城市天然气管网泄漏检测与定位技术研究

【摘要】：随着环境污染的加重，人们开始寻找?种清洁、高效的新能源。天然气开始进入了人们的视线，日益受到国内、外的关注。天然气的主要运输手段是管道，由于其具有易燃易爆特性，管道的安全性就显得非常重要127】。随着我国经济的发展，能源结构的调整，城市天然气管网也在飞速发展。天然气的泄露检测与排除就显得尤为重耍。而城市燃气管网位于复杂多变的噪声环境中，具有压力低，多分支，多附件的特点，这就决定了其泄漏检测定位的难度很大[541。天然气管道的泄露检测与定位成为智慧城市天然气管网运行中亟待解决的关键技术之一。本研宄将广义声发射理论与混沌理论相结合，应叫于城市天然气管网的泄漏检测及定位。广义声发射[471是近些年发展起来的一个理论，用于研宄管壁中由泄油引发的应力波特性，该理论认为泄漏引发的信号是连续信号，可以对其进行连续捕捉，不必担心因错过时间而漏检。该特性是其与常规负压波理论的最大K别。基于混沌弱信号检测技术是信号处理领域中崭新的手段。本文融合声发射理论与混沌理论在天然气管网泄露的研究中，完成了以下主要工作与成果： 1)根据声发射检测技术，组建了天然气管道泄漏检测模拟系统，该系统由计算机、数据采集版、声发射传感器以及管道等组成。 2)采用广义声发射理论解释管壁屮由泄制引发的应力波现象，根据此理论研究了城市天然气管网屮、低压燃气管道泄漏信号的特点； 3)在混沌理论的驻础上，依据混沌系统对同频率的微弱周期信号极其敏感，对噪声信号具有很强的免疫力的特性，研究了天然气管道强噪声中周期弱信号的检测方法’实现了在复杂多变的环境噪声中管道泄漏信号的检测； 4)根据单点泄漏模型以及互双谱理论,设计了实现天然气单点泄漏的定位方法。实验结果表明，该方法的正确性及在程上的可行性。该理论对检测范围存在单个泄漏点情况的检测及定位具有很髙的应用价值。 通过大量现场实验以及仿真结果表明：混沌检测技术可以有效地在复杂多变的城市环境噪声中，实现城市中压及低压燃气管网的泄漏检测。将互双谱理论运用到城市地下燃气管网的泄漏定位中，可以有效地避免信号因噪声互相关而定位不准确的问题。结果表明该方法可以较准确的对管网的泄漏点进行定位，且定位精度较高。 【关键词】：城市地下燃气管网 泄漏检测 泄漏定位 双谱
【学位授予单位】：上海师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU996
【目录】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-24
• 1.1 天然气管道泄漏检测技术的研究背景11-14
• 1.1.1 发展中的天然气干线建设11-13
• 1.1.2 城市天然气管网的建设13-14
• 1.2 城市天然气管网供气系统14-17
• 1.2.1 城市天然气管网供气系统14-15
• 1.2.2 城市燃气管道的泄漏15-17
• 1.3 天然气管道泄漏特点及相应的检测技术17-23
• 1.3.1 天然气管道泄漏的特点17-18
• 1.3.2 天然气管道的泄漏检测技术18-19
• 1.3.3 国外比较先进的天然气管道泄漏检测技术19-20
• 1.3.4 发展中的城市天然气管道检测与防护技术20-23
• 1.4 本文研究的主要内容23-24
• 第二章 泄漏声波的产生及传播理论24-31
• 2.1 气体泄漏模型24-25
• 2.2 泄漏声波的产生原理25-27
• 2.3 连续声发射信号的表征参数27-28
• 2.4 圆管中的波传播理论28-29
• 2.5 本章小结29-31
• 第三章 基于混沌理论的泄漏信号检测技术31-45
• 3.1 基于混沌理论的弱信号检测方法31-40
• 3.1.1 混沌理论介绍31-32
• 3.1.2 Duffing 方程的混沌特性32-35
• 3.1.3 基于 Duffing 混沌振子检测微弱周期信号频率的原理35-38
• 3.1.4 Duffing 振子阵列的设计38-39
• 3.1.5 Duffing 振子阵列检测微弱正弦信号频率的具体步骤39-40
• 3.2 燃气管网的泄漏检测40-44
• 3.2.1 检测系统中的传感器的选择40-41
• 3.2.2 实验数据的采集41-43
• 3.2.3 燃气泄露检测的过程43-44
• 3.3 本章小结44-45
• 第四章 天然气管网泄漏定位的研究45-63
• 4.1 单点定位模型45-47
• 4.2 单点泄漏定位基本原理47-61
• 4.2.1 互相关定位方法47-52
• 4.2.2 互双谱定位法52-61
• 4.3 天然气管网泄露定位的试验研究61-62
• 4.4 本章小结62-63
• 第五章 总结与展望63-65
• 5.1 论文主要完成的工作63-64
• 5.2 论文主要创新点64
• 5.3 进一步的研究计划64-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-70
• 攻读学位期间取得的研究成果70

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