管道是運(yùn)輸石油資源的主要手段。近年來,由于管材老化、盜油打孔等導(dǎo)致的管道泄漏事故不斷增加,造成了大量的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。因此,對(duì)管道泄漏點(diǎn)進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的定位,是確保管道安全運(yùn)行亟待解決的關(guān)鍵問題。首先,建立了管道數(shù)學(xué)模型,并使用特征線法求取了該模型的數(shù)值解。為提升數(shù)學(xué)模型計(jì)算精度,在建模過程中考慮了高程和摩阻系數(shù)對(duì)管道流體的影響。為使用粒子濾波實(shí)現(xiàn)管道狀態(tài)估計(jì),將數(shù)學(xué)模型改寫為狀態(tài)空間方程形式。使用TLNET搭建管道仿真平臺(tái),獲取管道泄漏的仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),使用Matlab對(duì)管道數(shù)學(xué)模型進(jìn)行模擬計(jì)算,通過與仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比的方式驗(yàn)證了數(shù)學(xué)模型的有效性。其次,基于所建立的狀態(tài)空間方程,設(shè)計(jì)粒子濾波算法對(duì)管道進(jìn)行狀態(tài)估計(jì),并以質(zhì)量平衡原理實(shí)現(xiàn)管道泄漏檢測(cè)。提出一種預(yù)設(shè)泄漏節(jié)點(diǎn),通過二次分段和粒子濾波估計(jì)實(shí)現(xiàn)泄漏定位的方法,能夠以較低的計(jì)算量實(shí)現(xiàn)對(duì)管道泄漏的定位。為進(jìn)一步提升泄漏定位精度,使用自舉裂變粒子濾波的思想實(shí)現(xiàn)泄漏量的估計(jì)。多次仿真結(jié)果表明,所提出方法作為一個(gè)一般性或普適性的狀態(tài)估計(jì)法,可以對(duì)小泄漏實(shí)現(xiàn)檢測(cè)與定位,同時(shí)相對(duì)定位誤差低于1%。最后,針對(duì)狀態(tài)估計(jì)法對(duì)硬件設(shè)備要求較高導(dǎo)致的...

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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圖1.1山東濰坊輸油管道泄漏事故截止至年，全球的石油基于管道運(yùn)輸，總里程約為萬公里

西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文2圖1.1山東濰坊輸油管道泄漏事故截止至2016年，全球85%的石油基于管道運(yùn)輸，總里程約為270萬公里。我國的輸油管道約有6萬公里，并有55%左右的管道使用時(shí)長高達(dá)30~40年，自然老化破損的概率逐年增高。近年來，人為盜采的頻率也呈上升趨勢(shì)[8]。綜....

圖2.1基于牛頓第二定律的隔離體受力示意圖

西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文14圖2.1基于牛頓第二定律的隔離體受力示意圖根據(jù)圖2.1，管道瞬態(tài)流動(dòng)時(shí)主要作用力有：沿z方向橫截面的壓力差()()PAPAPAzz+；介質(zhì)在圓形管道受到的剪力0Dz；圓形管道表面壓力投影在z方向的作用力()2PzAPzzz；管道輸送介質(zhì)的重力在z方....

圖2.2基于質(zhì)量守恒定律的隔離示意圖

西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文15圖2.2基于質(zhì)量守恒定律的隔離示意圖根據(jù)質(zhì)量守恒定律可以得到：()()=AVAzzzt（2-3）將式（2-3）展開后化簡，并忽略高階無窮小量z，可得：2=0sVdPazdt（2-4）其中，sa為管道瞬態(tài)流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的壓力波波速（m/s），可以通過管道....

圖2.3基于特征線法的差分計(jì)算網(wǎng)格

西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文17d=dszVat（2-12）由于式（2-10）和式（2-12）中的sVa，因此在通常在實(shí)際計(jì)算中將V忽略不計(jì)。進(jìn)一步使用有限差分法將式（2-9）、（2-10）、（2-11）、（2-12），沿距離層j和時(shí)間層i進(jìn)行離散，如圖2.3所示：圖2.3基于特....

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