一种变径管等效管长的实验测试方法与流程

本发明涉及油气管道声波法泄漏监测领域，尤其是一种变径管等效管长的实验测试方法。

背景技术：

目前可以应用于油气管道的泄漏监测方法有许多种，其中，声波法与传统的质量平衡法、负压波法、瞬态模型法等相比具有诸多优点：灵敏度高、定位精度高、误报率低、检测时间短、适应性强；测量的是管线流体中的微弱动态压力变化量，与管线运行压力的绝对值无关；响应频率更宽，检测范围更宽等。

针对输气管道声波法泄漏检测与定位技术的研究中，声速、声波到达上下游传感器的时间差以及上下游传感器之间的安装距离决定泄漏定位精度，但目前研究大都集中在声速和声波到达上下游的时间差的求解计算，以此实现泄漏的准确定位。国内外学者也多是针对声波传播速度的改进以及时间差精度的提高进行研究的。根据调研，现阶段国内外涉及基于声波技术的油气管道泄漏定位方法的专利主要有：

美国专利US6389881公开了一种基于音波技术的管道实时泄漏检测装置和方法。该技术利用传感器采集管内动态压力，采用模式匹配滤波技术对信号进行滤波处理，排除噪声，降低干扰，提高了定位精度；

中国专利200810223454.X公开了一种利用动态压力和静态压力数据进行管道泄漏监测的方法及装置。该方法在管道首末端分别安装一套动态压力传感器和静态压力传感器，测量管内音波信号，音波信号经数据采集装置处理后提取泄漏信号，并利用GPS系统打上时间标签，进行泄漏定位。

中国专利201510020155.6公开了一种基于声波幅值的油气管道泄漏定位方法，该方法采用经过小波分析处理后得到低频段声波幅值来进行泄漏检测和定位，建立了泄漏声波在油气管道介质内的传播模型，提出了一种不考虑声速及时间差的泄漏定位方法。

现有的专利较少涉及上下游传感器之间的安装距离计算，对泄漏定位精度的改进更多的是依靠对声波传播速度和时间差改进的方法，对声波在变径管中传播使得上下游传感器之间的安装距离发生变化没有描述，具体表现为：对声波在传播过程中遇到变径管时会产生声波的反射、二次反射以及干涉等现象考虑不足，使得声波幅值衰减程度明显增大，从而使得上下游传感器之间的安装距离计算不准确，从而造成泄漏定位误差。

技术实现要素：

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种变径管等效管长的实验测试方法。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种变径管等效管长的实验测试方法，包括以下步骤：

步骤一：获取传感器安装距离，采集泄漏声波传播经变径管段的泄漏声波信号并提取所述泄漏声波信号幅值；

步骤二：建立直管段泄漏声波幅值衰减因子模型；

步骤三：将泄漏声波信号幅值与直管段声波幅值衰减因子代入声波幅度衰减模型，获取声波传播距离；

步骤四：根据直管段泄漏声波幅值衰减模型，建立声波传播距离模型；

步骤五：将变径管代替直管段，传感器安装位置保持不变，传感器采集变径管前后声波信号，并提取声波信号幅值；

步骤六：根据步骤五中的信号幅值和步骤四中的泄漏声波幅值衰减模型计算声波传播距离；

步骤七：将声波传播距离与传感器安装距离作差，并将差值与变径管管长相加，获取变径管等效管长。

优选的，所述步骤二中，若泄漏声波传播经过直管段，则在直管段前、后分别采集声波信号，获取声波信号幅值，设直管段前、后采集的声波信号幅值分别为p_1n、p_2n，前后传感器安装距离为x，则直管段泄漏声波幅值衰减因子模型为：

进一步优选的，所述步骤四中，声波传播距离模型为：其中，d表示声波传播距离。

进一步优选的，所述步骤六中，所述声波传播距离计算公式为：其中，p₁、p₂分别表示变径管前、后传感器采集声波信号的幅值。

优选的，所述步骤七中，将声波传播距离与传感器安装距离作差，获取差值并将所述差值与变径管管长相加即可得到变径管的等效管长为：其中，L表示变径管管长。

本发明的有益效果是：

1.通过建立的变径管等效管长的计算公式，能够得到传感器的等效安装距离，提高了定位精度；

2.本发明实现容易，操作方便，较好的解决了现阶段定位精度不高的问题。

附图说明

图1是本发明实施例提供的变径管等效管长的实验测试方法的步骤图；

图2是本发明实施例提供的变径管等效管长的实验测试方法原理流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1所示，一种变径管等效管长的实验测试方法，包括以下步骤：

步骤S101：获取传感器安装距离，采集泄漏声波传播经变径管段的泄漏声波信号并提取所述泄漏声波信号幅值；

步骤S102：建立直管段泄漏声波幅值衰减因子模型；

步骤S103：将泄漏声波信号幅值与直管段声波幅值衰减因子代入声波幅度衰减模型，获取声波传播距离；

步骤S104：根据直管段泄漏声波幅值衰减模型，建立声波传播距离模型；

步骤S105：将变径管代替直管段，传感器安装位置保持不变，传感器采集变径管前后声波信号，并提取声波信号幅值；

步骤S106：根据步骤五中的信号幅值和步骤四中的泄漏声波幅值衰减模型计算声波传播距离；

步骤S107：将声波传播距离与传感器安装距离作差，并将差值与变径管管长相加，获取变径管等效管长。

如图2所示，本发明具体实施流程为：

泄漏声波经长度为L的直管段，直管段前后分别安装传感器1和传感器3，传感器1与传感器2安装间距为l，传感器采集信号经过处理得到幅值，分别表示为p₁₀和p₂₀，根据声波幅值衰减因子公式可获取长度为l的直管段衰减因子，具体为

根据直管段声波幅值衰减因子可获取声波传播距离，即

将长度为L的直管段用同等管长的变径管代替，在相同位置处安装传感器并采集信号，经过处理得到幅值分别为p₁和p₂，直管段声波幅值衰减因子为α，则可得到声波传播距离为

将计算得到的声波传播距离与传感器安装距离相减，并将差值与等效管长相加，即可得到变径管的等效管长

本发明提供的变径管等效管长的实验测试方法，通过建立的变径管等效管长的计算公式，能够得到传感器的等效安装距离，提高了定位精度；本发明实现容易，操作方便，较好的解决了现阶段定位精度不高的问题。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。