【摘要】：由于管道本身的老化、人為操作等諸多原因,泄漏事故頻有發(fā)生,如果不能及時(shí)地對泄漏進(jìn)行辨識和定位,會造成資源浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失,為了解決這類問題,管道的泄漏檢測和定位技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。基于瞬變模型檢測方法,對泄漏管道的瞬變流動規(guī)律進(jìn)行了模擬和試驗(yàn)研究,主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)在對泄漏管道的仿真模擬中,由于恒定摩阻模型無法精細(xì)描述泄漏時(shí)瞬變水擊壓力波的畸變和衰減過程,因此本文建立了考慮非恒定摩阻的管道瞬變流模型,采用特征線法對管道的泄漏瞬變過程進(jìn)行了編程模擬,對比了有無泄漏時(shí)非恒定摩阻對管內(nèi)水力參數(shù)變化規(guī)律的影響,并對泄漏管道在不同泄漏量和不同泄漏位置時(shí)進(jìn)行了數(shù)值分析。模擬結(jié)果表明采用非恒定摩阻的模擬結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)更為吻合;泄漏點(diǎn)的存在會導(dǎo)致壓力信號產(chǎn)生一個(gè)瞬間壓降,且該壓降位置和大小隨泄漏流量和泄漏位置的變化而有所不同。(2)針對管道中帶有彎頭的情況,借助Flowmaster軟件仿真模擬了直管、以及帶90°、180°彎管的管道在不同工況時(shí)管內(nèi)壓力、流量變化情況。仿真結(jié)果顯示,閥門關(guān)閉時(shí)間越短,管內(nèi)的響應(yīng)曲線變化越清晰,越有利于泄漏的檢測;有彎頭存在時(shí),曲線幅值位置的突變會加劇;另外,閥門處壓力曲線的瞬時(shí)突降位置與泄漏位置相關(guān),而壓降的大小與和泄漏孔徑相關(guān)。(3)試驗(yàn)中采用快速關(guān)閉管道末端閥門的水擊法,產(chǎn)生瞬變流,采集得到了無泄漏、不同泄漏位置和不同泄漏孔徑時(shí)的管內(nèi)壓力響應(yīng)曲線,分析得到了不同工況下的管道瞬變特性規(guī)律,為泄漏的檢測和定位提供了試驗(yàn)支持。試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了:泄漏位置距離閥門越近、泄漏孔徑越大,壓力信號的衰減速度越快,其幅值快速下降�？偟膩碚f,泄漏對管道的影響主要體現(xiàn)在閥門處壓力信號上,因此,可以根據(jù)管道末端閥門處的壓力變化情況對泄漏進(jìn)行判斷。
【圖文】：

-兩條特征線對(2-28)式進(jìn)行積分，，可得方程為：圖2-3 特征線法插值網(wǎng)格Fig. 2-3 Interpolated grid of MOC220(1 ) 2(1 )02P P PR R RP P PB B BH Q tH Q tH Q tH Q ta faQ QdH dQ dtgA k D gAa k faQ QdH dQ dtgA D gA (2.29)令22a fa tB RgA gA D = ，，01 =PC k， Q Q Q Q，進(jìn)一步化簡上式有：1 1 11 1 0 11 1 11 0 1 1: ( ) / =0: ( ) 0j j j j j ji Ri i Ri i Rij j j j ji i i i i iC H H B Q Q R C Q QC H H BC Q Q RQ Q (2.30)其中上式中 R 點(diǎn)的壓力水頭11jRiH 和流量參數(shù)11jRiQ 可以由 A、C 兩點(diǎn)線性插值得到：( )( )1 1 11 1 01 1 11 1 0//j j jRi i ij j jRi i iH H kH CQ Q kQ C (2.31)令1 1 1 1 1 11 1 1 2 0 1 1 1 0 1 2 0 1= = / = =j j j j j jRi Ri Ri i i iA H BQ A B R C Q D H BC Q D BC R Q ， ， ，

從而降低檢測精度，引起泄漏的誤判。基于此，本節(jié)對非恒定摩阻對水擊瞬變過程的進(jìn)行了模擬，并對下游(閥門末端)壓力進(jìn)行了分析。圖3-2 管道泄漏示意圖Fig.3-2 Pipeline leakage diagram3.2.1 非恒定摩阻對管道泄漏瞬變流動的影響取 Brunone 系數(shù) k 值分別為 0、0.01、0.03，對該模型在無泄漏以及有泄漏兩種狀態(tài)下的水擊瞬變過程進(jìn)行模擬，并對下游(閥門末端)壓力瞬變過程進(jìn)行分析，其中壓力值選取的是最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)的參數(shù)值，所得到壓力響應(yīng)結(jié)果如圖 3-2 所示。0 4 8 12 16-40-20020406080100時(shí)間t/s無泄漏時(shí)閥門末端壓力H/mk=0 k=0.01 k=0.03(a)無泄漏時(shí) Brunone 系數(shù) k 對閥門末端壓力變化的影響0 4 8 12 16-40-20020406080100泄漏時(shí)閥門末端壓力H/m時(shí)間t/sk=0 k=0.01 k=0.03(b)有泄漏時(shí) Brunone 系數(shù) k 對閥門末端壓?
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU991.61

【參考文獻(xiàn)】

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1 康憲芝;李健;張宇;王偉魁;陳瑞東;;基于瞬變流法的管道泄漏定位研究[J];計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用;2015年19期

2 杜偉;李保平;王紅彬;;天然氣長輸管道泄漏檢測技術(shù)[J];化學(xué)工程與裝備;2015年07期

3 李毅佳;劉瀚和;馬斌;;基于瞬變模型仿真的長輸水管道泄漏檢測方法研究[J];中國給水排水;2015年01期

4 任順順;;油氣長輸管道泄漏檢測技術(shù)研究[J];天然氣與石油;2014年06期

5 呂君達(dá);;輸油管道泄漏檢測技術(shù)研究與應(yīng)用[J];化工管理;2014年03期

6 ;ANALYSIS OF FIRST TRANSIENT PRESSURE OSCILLATION FOR LEAKDETECTION IN A SINGLE PIPELINE[J];Journal of Hydrodynamics;2012年03期

7 金偉;;油氣輸送管道泄漏檢測技術(shù)[J];輕工科技;2012年05期

8 孫良;王建林;;基于泄漏瞬變模型的管道泄漏檢測與定位方法[J];應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報(bào);2012年01期

9 岳彬;陶小俊;;管道泄漏檢測技術(shù)研究應(yīng)關(guān)注的幾個(gè)問題[J];石油庫與加油站;2011年05期

10 郭新蕾;楊開林;郭永鑫;王濤;;管道泄漏檢測全頻域法試驗(yàn)驗(yàn)證及抗噪性研究[J];水利學(xué)報(bào);2011年06期

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1 張宇;輸油管道泄漏檢測新方法與關(guān)鍵技術(shù)研究[D];天津大學(xué);2009年

2 吳慧娟;供水管道泄漏自適應(yīng)檢測及定位信號處理方法研究[D];重慶大學(xué);2009年

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1 張鑫;城市供水管網(wǎng)聲波檢漏及定位技術(shù)研究[D];太原理工大學(xué);2015年

2 康憲芝;油氣管道泄漏的主動檢測方法與技術(shù)研究[D];天津大學(xué);2014年

3 劉躍沖;基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的船舶管道泄漏檢測方法研究[D];重慶交通大學(xué);2013年

4 郭卓芳;供水管道泄漏檢測與定位技術(shù)研究[D];內(nèi)蒙古科技大學(xué);2011年

5 胡婧;基于水力瞬變流理論的給水管網(wǎng)漏失實(shí)驗(yàn)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

6 李樹慧;水擊方程的完善與計(jì)算研究[D];鄭州大學(xué);2006年

7 董莉莉;輸液管道泄漏監(jiān)測技術(shù)試驗(yàn)研究[D];大連理工大學(xué);2005年

本文編號：2602093