CN111536430A - 基于温湿度对管道泄漏监测立体定位的方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于温湿度对管道泄漏监测立体定位的方法，涉及管道泄漏监测方法。该方法包括以下步骤：S1、沿管道轴向至少部署三个温湿度传感器，监测管道轴向的温湿度变化曲线；S2、若监测到温湿度发生突变，计算定位管道泄漏点的轴向位置；S3、由管端面若干注入孔向管内注入同等份水蒸气，分别采集温湿度信号；S4、定位管道泄漏点的径向位置。本发明可以实现管道泄漏的径向位置定位，即可以实现核电管道泄漏的立体定位，进一步提升了管道泄漏的监测效率，大幅度的提高了管道泄漏监测效率。

Description

基于温湿度对管道泄漏监测立体定位的方法
技术领域
本发明涉及管道泄漏监测方法。
背景技术
管道运输由于其安全性能高、稳定性好，已经被广泛的应用于各大化工行业，尤其是在核工业领域。而温湿度监测由于其受外界的干扰较小，对于核电管道泄漏的监测意义重大。一般基于温湿度开发的监测系统只能判断泄漏的轴向定位。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于温湿度对管道泄漏监测立体定位的方法，
本发明的目的可以这样实现，设计一种基于温湿度对管道泄漏监测立体定位的方法，包括以下步骤：
S1、沿管道轴向至少部署三个温湿度传感器，监测管道轴向的温湿度变化曲线；
S2、若监测到温湿度发生突变，计算定位管道泄漏点的轴向位置；
S3、由管端面若干注入孔向管内注入同等份水蒸气，分别采集温湿度信号；
S4、定位管道泄漏点的径向位置。
进一步地，三个温湿度传感器分别安装在A、B、C点，泄漏点为O点，计算蒸汽在保温层与管道内壁之间的传播速度v；
v＝lBC/(tB-tC)
管道泄漏的轴向定位为x：
Figure BDA0002483096590000011
其中，tA为A点监测到泄漏时间，tB为B点监测到泄漏时间，tC为C点监测到泄漏时间,lAB为A、B点之间的距离,lBC为B、C点之间的距离，lOA为O、A点之间的距离。
进一步地，步骤S3包括以下步骤：
S301、管端面设置5～20个注入口，注入口均匀分布在管端面上；
S302、注入口分别注入相同等分的水蒸气，并采集温湿度信号；
S303、提取温湿度泄漏判据特征指标，在相同时间内湿度曲线的变化斜率kh；
S304、根据kh计算出采集温湿度信号在相同时间内其湿度变化率δh；
S305、运用最小二乘拟合的方法建立角度与湿度变化率之间的模型，
θ＝kδh+b
其中：
Figure BDA0002483096590000021
Figure BDA0002483096590000022
式中：δh为湿度变化率，
Figure BDA0002483096590000023
为湿度变化率均值，T为待拟合数据长度，θ为注入口端面的角度，
Figure BDA0002483096590000024
为注入口端面的角度均值，k为待拟合方程的斜率,即模型的斜率值，b为待拟合方程的截距。
进一步地，温湿度信号的采集包括温湿度传感器及信号调理模块完成温湿度原始数据的AD转换；数据采集卡完成温湿度数据的采集；调理后的信号进入处理器进行数据分析、处理、存储及上传数据库操作。
进一步地，通过截取温湿度曲线10s的数据点进行曲线斜率提取，其中温湿度曲线的截取方式以滑移窗的方式进行，拟合出来的斜率即为温湿度泄漏判据的特征指标。
进一步地，找到满足kh条件下参与拟合点数的第一点与最后一点的湿度值，然后计算首末两点的湿度值之差，其差值即为相同时间内其湿度变化率δh。
本发明可以实现管道泄漏的径向位置定位，即可以实现核电管道泄漏的立体定位，进一步提升了管道泄漏的监测效率，大幅度的提高了管道泄漏监测效率。
附图说明
图1是本发明较佳实施例的轴向示意图；
图2是本发明较佳实施例的径向示意图；
图3是本发明较佳实施例的温湿度数据采集流程图；
图4是本发明较佳实施例的温湿度斜率kh的示意图；
图5是本发明较佳实施例的kh条件下的温湿度变化率。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的描述。
如图1、图2所示，一种基于温湿度对管道泄漏监测立体定位的方法，包括以下步骤：
S1、沿管道轴向至少部署三个温湿度传感器，监测管道轴向的温湿度变化曲线；
S2、若监测到温湿度突变，计算定位管道泄漏点的轴向位置。
三个温湿度传感器分别安装在A、B、C点，泄漏点为O点，计算蒸汽在保温层与管道内壁之间的传播速度v；
v＝lBC/(tB-tC)
管道泄漏的轴向定位为x：
Figure BDA0002483096590000031
其中，tA为A点监测到泄漏时间，tB为B点监测到泄漏时间，tC为C点监测到泄漏时间,lAB为A、B点之间的距离,lBC为B、C点之间的距离，lOA为O、A点之间的距离。
S3、由管端面若干注入孔向管内注入同等份水蒸气，分别采集温湿度信号。
具体步骤为：S301、管端面设置5～20个注入口，注入口均匀分布在管端面上。注入口的数目越多，采集到的点数就越多，后续的拟合算法中可用点数越多，有利于提高该算法的精准度，但是综合考虑管道的密封性等问题，推荐注入口不要超过十个。本实施例中，采用5个注入口。
S302、注入口分别注入相同等分的水蒸气，并采集温湿度信号。
如图3所示，温湿度信号的采集步骤包括：第一步，温湿度传感器及信号调理模块完成温湿度数据的AD转换；第二步，NI数据采集卡完成温湿度数据的采集；第三步，调理后的信号进入处理器(本实施例采用RT Compact CRIO)进行数据分析、处理、存储及上传数据库操作。
S303、提取温湿度泄漏判据特征指标，在相同时间内湿度曲线的变化斜率kh。
采集到的湿度曲线如图4所示，其中可以看出，在管道泄漏未发生时，温湿度曲线的变化斜率kh基本上为0，当泄漏发生时其斜率值骤然上升。通过截取温湿度曲线10s的数据点进行曲线斜率提取，其中温湿度曲线的截取方式以滑移窗的方式进行，拟合出来的斜率即为温湿度泄漏判据的特征指标。
S304、根据kh计算出采集温湿度信号在相同时间内其湿度变化率δh。
在满足kh条件下计算的湿度变化率δh的方法，如图5所示，其中kh计算的方式如S303所述，找到满足kh条件下参与拟合点数的第一点与最后一点的湿度值，然后计算首末两点的湿度值之差，其差值即为相同时间内其湿度变化率δh。
S305、运用最小二乘拟合的方法建立角度与湿度变化率之间的模型，
θ＝kδh+b
其中：
Figure BDA0002483096590000041
Figure BDA0002483096590000051
式中：δh为湿度变化率，
Figure BDA0002483096590000052
为湿度变化率均值，T为待拟合数据长度，θ为注入口端面的角度，
Figure BDA0002483096590000053
为注入口端面的角度均值，k为待拟合方程的斜率,即模型的斜率值，b为待拟合方程的截距。
S4、定位管道泄漏点的径向位置。
综合泄漏的轴向位置与径向位置定位就可以实现管道泄漏立体定位，其立体定定位的方式为轴向为距离，径向为角度(弧度)，即(x,θ)。
本发明可以实现对泄漏故障的立体定位，既可以定位泄漏点的轴向位置信息，也可以定位到泄漏点的径向位置信息；在实现对核电管道泄漏立体定位的基础之上，可以大幅度的降低人工维护成本，间接产生经济效益。

Claims (6)

1.一种基于温湿度对管道泄漏监测立体定位的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、沿管道轴向至少部署三个温湿度传感器，监测管道轴向的温湿度变化曲线；
S2、若监测到温湿度发生突变，计算定位管道泄漏点的轴向位置；
S3、由管端面若干注入孔向管内注入同等份水蒸气，分别采集温湿度信号；
S4、定位管道泄漏点的径向位置。
2.根据权利要求1所述的基于温湿度对管道泄漏监测立体定位的方法，其特征在于：三个温湿度传感器分别安装在A、B、C点，泄漏点为O点，计算蒸汽在保温层与管道内壁之间的传播速度v；
v＝lBC/(tB-tC)
管道泄漏的轴向定位为x：
Figure FDA0002483096580000011
其中，tA为A点监测到泄漏时间，tB为B点监测到泄漏时间，tC为C点监测到泄漏时间,lAB为A、B点之间的距离,lBC为B、C点之间的距离，lOA为O、A点之间的距离。
3.根据权利要求1所述的基于温湿度对管道泄漏监测立体定位的方法，其特征在于：
S301、管端面设置5～20个注入口，注入口均匀分布在管端面上；
S302、注入口分别注入相同等分的水蒸气，并采集温湿度信号；
S303、提取温湿度泄漏判据特征指标，在相同时间内湿度曲线的变化斜率kh；
S304、根据kh计算出采集温湿度信号在相同时间内其湿度变化率δh；
S305、运用最小二乘拟合的方法建立角度与湿度变化率之间的模型，
θ＝kδh+b
其中：
Figure FDA0002483096580000021
Figure FDA0002483096580000022
式中：δh为湿度变化率，
Figure FDA0002483096580000023
为湿度变化率均值，T为待拟合数据长度，θ为注入口端面的角度，
Figure FDA0002483096580000024
为注入口端面的角度均值，k为待拟合方程的斜率,即模型的斜率值，b为待拟合方程的截距。
4.根据权利要求3所述的基于温湿度对管道泄漏监测立体定位的方法，其特征在于：温湿度信号的采集包括温湿度传感器及信号调理模块完成温湿度原始数据的AD转换；数据采集卡完成温湿度数据的采集；调理后的信号进入处理器进行数据分析、处理、存储及上传数据库操作。
5.根据权利要求3所述的基于温湿度对管道泄漏监测立体定位的方法，其特征在于：通过截取温湿度曲线10s的数据点进行曲线斜率提取，其中温湿度曲线的截取方式以滑移窗的方式进行，拟合出来的斜率即为温湿度泄漏判据的特征指标。
6.根据权利要求3所述的基于温湿度对管道泄漏监测立体定位的方法，其特征在于：找到满足kh条件下参与拟合点数的第一点与最后一点的湿度值，然后计算首末两点的湿度值之差，其差值即为相同时间内其湿度变化率δh。
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