基于互谱矩阵估计的泄漏源超声阵列定位技术研究

针对天然气站场微小泄漏源准确定位的难题,分析了基于时延估计的波达方向计算原理;提出了基于互谱矩阵的延迟估计方法;设计了三角形超声阵列泄漏检测系统,根据西气东输某压气站真实背景噪声下的模拟泄漏测试数据,对比分析了互相关、广义互相关和互谱矩阵3种算法的定位精度,结果表明,超声阵列泄漏检测系统在探测半径为20 m范围内时,基于互谱矩阵算法的泄漏源定向误差均值小于2°,2个超声阵列传感器空间交汇定位误差为0.61 m,显著优于互相关和广义互相关经典算法。系统抗干扰能力强,具有在正常生产工况下对2 mm口径微小泄漏准确定位的能力,研究成果为天然气站场泄漏点准确定位提供了一种切实可行的技术方案。

光纤光栅技术在天然气管道安全监测中的研究进展

基于光纤光栅的管道安全监测技术具有本质安全和无电磁干扰等优点,适用于易燃易爆环境。文中介绍了光纤布拉格光栅(FBG)的技术现状,对不同安装方式的FBG传感器实现原理、主要参数及性能特点进行了对比分析,介绍了超弱光纤光栅传感阵列的技术优势和应用场景,提出了基于FBG传感的管道安全监测技术研究难点和发展方向,为构建天然气管道安全监测技术体系提供参考。

油田集输管道震荡泄漏信号定位技术应用研究

针对管道泄漏震荡信号带来的定位误差大的问题,以油田集输管道模拟泄漏测试数据为基础,通过上、下游采集信号的特征分析,进行了管道震荡泄漏信号定位技术应用研究,提出了一种基于关注下降沿的泄漏定位算法。该算法由积分器、微分器、判决器、筛选法器和相关器等部分组成。现场试验结果表明,与传统相关定位方法相比,基于关注信号下降沿的泄漏定位算法,在减小震荡泄漏信号定位误差和提高定位精度鲁棒性两方面都具有明显优势。

基于多模干涉与马赫-曾德尔干涉效应的光纤振动传感器研究

提出了一种结合多模干涉效应的新型马赫-曾德尔干涉仪(MZI)结构,并将其用于振动检测研究。与基于两个3 dB单模光纤耦合器(OC)级联而成的传统MZI不同的是,文章采用多模OC与单模OC共同构成MZI。利用芯径为105μm的阶跃折射率分布多模光纤与芯径为62.5μm的渐变折射率分布多模光纤分别采用熔融拉锥法制作了分光比为1∶1的3 dB多模OC,并将其分别与3 dB单模OC构建了MZI,同时为了对比,也利用两个单模OC构建了MZI。分别对采用不同类型OC构建的MZI中的一个干涉臂施加振动干扰,并使用示波器进行数据采集和分析。结果表明,基于芯径为105μm的阶跃折射率分布多模耦合器构建的MZI具有最大的可检测振动频率范围,为1~20 kHz,同时在振动频率偏差和振动频率鉴别能力上也表现最优。

基于白化滤波的天然气集输管道微泄漏定位方法

油气田集输管道因腐蚀导致的微泄漏信号提取和识别是泄漏监测技术领域的一大难题。针对淹没在管道噪声中的微弱泄漏信号,提出了一种基于白化滤波的天然气集输管道微泄漏定位方法。以某油田天然气集输管道为例,采用自适应白化滤波算法消采集信号中的除低频分量,进而对泄漏定位公式进行优化,通过互相关方法计算管道上、下游信号的延迟时间,得到泄漏点位置。结果表明:利用所提出的方法,白化滤波处理后的信号功率谱趋于平坦且接近白噪声,信噪比提高约4dB,可检测到管道中的微弱泄漏信号,泄漏点定位误差为2 m,建议进一步开展在不同介质、压力等级、地形条件管道中的示范应用,以期提升油气田集输管道的安全管理水平,助力无泄漏示范区建设。