【摘要】： “西氣東輸”是標志我國“西部大開發”的四大工程之一，隨著這一工程的逐步實施，天然氣管道的鋪設將迅速增加，因正常腐蝕及人為破壞等原因，造成輸氣管道泄漏事件發生日益頻繁，而管道的泄漏將會造成人身傷害、環境污染和國家經濟財產的損失。為了減少損失，減輕管道事故的危害，需要在事故發生后立即檢測，并能夠準確指明泄漏發生的位置。因此，管道的泄漏檢測與定位受到全世界學術界的高度關注，泄漏檢測的及時性與準確性就成了該領域的熱點研究問題之一。 鑒于天然氣長輸管道的模型受到流體特性、地勢狀況、及管道自身的特性等諸多復雜因素的制約，難于建立其精確的數學模型。而新鋪設的輸氣管網均配有SCADA系統，對現場各類數據有了豐厚的準備等因素。本文結合我國管道輸送的實際情況和目前現有的各種泄漏檢測與定位方法，針對天然氣長輸管線泄漏故障的特點，提出了基于小波分析和負壓波相結合的方法檢測泄漏并定位，其中主要進行了以下幾個方面的工作： 利用小波變換的多分辨率分解和重構技術，對采集到的管道發生泄漏時產生的負壓波信號進行降噪處理，并對小波及小波包優化的降噪效果進行對比性研究；利用小波變換技術對信號奇異點的快速、準確的識別能力，捕捉負壓波信號的突變點，從而判斷是否有泄漏發生。 若有泄漏發生，利用負壓波定位原理來計算泄漏點的位置，即X=(L+vΔt)/2，因此對于v，Δt的精確取得，決定著泄漏點定位的精度。Δt的獲得就是利用小波分析技術捕捉泄漏造成上下游壓力波突變點的時間差；本文首次提出了對負壓波傳播速度進行了修正，代替了以往v等于聲波在空氣中的速度；考慮管內天然氣流速對聲波傳播的影響，引入管內流體流速，修正負壓波定位公式，從而提高負壓波定位的準確性和可靠性； 仿真實驗結果表明利用小波包對負壓波信號的降噪處理，和小波變換來識別上下游壓力波突變點提高了Δt的精度；而對負壓波波速的修正及負壓波定位公式的修正，則提高了負壓波傳播速度v的精度。由此可以看出，管道泄漏檢測與定位的及時性、準確性大大提高了。同時仿真實驗也說明該方法的正確性。 最后，文中在基于SCADA系統上提出了天然氣長輸管道的泄漏監測系統的構建方案。 【關鍵詞】：天然氣 管道 泄漏 定位 故障診斷 小波 小波包分析 負壓波 MATLAB 仿真實驗
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2003
【分類號】：TP274.4
【目錄】：

• 第一章 緒論7-12
• 1.1 管道運輸的發展狀況及存在的問題7-9
• 1.2 管道泄漏檢測與定位技術國內外研究現狀9-11
• 1.3 本文的主要工作和意義11-12
• 第二章 長輸天然氣管道泄漏的故障診斷方法12-22
• 2.1 天然氣集輸過程簡介12-15
• 2.2 輸氣管的水力、壓力模型15-16
• 2.3 管道泄漏檢測方法概述與分類16-22
• 第三章 基于小波分析的管道泄漏負壓波信號檢測定位方法22-48
• 3.1 管道泄漏檢測與定位瞬態負壓波法的基本原理22-23
• 3.2 天然氣管道泄漏負壓波波速的確定23-26
• 3.3 小波分析26-33
• 3.3.1 小波分析的思想來源26-29
• 3.3.2 連續小波變換和離散小波變換29-31
• 3.3.3 多分辨率分析31-33
• 3.4 小波變換對負壓波信號的檢測33-43
• 3.4.1 傳統的信號奇異性檢測理論33-34
• 3.4.2 奇異性指數的概念34-35
• 3.4.3 小波奇異性檢測及奇異性指標35-37
• 3.4.4 小波變換模極值在多尺度上表征信號突變點的性質37-39
• 3.4.5 利用小波變換對負壓波信號進行消噪處理39-43
• 3.5 基于小波變換的管道泄漏負壓波信號檢測仿真實例43-48
• 第四章 基于小波包分析的管道泄漏負壓波信號檢測定位方法48-59
• 4.1 小波包的基本原理49-53
• 4.1.1 小波包分解49-50
• 4.1.2 離散小波包分解50-51
• 4.1.3 最優基的選取51-53
• 4.2 利用小波包對負壓波進行信號消噪處理53-55
• 4.3 基于小波包變換的管道泄漏負壓波信號檢測仿真實例55-59
• 第五章 基于SCADA管道泄漏檢測系統的設計59-62
• 5.1 系統的組成與特點59-60
• 5.2 監測系統的總體構成60-61
• 5.3 監測系統的軟件設計61-62
• 結論與展望62-64
• 附錄64-65
• 參考文獻65-67
• 致謝67-68
• 發表論文68

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