【摘要】：當(dāng)今全球經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和人口數(shù)量的不斷增長(zhǎng),導(dǎo)致全球范圍內(nèi)的能源需求量及消耗量持續(xù)增加。與其他化石燃料相比,使用天然氣產(chǎn)生污染較低的同時(shí)還能產(chǎn)生更高的能量。管道輸送是工業(yè)界運(yùn)送天然氣的最為普遍的方法,因此管道安全問(wèn)題至關(guān)重要。通常天然氣管道具有大管徑、長(zhǎng)距離和高壓力的特點(diǎn),一旦管道發(fā)生事故極易引發(fā)嚴(yán)重的后果。當(dāng)天然氣管道內(nèi)部同時(shí)存在低溫高壓環(huán)境時(shí),天然氣水合物極易形成,增加了管道堵塞的風(fēng)險(xiǎn),進(jìn)而嚴(yán)重影響生產(chǎn),引發(fā)安全事故。因此如何及時(shí)有效的清除管道內(nèi)部的水合物凝聚是工業(yè)界亟需解決的問(wèn)題。目前工業(yè)界對(duì)于天然氣水合物堵塞管道的問(wèn)題主要依靠五種方法:脫水法、壓力法、加熱法、機(jī)械法和化學(xué)法,但上述方法均有不可避免的缺點(diǎn)。針對(duì)上述問(wèn)題,本文對(duì)基于聲學(xué)激勵(lì)的天然氣管道內(nèi)水合物凝聚監(jiān)測(cè)及定位技術(shù)進(jìn)行了初步探究,進(jìn)行的主要工作如下:1、研究了聲波在管道內(nèi)的傳播特性。2、構(gòu)建了一套天然氣管道內(nèi)水合物(泄漏)安全檢測(cè)系統(tǒng),軟件部分主要基于LabVIEW,系統(tǒng)主要由揚(yáng)聲器、麥克風(fēng)、功率放大器和多功能數(shù)據(jù)采集卡構(gòu)成。3、利用COMSOL多物理場(chǎng)仿真軟件根據(jù)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件建立一系列的仿真模型進(jìn)行探究,得到的仿真結(jié)果驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)原理及可行性。4、利用檢測(cè)系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)管道上進(jìn)行一系列實(shí)驗(yàn),將實(shí)驗(yàn)與仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,二者結(jié)果吻合較好,進(jìn)一步證實(shí)本方法能對(duì)管道內(nèi)部的異常情況進(jìn)行定位,且定位精度較高。5、為了更好的區(qū)分反射信號(hào),提出了基于小波包的檢測(cè)信號(hào)特征提取方法。信號(hào)分析及特征提取結(jié)果表明,水合物凝聚與泄漏引起的反射信號(hào)的特征向量之間有較明顯的區(qū)別,為后續(xù)模式識(shí)別奠定了基礎(chǔ)。
[Abstract]:With the rapid development of global economy and the continuous increase of population, the global energy demand and consumption are increasing. The use of natural gas produces less pollution and more energy than other fossil fuels. Pipeline transportation is the most common method for transporting natural gas in industry, so pipeline safety is very important. Natural gas pipelines usually have the characteristics of large diameter, long distance and high pressure. When there is a low temperature and high pressure environment in the gas pipeline at the same time, the natural gas hydrate is easy to form, which increases the risk of pipeline blockage, and then seriously affects production and leads to safety accidents. Therefore, how to remove hydrate condensation effectively and timely is an urgent problem in industry. At present, the industry mainly relies on five methods for gas hydrate blocking pipeline: dehydration method, pressure method, heating method, mechanical method and chemical method. In order to solve the above problems, the gas hydrate agglomeration monitoring and location technology based on acoustic excitation is studied in this paper. The main work is as follows: 1. The propagation characteristics of acoustic wave in the pipeline are studied. 2. A gas hydrate (leakage) safety detection system in natural gas pipeline is constructed. The software is mainly based on LabVIEW, system, which consists of loudspeakers, microphones, power amplifiers and multi-function data acquisition cards. According to the existing experimental conditions, a series of simulation models are established by using COMSOL multi-physical field simulation software. The simulation results verify the principle and feasibility of the experiment. 4. A series of experiments are carried out on the experimental pipeline by using the detection system. Comparing the experimental results with the simulation results, the two results are in good agreement with each other. It is further proved that this method can locate the abnormal situation in the pipeline, and the accuracy of the localization is high. 5. In order to distinguish the reflected signals better, A detection signal feature extraction method based on wavelet packet is proposed. The results of signal analysis and feature extraction show that there are obvious differences between the characteristic vectors of the reflected signals caused by hydrate condensation and leakage, which lays a foundation for subsequent pattern recognition.
【學(xué)位授予單位】：天津科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TE88

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2426773