海底管道微小泄漏檢測(cè)與定位技術(shù)研究

海底管道微小泄漏是嚴(yán)重的安全生產(chǎn)隱患。由于輸送介質(zhì)和所處環(huán)境的特殊性，一旦誘發(fā)事故，不僅影響正常生產(chǎn)，可能會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，甚至危及生命財(cái)產(chǎn)安全。本項(xiàng)目針對(duì)海底管道輸運(yùn)領(lǐng)域中急需解決的微小泄漏檢測(cè)與定位這個(gè)難題開(kāi)展研究，以期為國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究奠定堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)，具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 本課題主要研究?jī)?nèi)容包括研究管道內(nèi)檢測(cè)器的運(yùn)行規(guī)律，以便優(yōu)化檢測(cè)器設(shè)計(jì)，并保證檢測(cè)器能順利通過(guò)各種管道；同時(shí)研究管道內(nèi)的磁場(chǎng)特性，結(jié)合加速度等傳感器實(shí)現(xiàn)泄漏點(diǎn)的輔助定位；最后研究提高泄漏聲檢測(cè)靈敏度的方法并設(shè)計(jì)制作管道內(nèi)檢測(cè)器，搭載包括聲音、磁場(chǎng)、加速度、低頻電磁等多種傳感器，實(shí)現(xiàn)泄漏點(diǎn)的檢測(cè)與定位。 通過(guò)該課題的開(kāi)展，基本完成項(xiàng)目預(yù)定計(jì)劃內(nèi)容，開(kāi)展了大量的模擬仿真計(jì)算與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了多種不同規(guī)格與樣式的內(nèi)檢測(cè)器，在實(shí)驗(yàn)管道、實(shí)際運(yùn)行的陸地油管與水管以及海底水管道進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了課題提出的管道流體力學(xué)模型、管道小泄漏的聲信號(hào)特性、多傳感器融合的泄漏點(diǎn)定位方法。通過(guò)該課題的研究，培養(yǎng)了多名碩士研究生和博士研究生，研究成果發(fā)表SCI、EI檢索論文10篇以上，申請(qǐng)專利3個(gè)。課題進(jìn)行期間培養(yǎng)的博士生留校，并以管道聲、磁場(chǎng)檢測(cè)相關(guān)申請(qǐng)青年基金一項(xiàng)；課題研究成果延申到海洋智能傳感器開(kāi)發(fā)上，于2018年獲批福建省《海洋綜合信息采集裝備產(chǎn)業(yè)化與示范項(xiàng)目》一項(xiàng)；課題研究的內(nèi)檢測(cè)器在廣東、內(nèi)蒙、浙江等多個(gè)地方進(jìn)行了實(shí)際運(yùn)行，未來(lái)推廣的前景良好。 2100433B

海底管道微小泄漏是嚴(yán)重的安全生產(chǎn)隱患。由于輸送介質(zhì)和所處環(huán)境的特殊性，一旦誘發(fā)事故，不僅影響正常生產(chǎn)，還會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，甚至危及生命財(cái)產(chǎn)安全。本項(xiàng)目針對(duì)海底管道輸運(yùn)領(lǐng)域中急需解決的微小泄漏檢測(cè)與定位這個(gè)世界級(jí)難題開(kāi)展研究，以期為國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究奠定堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)，具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。根據(jù)海底管道復(fù)雜的運(yùn)行環(huán)境，本項(xiàng)目提出一種管道微泄漏內(nèi)檢測(cè)器，該檢測(cè)器在輸送介質(zhì)的推動(dòng)下在管道中前進(jìn)，從管道內(nèi)靠近泄漏點(diǎn)采集泄漏聲音信號(hào)，利用檢測(cè)器內(nèi)部攜帶的多種傳感器，對(duì)泄漏點(diǎn)進(jìn)行三維定位。本項(xiàng)目的研究?jī)?nèi)容主要包括：研究提高海底管道檢漏靈敏度的方法；研究海底管道泄漏三維定位方法；研究管道內(nèi)檢測(cè)器的運(yùn)行規(guī)律，搭建一個(gè)合理有效的海底管道內(nèi)檢測(cè)平臺(tái)。本項(xiàng)目研制的樣機(jī)有望發(fā)展成為一種新的海管檢漏儀器并服務(wù)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)。

管道泄漏檢測(cè)技術(shù)是保障管道安全生產(chǎn)的重要手段。我國(guó)已建油氣管道的總長(zhǎng)度超過(guò)90000公里，其中部分油氣管線已安裝管道泄漏檢測(cè)裝置，但其僅能檢測(cè)大于1%的泄漏，無(wú)法檢測(cè)因管道腐蝕、老化、裂紋和自然泄漏等原因發(fā)生的微小泄漏。管道的微小泄漏檢測(cè)是國(guó)內(nèi)外管道泄漏檢測(cè)遇到的一個(gè)共同難題?，F(xiàn)有的管道泄漏檢測(cè)方法普遍存在檢測(cè)靈敏度不高、無(wú)法有效檢測(cè)小泄漏的缺點(diǎn)，且均屬于被動(dòng)檢測(cè)方法。本課題針對(duì)油氣管道的微小泄漏檢測(cè)問(wèn)題，基于瞬變流模型首次提出了一種附加動(dòng)態(tài)微壓激勵(lì)檢測(cè)管道泄漏的主動(dòng)檢測(cè)方法。針對(duì)微小泄漏的主動(dòng)檢測(cè)方法進(jìn)行了理論研究，推導(dǎo)了長(zhǎng)輸管道壓力和流量的瞬變流模型，從理論上提出了管道泄漏主動(dòng)檢測(cè)方法的檢測(cè)、定位和量化的整體過(guò)程。建立了相應(yīng)的管道模型，并對(duì)不同閥門(mén)動(dòng)作和泄漏情況進(jìn)行了仿真分析，研究動(dòng)態(tài)微壓激勵(lì)信號(hào)的選取產(chǎn)生方法和其在管道中的傳播規(guī)律。設(shè)計(jì)了一種高靈敏度的動(dòng)態(tài)壓力變送器，捕捉泄漏引起的壓力瞬變信號(hào)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)對(duì)變送器的性能進(jìn)行了驗(yàn)證。研究了高噪聲環(huán)境下管道中微弱信號(hào)的特征提取和處理技術(shù)。制定現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)方案并搭建現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)裝置，對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行分析和處理，研究了提高泄漏定位準(zhǔn)確度的信號(hào)提取和處理方法，泄漏檢測(cè)靈敏度可達(dá)到總流量的0.17%。 2100433B

管道泄漏檢測(cè)技術(shù)是保障管道安全生產(chǎn)的重要手段。我國(guó)已建油氣管道的總長(zhǎng)度超過(guò)60000公里，其中部分油氣管線已安裝管道泄漏檢測(cè)裝置，但其僅能檢測(cè)大于1%的泄漏，無(wú)法檢測(cè)因管道腐蝕、老化、裂紋和自然泄漏等原因發(fā)生的微小泄漏。管道的微小泄漏檢測(cè)是國(guó)內(nèi)外管道泄漏檢測(cè)遇到的一個(gè)共同難題。現(xiàn)有的管道泄漏檢測(cè)方法普遍存在檢測(cè)靈敏度不高、無(wú)法有效檢測(cè)小泄漏的缺點(diǎn)，且均屬于被動(dòng)檢測(cè)方法。本課題針對(duì)油氣管道的微小泄漏檢測(cè)問(wèn)題，基于瞬變流模型首次提出了一種附加動(dòng)態(tài)微壓激勵(lì)檢測(cè)管道泄漏的主動(dòng)檢測(cè)方法。研究動(dòng)態(tài)微壓激勵(lì)信號(hào)的選取、產(chǎn)生方法及其在管道中的傳播規(guī)律；研究管道泄漏與泄漏衰減系數(shù)之間的關(guān)系以及提高泄漏檢測(cè)靈敏度的方法；探索管道內(nèi)高噪聲環(huán)境下微弱信號(hào)的特征提取和處理技術(shù)。在上述研究成果的基礎(chǔ)上，研制一套基于附加動(dòng)態(tài)微壓激勵(lì)檢測(cè)方法的管道泄漏主動(dòng)檢測(cè)裝置，使其泄漏檢測(cè)靈敏度達(dá)到總流量的0.1%。