流體輸送管道的泄漏檢測(cè)與定位

王桂增，漢族，1941年生，江蘇靖江市人。1965年畢業(yè)于清華大學(xué)，1981－1983年赴美國(guó)進(jìn)修。清華大學(xué)自動(dòng)化系教授、博士生導(dǎo)師。曾任清華大學(xué)自動(dòng)化系主任、中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)理事、中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)過程控制專業(yè)委員會(huì)常務(wù)委員、中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)技術(shù)過程故障診斷與安全性專業(yè)委員會(huì)主任。長(zhǎng)期從事過程控制和故障診斷方面的教學(xué)與研究工作，曾講授“過程控制系統(tǒng)”、“高等過程控制”和“動(dòng)態(tài)系統(tǒng)故障診斷”等課程，參加編寫教材《過程控制》，主編教材《高等過程控制》。曾獲國(guó)家教委科技進(jìn)步（基礎(chǔ)研究類）一等獎(jiǎng)、中國(guó)石油化工集團(tuán)公司科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、中國(guó)石油化工集團(tuán)公司科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)、中國(guó)航天工業(yè)總公司科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)，并獲國(guó)務(wù)院頒發(fā)的特殊津貼。在國(guó)內(nèi)外重要學(xué)術(shù)刊物和學(xué)術(shù)會(huì)議上發(fā)表論文140余篇。葉昊，漢族，1969年生，天津市人。分別于1992年和1996年在清華大學(xué)自動(dòng)化系獲得學(xué)士和博士學(xué)位，畢業(yè)后留校任教至今，曾于1999年和2003年兩次赴德國(guó)進(jìn)行訪問研究。現(xiàn)為清華大學(xué)自動(dòng)化系教授，博士生導(dǎo)師，清華大學(xué)自動(dòng)化系過程控制工程研究所所長(zhǎng)，中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)技術(shù)過程故障診斷與安全性專業(yè)委員會(huì)秘書長(zhǎng)。

第1章 緒論

1.1 管道泄漏檢測(cè)的意義

1.2 流體輸送管道泄漏檢測(cè)方法概述

1.2.1 外部環(huán)境檢測(cè)

1.2.2 管壁狀況檢測(cè)

1.2.3 管內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)

參考文獻(xiàn)

第一篇 基于模型的泄漏檢測(cè)與定位方法

第2章 液體管道的動(dòng)態(tài)模型與仿真

2.1 管內(nèi)瞬態(tài)流動(dòng)的基本方程

2.1.1 動(dòng)量方程

2.1.2 連續(xù)性方程

2.1.3 能量方程

2.1.4 狀態(tài)方程

2.2 液體管道模型及其特征線解法

2.2.1 液體管道模型

2.2.2 特征線解法

2.2.3 有限差分方程

2.2.4 邊界條件

2.2.5 分叉連接

2.3 瞬變流能量損耗對(duì)仿真的影響

2.3.1 管道切應(yīng)力模型

2.3.2 管道擬二維模型和二維模型

2.3.3 能量損耗對(duì)管道仿真的影響

2.4 泄漏仿真

2.4.1 泄漏量大小的影響

2.4.2 泄漏位置的影響

2.4.3 泄漏形成時(shí)間的影響

2.5 基于實(shí)時(shí)模型的泄漏檢測(cè)

2.5.1 基于直接比較的泄漏檢測(cè)方法

2.5.2 基于修正項(xiàng)的質(zhì)量/流量平衡方法

2.6 瞬變流計(jì)算中的幾個(gè)問題

2.6.1 插值問題

2.6.2 流動(dòng)參數(shù)的確定

2.6.3 管道入口段的流動(dòng)問題

2.6.4 管道高程差的問題

參考文獻(xiàn)

第3章 基于狀態(tài)估計(jì)的泄漏檢測(cè)與定位

3.1 Kalman濾波的基本原理

3.2 管道狀態(tài)方程的建立

3.3 自適應(yīng)Kalman濾波

3.4 基于Kalman濾波的泄漏檢測(cè)與定位

3.5 試驗(yàn)結(jié)果

參考文獻(xiàn)

第二篇 基于信號(hào)處理和模式識(shí)別的泄漏檢測(cè)與定位方法

第4章 隨機(jī)過程的基本知識(shí)

4.1 基本概念

4.1.1 事物變化過程的分類

4.1.2 隨機(jī)過程的樣本與狀態(tài)

4.1.3 集合（總體）平均

4.1.4 時(shí)間平均

4.2 隨機(jī)過程的數(shù)字特征

4.2.1 數(shù)學(xué)期望

4.2.2 方差

4.2.3 自相關(guān)函數(shù)

4.2.4 互相關(guān)函數(shù)

4.2.5 功率譜密度函數(shù)

4.3 隨機(jī)過程的分類

4.3.1 連續(xù)型隨機(jī)過程和離散型隨機(jī)過程

4.3.2 連續(xù)時(shí)間參數(shù)隨機(jī)過程和離散時(shí)間參數(shù)隨機(jī)過程

4.3.3 平穩(wěn)隨機(jī)過程與非平穩(wěn)隨機(jī)過程

4.3.4 爾格過程（各態(tài)遍歷性過程）

4.3.5 獨(dú)立隨機(jī)過程

4.4 白噪聲過程及其性質(zhì)

參考文獻(xiàn)

第5章 基于時(shí)域分析的泄漏檢測(cè)與定位

5.1 基于相關(guān)分析的泄漏檢測(cè)與定位

5.1.1 基于壓力波分析的泄漏檢測(cè)與定位原理

5.1.2 泄漏檢測(cè)與定位的相關(guān)分析方法

5.1.3 基于廣義相關(guān)分析的泄漏檢測(cè)與定位

5.2 基于時(shí)間序列分析方法的泄漏檢測(cè)與定位

5.2.1 時(shí)間序列與系統(tǒng)狀態(tài)的關(guān)系

5.2.2 時(shí)間序列信號(hào)建模

5.2.3 判別函數(shù)

5.2.4 泄漏檢測(cè)與定位的時(shí)間序列分析方法

5.3 基于仿射變換的泄漏定位

5.3.1 仿射變換的基本原理

5.3.2 泄漏定位的仿射變換方法

參考文獻(xiàn)

第6章 基于時(shí)頻分析的泄漏檢測(cè)與定位

6.1 引言

6.2 小波變換的基本原理

6.2.1 Mallat小波變換的定義

6.2.2 利用小波變換檢測(cè)信號(hào)邊沿的原理

6.3 基于小波變換的泄漏檢測(cè)與定位

6.3.1 基于小波變換的泄漏檢測(cè)

6.3.2 基于小波變換的泄漏定位

參考文獻(xiàn)

第7章 基于模式識(shí)別和圖像處理的泄漏檢測(cè)與定位

7.1 支持向量機(jī)的基本概念

7.2 基于支持向量機(jī)的泄漏檢測(cè)與定位

7.2.1 基于支持向量機(jī)的泄漏檢測(cè)方法

7.2.2 基于圖像邊緣檢測(cè)的泄漏定位方法

7.3 基于圖像處理的泄漏檢測(cè)與定位

7.3.1 基于主元分析的泄漏檢測(cè)方法

7.3.2 基于非負(fù)矩陣因子分解的泄漏檢測(cè)方法

7.3.3 基于最大互信息的泄漏定位方法

參考文獻(xiàn)

第8章 管網(wǎng)的泄漏檢測(cè)與定位

8.1 基于模式識(shí)別的管網(wǎng)泄漏檢測(cè)

8.1.1 基本思路

8.1.2 泄漏檢測(cè)

8.2 基于模式識(shí)別的管網(wǎng)泄漏定位

8.3 仿真實(shí)驗(yàn)

參考文獻(xiàn)

第9章 基于聲波信號(hào)的泄漏檢測(cè)與定位

9.1 引言

9.2 泄漏聲波的產(chǎn)生

9.2.1 泄漏開始階段——沖激波聲源產(chǎn)生的聲壓

9.2.2 泄漏持續(xù)階段——活塞聲源產(chǎn)生的聲壓

9.3 管道中泄漏聲波的傳播模式

9.3.1 管道聲學(xué)方程

9.3.2 管內(nèi)液體中的縱波

9.3.3 管壁中的縱波

9.4 管內(nèi)聲波頻率響應(yīng)分析

9.4.1 管內(nèi)頻率響應(yīng)的機(jī)理分析

9.4.2 管內(nèi)頻率響應(yīng)辨識(shí)

9.4.3 仿真結(jié)果及分析

9.4.4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

9.5 基于Duffing振子的聲波信號(hào)檢測(cè)

9.5.1 Duffing振子簡(jiǎn)介

9.5.2 基于Duffing振子的周期信號(hào)檢測(cè)

9.5.3 基于Duffing振子的天然氣管道泄漏檢測(cè)

參考文獻(xiàn)

第三篇 流體輸送管道泄漏檢測(cè)系統(tǒng)

第10章 流體輸送管道泄漏檢測(cè)系統(tǒng)的組成

10.1 系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

10.1.1 系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

10.1.2 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

10.2 系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)

10.2.1 RTU程序

10.2.2 服務(wù)器程序

10.2.3 遠(yuǎn)程客戶端程序

10.3 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)單元

10.4 數(shù)據(jù)通信

10.5 GPS對(duì)時(shí)

參考文獻(xiàn)

第11章 管道泄漏檢測(cè)系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)

11.1 一般故障診斷系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)

11.2 管道泄漏檢測(cè)系統(tǒng)的性能指標(biāo)

11.2.1 泄漏檢測(cè)靈敏度

11.2.2 泄漏點(diǎn)的定位精度

11.2.3 抗工況擾動(dòng)能力

11.2.4 系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間

11.2.5 影響系統(tǒng)性能的其他因素

11.2.6 性能指標(biāo)認(rèn)知上的問題

11.3 通過信息融合提高定位精度

11.4 最小可檢測(cè)泄漏量的分析與計(jì)算

11.4.1 泄漏點(diǎn)壓力變化與泄漏量的計(jì)算

11.4.2 負(fù)壓波的傳播過程

11.4.3 最小可檢測(cè)泄漏量的計(jì)算

11.4.4 泄漏靈敏點(diǎn)的分析

參考文獻(xiàn)2100433B

《流體輸送管道的泄漏檢測(cè)與定位》內(nèi)容簡(jiǎn)介：使用管道運(yùn)輸流體是一種經(jīng)濟(jì)、方便的運(yùn)輸方式，在石油、天然氣以及其他流體輸送中占有重要的地位。及時(shí)對(duì)流體輸送管道的泄漏進(jìn)行檢測(cè)和泄漏點(diǎn)的定位，防止泄漏事故的進(jìn)一步擴(kuò)大，具有重要的經(jīng)濟(jì)意義和社會(huì)效益。自20世紀(jì)80年代初以來，作者所在科研組在液體輸送管道的泄漏檢測(cè)和定位方法方面進(jìn)行了系統(tǒng)、深入的研究，取得了豐富的理論研究成果，并研究和開發(fā)出了液體輸送管道泄漏檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)我國(guó)在這一領(lǐng)域的研究和應(yīng)用起到了促進(jìn)作用?！读黧w輸送管道的泄漏檢測(cè)與定位》是作者和研究生20多年來在液體輸送管道的泄漏檢測(cè)與定位方面的研究和應(yīng)用成果的總結(jié)與提煉，對(duì)廣大從事油氣儲(chǔ)運(yùn)及其自動(dòng)化的工程技術(shù)人員和高等院校相關(guān)專業(yè)的教師、研究生均具有參考價(jià)值。所介紹的方法對(duì)其他領(lǐng)域從事自動(dòng)化和技術(shù)系統(tǒng)故障診斷研究的工程技術(shù)人員、高等學(xué)校的教師與學(xué)生也具有參考價(jià)值。

本書主要從研究現(xiàn)狀、研究裝置的設(shè)計(jì)與搭建、天然氣管道泄漏工況快瞬流變特性、瞬態(tài)模型法、音波法等方面，全面系統(tǒng)地介紹了天然氣輸送管道的泄漏檢測(cè)與定位技術(shù)，并詳細(xì)探討了瞬態(tài)模型法的原理和實(shí)驗(yàn)研究，介紹了音波法的音波產(chǎn)生機(jī)理、音波傳播和衰減特性及音波信號(hào)處理方法，從應(yīng)用的角度給出了泄漏檢測(cè)和定位系統(tǒng)的組成。 2100433B