建立了埋地管道发生穿孔小泄漏后在土壤中渗流的数学模型。利用有限体积法对控制方程做离散,以三对角阵(TD-MA)和交替方向隐式线迭代法(ADI)对离散方程进行求解。结合实验研究,得到了适用于地表土壤的高速非达西渗流系数经验公式和土壤变形压力修正公式。采用该修正公式计算得到的压力分布与实验结果吻合较好,证明了数值模型的正确性。

输油管道负压波法泄漏检测中的误报警排除法

管道泄漏事故频繁发生成为妨碍管道安全运行的主要原因,随着油气管道自动化水平的提高,很多管道实现了泄漏的自动检测,但由于各方面的原因泄漏检测的误报警率较高。针对新疆油田某原油管道,分析了管道运行的各种工况,提出了消除误报警的多种措施,在实际运用中取得了良好的效果。

管道三维漏磁检测的有限元仿真应用

介绍了漏磁检测技术的原理;设计了前端三维数据采集系统,实现了对漏磁缺陷信号的获取,并对信号特征进行分析与识别;采用有限元分析法对管道漏磁场理论进行了研究,建立三维漏磁检测模型,得到与实际获得的漏磁缺陷信号基本一致的仿真信号;通过有限元分析研究了提离值对获取漏磁缺陷信号的影响。通过验证表明有限元分析法仿真漏磁缺陷信号的可靠性。

利用瞬态正压波确定天然气管道冰堵位置

提出了利用管道水击过程中的正压波确定天然气管道冰堵位置的原理和方法。其原理为当管道堵塞时,在管道首端发出一正压波,正压波沿管道向下游传播遇堵塞物后反弹向首端传播,在管道首端可以获得两次正压波信息, 通过采集管道首端压力信号,并利用小波变换法提取压力信号突变信息,获得正压波两次通过传感器的时间差,最后结合正压波波速确定管道冰堵位置。具有所需设备少,操作费用低,操作简单等优点,有着广阔应用前景。

关于输气管道的一个泄漏点的检测问题

对于考虑天然气输气管道一个泄漏点的检测问题,建立了存在一个泄漏点的输气管道的偏微分方程反问题的数学模型,利用正交变换法找出了泄漏点的漏失量与泄漏位置之间的关系。运用最小二乘法原理求解矛盾方程组, 找出了泄漏点位置,并用MATLAB编程实现。

油气管道电磁超声法检测的信号处理

为从油气管道电磁超声检测的反射信号中提取出有用信息采用了新的时域分析技术进行电磁超声反射信号的处理。对该算法进行了数学推导,数学仿真试验证明,该算法具有高的抗干扰性。当设置的初始频率偏离输入信号频率20%时,输出信号仍可以正常收敛。实际信号处理表明,该方法可以明显地降低电磁超声回波信号的噪声,有助于提高电磁超声管道检测器的测量精度。

热油输送管道泄漏点定位算法的改进

为了提高热油输送管道泄漏负压波定位精度和效率,对负压波波速沿管程变化的定位算法进行了分析。由不等式推导出准确的泄漏点搜索区间,改进了泄漏点定位的数值计算方法。根据在管输温度范围内负压波波速与温度的近似线性关系以及原油沿程的温降规律,得到了热油输送管道泄漏点定位数学模型的解析表达式,提高了定位算法的运算效率和管道泄漏检测系统的实时性。

基于小波变换的三轴漏磁信号去噪研究

简单介绍了管道的无损检测技术,研究了三轴漏磁传感器的特征和原理,提出了采用三轴漏磁传感器进行在役管道无损检测的可行性以及它所具有的优越性,主要对三轴漏磁信号的去噪方法进行了研究。介绍了小波变换的基本原理和阈值函数去噪的方法,并采用MATLAB软件进行了小波变换下各种阈值函数的去噪仿真和三轴漏磁信号的去噪仿真,得到了比较理想的去噪结果,证明采用小波变换进行三轴漏磁信号的去噪是可行的。