一种基于管内流体瞬态特性的管道泄漏检测方法

本发明涉及管道结构检测，具体来说，涉及一种基于管内流体瞬态特性的管道泄漏检测方法。

背景技术：

1、在现代工业中，利用管道输送能源是最常用最简便效率最高的一种方法，无论是海底输油管道还是地下输气管道，亦或输水排水管道，都与我们的生活和经济发展都是息息相关的。最新数据显示，截止到2019年，中国国内管道运输总里程达到112.7万，总经济产值将近30万亿元。管道运输能源已经成为未来发展的趋势。然而在管道运输中经常发生腐蚀泄漏断裂等情况，会造成环境污染以及经济损失，严重的甚至产生爆炸有毒气体等，给人民生命健康和财产造成严重威胁。因此及时发现损坏位置并修复成为一个重要问题，相比于修复，更困难的是及时检测发现，由于地形地貌环境人为破坏等因素，能够准确检测出泄漏并确定泄漏位置至关重要。

2、常用的管道泄漏检测方法有漏磁检测，超声波检测，压力波检测等等。通过大量的案例表明压力波检测泄漏有其独特的优势，检测位置精确效率高，价格便宜适用场景强等等。当管道因为堵塞或阀门突然关闭会在管道内产生一个很大的瞬时压力，我们称之为水击现象。当管道内产生水击时，在管道内会产生压力突变，当管道中有泄漏口时流经的流体压力会减小，而瞬变流方法加大了这种趋势，压力减小的会更明显，使之在压力变化曲线观察到明显的结果。利用压力波检测可分为监测和主动检测。其中主动检测最常用的办法就是瞬变流水击压力波法。现也有实验利用阀门的瞬间关闭产生的压力突变来检测泄漏点。传统水击多采用阀门突然关闭产生一个水击压力波来实现泄漏检测，这种检测方式很难控制阀门关闭时间，易造成实验误差。并且只能在管道出口处应用，往往需要外接手动控制或者电子控制阀门，在长距离输油管道或者海底管道检测中无法保证在需要的位置恰好拥有阀门，而且成本消耗巨大。

技术实现思路

1、鉴于现有技术的不足，本发明提供一种基于管内流体瞬态特性的管道泄漏检测方法。本发明利用清管器在管道中瞬间停止以引起水击的方法来代替阀门，在其清关器后方的压力检测装置能及记录实际情况，在实现瞬时水击的同时还可以改变停止位置以配合传感器的检测。

2、本发明采用的技术手段如下：

3、一种基于管内流体瞬态特性的管道泄漏检测方法，包括：。

4、s1、将携带有压力传感器的清管器放入待检测管道内部，其中所述清管器具有伸缩爪，所述伸缩爪响应于外部控制信号伸出或者缩回，当伸缩爪完全伸出时，能够将清管器固定在管道内部；

5、s2、所述清管器随液体流动时，通过压力传感器在测量管路压力；

6、s3、控制清管器的伸缩爪伸出，使清管器停止在管道内的某个位置，根据压力传感器采集的压力值绘制压力变化曲线，根据压力变化曲线的波动情况判断所述清管器流经的管段是否存在泄漏，如判断不存在泄漏，则收回伸缩爪，清管器继续随液体流动，返回步骤s2，否则执行步骤s4；

7、s4、通过压力传感器获取压力值，绘制下一个压力波动周期的压力变化曲线，由下一个压力波动周期的压力变化曲线根据以下公式计算泄漏点位置和泄漏量：

8、tx1-t0＝2x1/a，

9、hred＝hmax-hat1，

10、q02＝2ghred

11、其中x1代表泄漏点距离压力传感的距离，a代表压力波波速，hred代表水头压力差值，hmax代表水击压力最大峰值，hat1代表水击压力平稳峰值，q0为泄漏量，g＝9.8m/s2，tx1-t0代表水击波反射时间差，tx1代表水击波反射到泄漏点的时间，t0代表水击开始的时刻。

12、进一步地，将携带有压力传感器的清管器放入待检测管道内部，包括：

13、打开两端管道连接处的法兰盘，将所述清管器放入待检测管道内部。

14、进一步地，所述清管器携带多个压力传感器，根据每个压力传感器测量结果的均值绘制压力变化曲线。

15、进一步地，根据压力变化曲线的波动情况判断所述清管器流经的管段是否存在泄漏，包括：

16、将采集的压力变化曲线与理想状态下无泄漏情况的压力变化曲线对比，在无泄漏的情况下，水击所产生的压力峰值是不变的，在峰值处压力曲线是一条直线，而管道有泄漏时，在泄漏点会产生一定的压力损失，压力波在泄漏点处所表现出来的压力峰值在压力曲线上会有一个下降的波动，有泄漏和无泄漏的压力在开始时刻是一样大小，而压力波经过泄漏点后有泄漏的压力会低于无泄漏的压力，根据对比结果判断是否存在泄漏，所述理想状态下无泄漏情况的压力变化曲线根据仿真软件模拟获得。

17、较现有技术相比，本发明具有以下优点：

18、1、本发明使用清管器瞬时停止的方法代替阀门开合产生水击一方面可以提高实验精度，保证其是瞬时水击，另一方面在节约成本的同时还具有数据的多样性，可以保证清管器在不同位置完成水击，对实验的对比性非常重要，可兼容性强。

19、2、本发明给出了针对于水击检测管道泄漏的具体步骤，能够快速得到管道是否泄漏的结论，同时能够精确定位泄漏位置，给长途运输管路的运维管理提供了重要的理论支持和数据保证。

技术特征：

1.一种基于管内流体瞬态特性的管道泄漏检测方法，其特征在于，包括：。

2.根据权利要求1所述的一种基于管内流体瞬态特性的管道泄漏检测方法，其特征在于，将携带有压力传感器的清管器放入待检测管道内部，包括：

3.根据权利要求1所述的一种基于管内流体瞬态特性的管道泄漏检测方法，其特征在于，所述清管器携带多个压力传感器，根据每个压力传感器测量结果的均值绘制压力变化曲线。

4.根据权利要求1所述的一种基于管内流体瞬态特性的管道泄漏检测方法，其特征在于，根据压力变化曲线的波动情况判断所述清管器流经的管段是否存在泄漏，包括：

技术总结
本发明公开了一种基于管内流体瞬态特性的管道泄漏检测方法，包括：将携带有压力传感器的清管器放入待检测管道内部；所述清管器随液体流动时，通过压力传感器在测量管路压力；控制清管器的伸缩爪伸出，使清管器停止在管道内的某个位置，根据压力传感器采集的压力值绘制压力变化曲线，根据压力变化曲线的波动情况判断所述清管器流经的管段是否存在泄漏；通过压力传感器获取压力值，绘制下一个压力波动周期的压力变化曲线，由下一个压力波动周期的压力变化曲线计算泄漏点位置和泄漏量。本申请使用清管器瞬时停止的方法代替阀门开合产生水击一方面可以提高实验精度，另一方面在节约成本的同时还可以保证清管器在不同位置完成水击，提高检测精度。

技术研发人员：张康,杨建男,耿涛,陈圣涛,侯交义,宁大勇,杜洪伟
受保护的技术使用者：大连海事大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16