CN101737631B - 基于h-q特性曲线的管道断漏定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于泄漏检测技术，涉及一种基于H-Q特性曲线的管道断漏定位方法，基于H-Q特性曲线的管道断漏定位方法，其特征是：它分A、初始化四个步骤、B、进入监测定位六个四个步骤完成管道断漏定位，它对于在复杂工况下运行的管道断漏做出及时准确的判断定位，将管道断漏造成的危害降到最小；同时提高生产运行的安全性、可靠性，使地面各生产工艺实现连续平稳运行，达到节能降耗、提高经济效益的目的。

Description

基于H-Q特性曲线的管道断漏定位方法

技术领域

本发明属于泄漏检测技术，涉及一种基于H-Q特性曲线的管道断漏定位方法。

背景技术

管道的安全运行是管道管理的重要组成部分，在所有危及管道安全的事故中，无论是经济损失还是对环境的破坏程度，管道泄漏事故的危害是最大的，而可靠的泄漏检测技术在管道运行管理中显得尤为重要。由于社会条件复杂，人为打孔盗油、第三方施工破坏、操作失误、自然灾害、自然腐蚀等都是形成管道泄漏事故的主要原因，如果泄露后及时发现泄漏并能准确的确定泄漏位置对于降低经济损失，减少对环境的污染及其重要。

目前，国际上管道泄漏检测与定位技术多种多样，根据测量手段和检测对象不同，大体上可以分为直接和间接检漏两种方法。直接检漏多是利用不同原理的检测设备，直接对管线或输送介质进行检测；间接检漏则是利用建立系统模型、质量守恒等原理，通过计算进行泄漏检测的方法。国内外具有代表性的管道泄漏检测方法主要有人工巡线、管道内部检测技术、管道外部检测技术等。对于上述三类泄漏检测方法都存在着自身缺陷，未能对各种复杂工况下的管道泄漏点做出及时准确的定位，误报警率较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于H-Q特性曲线的管道断漏定位方法，对于在复杂工况下运行的管道断漏做出及时准确的判断定位，将管道断漏造成的危害降到最小；同时提高生产运行的安全性、可靠性，使地面各生产工艺实现连续平稳运行，达到节能降耗、提高经济效益的目的。

本发明的目的技术解决方案是：基于H-Q特性曲线的管道断漏定位方法，其特征是：它的步骤是：

A、初始化

1)获取确定型号泵的扬程性能曲线H-Q和管路随着输量Q的变化特性曲线h-Q；

2)由步骤1)通过H-Q特性曲线坐标得到扬程性能曲线H-Q与管路特性h-Q曲线图的交点M；

3)通过M得到对应的H-Q特性曲线坐标的Q或H值；

4)存贮管道断漏点x与H-Q特性曲线坐标的Q或H值的对应值q或h值的数据，并建立对应数据库；

B、进入监测定位

5)当前确定型号泵和转速对应M和Q或H坐标点是否对应；

6)对应，重新返回步骤5)

7)不对应，获取管路特性h’-Q曲线与泵的扬程性能曲线H-Q的交点M′；

8)通过交点M′得到对应的H-Q特性曲线坐标的Q¹或H¹值；

9)由Q¹或H¹得到数据库中断漏点X¹；

10)显示或打印断漏点X¹。

所述的步骤4)存贮管道断漏点X与H-Q特性曲线坐标的Q或H值的对应值的数据库是通过实验获取。

本发明的技术效果：开发管道断漏监测定位系统，实时监控管线运行状况，防止管线超压等危险情况的发生，提高安全生产能力；对正常运行的工况形成历史曲线(便于特殊工况下的对比)，当管线断漏时，及时报警，计算断漏点位置，发出声音提示；弹出报警画面，显示重要数据(如始末时间、高差、距离等)；并能根据管线路由曲线图，用红色闪烁标志显示当前断漏点，提供管线距离对照表以确定报警具体位置，同时打印报警数据；计算漏失量。

附图说明

下面结合实例附图对本发明做进一步说明。

图1是泵的扬程性能曲线H-Q与管路特性h-Q曲线图。

图中：H-Q-泵的扬程性能曲线；h-Q-管路特性曲线；h_c′-Q～h_c-Q——管路特性曲线变化区间；h′-Q-在断漏工况下的某种管路特性曲线；Q_c′-最小起输量；Q_c-最大输量；M-正常工作下的曲线交点；M′-在断漏工况下的曲线交点。

具体实施方式

泵的扬程性能曲线H-Q在泵选型确定、转速一定的情况下是一条固定的曲线，在正常工况下，管路特性h-Q曲线随着输量Q的变化而变化(在h_c′-Q～h_c-Q之间变化)，它与泵的扬程性能曲线H-Q有一交点M。当管道发生断漏时，管路特性h-Q曲线的变化超出了上述变化范围，监测定位系统及时报警，此时管路特性h’-Q曲线与泵的扬程性能曲线H-Q有一交点M′，监测定位系统自动获取M′所对应的管路特性曲线h、Q参数值通过计算，对断漏点进行定位，在管线路由曲线图上用红色闪烁标志显示出当前泄漏点，同时打印报警数据；计算漏失量。

基于H-Q特性曲线的管道断漏定位方法步骤是：

A、初始化

1)获取确定型号泵的转速扬程曲线H-Q和管路随着输量Q的变化特性曲线h-Q；

2)由步骤1)通过H-Q特性曲线坐标得到扬程性能曲线H-Q与管路特性h-Q曲线图的交点M；

3)通过M得到对应的H-Q特性曲线坐标的Q或H值；

4)存贮管道断漏点x与H-Q特性曲线坐标的Q或H值的对应值q或h值的数据，并建立对应数据库；

B、进入监测定位

5)当前确定型号泵和转速对应M和Q或H坐标点是否对应；

6)对应，重新返回步骤5)

7)不对应，获取管路特性h’-q曲线与泵的扬程性能曲线H-Q的交点M′；

8)通过交点M′得到对应的H-Q特性曲线坐标的Q¹或H¹值；

9)由Q¹或H¹得到数据库中断漏点X¹；

10)显示或打印断漏点X¹。

步骤4)存贮管道断漏点X与H-Q特性曲线坐标的Q或H值的对应值的数据库是通过实验获取。

获取管路特性h’-q曲线通过监测点采集到大量数据后，系统自动识别、过滤，提取有关泵、管路的特性参数，自动判断流态。具体算法是：

a计算雷诺数：

t_平＝(t₁+2t₂)/3

v₁/v₂＝exp【-u·(t_平-t₃)】

式中：t₁原油的起点温度、t₂-原油的终点温度℃；t₃取50温度℃

v₁、v₂-温度在t_平、50温度℃下的运动粘度，m²/s；

u-粘温指数，一般取0.01∽0.03，一般取u＝0.03；

Re＝4q_v/πdυ

式中：q_v-输油平均温度下的原油体积流量(m³/s)；

d-管子内径(m)

υ-输油平均温度下的原油运动粘度(m²/s)；

e-管子相对粗糙度(m)取e＝0.1×10^-3m

b流态确定后，计算水利坡降：

i＝0.0246(q_v ^1.75v₁ ^0.25/d^4.75)

式中：h-管道内沿程水力摩阻损失(m)；

d-输油管道的内直径(m)；

q_v-平均温度下的原油体积流量(m³/s)；

v₁-输油平均温度下的原油运动粘度(m²/s)；

c计算总压头h：

进出站摩阻h′＝60m；局部摩阻取5％。

h＝1.05il+h_{进出站摩阻}′+(Z₂-Z₁)

式中：Z₁、Z₂-起终点高差(m)；l是管线长度

经过软件处理、计算后绘制出，管路h-Q与泵H-Q总的特性曲线。

在正常输送过程中，管路特性h-Q曲线随着输量Q的变化在一定的区域范围内(管线的最小启输量～最大输量)发生变化，与泵的扬程性能曲线H-Q发生交点M，M点为正常工作下的曲线交点。当管道发生断漏时，系统通过数字化平台获取大量的数据信息进行分析、加工、组合，并利用上述数学方法和技巧使这些信息转化为具有判断及预测断漏的依据，做出断漏时管路特性h-Q曲线，与正常情况下的历史曲线对比，已经超出了正常输油情况下的变化范围，若变化后它与泵的扬程性能曲线H-Q发生交点M′，通过管路特性h-Q曲线M′所对应的h、Q值依托水利计算公式(达西公式)，计算管道断漏的具体位置。基于此方法开发管道断漏监测定位系统，对于管道断漏实现快速、准确定位。

Claims (2)

1.基于H-Q特性曲线的管道断漏定位方法，其特征是：它的步骤是：

A、初始化

1）获取确定型号泵的转速扬程曲线H-Q和管路随着输量Q的变化特性曲线h-Q；

2）由步骤1）通过H-Q特性曲线坐标得到扬程性能曲线H-Q与管路特性h-Q曲线图的交点M；

3）通过M得到对应的H-Q特性曲线坐标的Q或H值；

4）存贮管道断漏点x与H-Q特性曲线坐标的Q或H值的对应值q或h值的数据,并建立对应数据库；

B、进入监测定位

5）当前确定型号泵和转速对应M和Q或H坐标点是否对应；

6）对应，重新返回步骤5）

7）不对应，获取管路特性h’-Q曲线与泵的扬程性能曲线H-Q的交点M′；

8）通过交点M′得到对应的H-Q特性曲线坐标的Q¹或H¹值；

9）由Q¹或H¹得到数据库中断漏点X¹；

10）显示或打印断漏点X¹；

所述的管路特性h’-q曲线具体算法是:

a计算雷诺数：

t_平=（t₁+2t₂）/3

ν₁/ν₂=exp【-u·（t_平-t₃）】

式中：t₁原油的起点温度、t₂-原油的终点温度；t₃取50℃

ν₁、ν₂-温度在t_平、温度50℃下的运动粘度，m²/s；

u-粘温指数，取u=0.03；

ν₁=ν₂e^{-u·（t平-t3）}

Re=4q_v/πdυ

式中：q_v-输油平均温度下的原油体积流量（m³/s）；

d-管子内径(m)

υ--输油平均温度下的原油运动粘度（m²/s）；

e-管子相对粗糙度(m)取e=0.1×10^-3m

b流态确定后，计算水利坡降:

i=0.0246(q_v ^1.75ν₁ ^0.25/d^4.75)

式中：h-管道内沿程水力摩阻损失（m）；

d-输油管道的内直径（m）；

q_v-平均温度下的原油体积流量（m³/s）；

ν₁--输油平均温度下的原油运动粘度（m²/s）；

c计算总压头h:

进出站摩阻h′=60m；局部摩阻取5%。

h=1.05il+h_{进出站摩阻}′＋(Z₂-Z₁)

式中：(Z₂-Z₁)-起终点高差（m）；l是管线长度。

2.根据权利要求1所述的基于H-Q特性曲线的管道断漏定位方法，其特征是：所述的步骤4）存贮管道断漏点X与H-Q特性曲线坐标的Q或H值的对应值的数据库是通过实验获取。

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