CN104989958A - 一种矿浆输送管道堵塞位置的定位方法 - Google Patents

Abstract

一种矿浆输送管道堵塞位置的定位方法涉及一种输送控制方法，特别涉及矿浆输送过程中输送管理堵塞时确定堵塞点的方法，本发明提出了利用正压力波法，对管道堵塞前后两端压差的剧烈变化来检测管道的堵塞，并首次提出了利用管道水击过程中的正压波确定矿浆管道堵塞位置的原理和方法。该方法具有所需设备少、操作费用低、操作简单等优点，优于现有的管道堵塞位置确定方法。

Description

一种矿浆输送管道堵塞位置的定位方法

技术领域

本发明涉及一种输送控制方法，特别涉及矿浆输送过程中输送管理堵塞时确定堵塞点的方法。

背景技术

在矿浆输送管道中，由于矿浆未脱磁、矿浆粒径、输送浓度不达标等因素的影响，矿浆在管道中易形成磁绞练或粗颗粒矿浆沉积于管道底部造成输送压力增大如不及时调整，会造成停机再启动时管道堵塞。此外，在矿浆管道清管过程中，管道内部的杂质聚集，容易造成清管器堵塞，若不能及时处理将会造成巨大的经济损失。目前，管线堵塞位置检测技术主要有钻孔法、敲击法、应力应变测试法等。这些方法都需要将管道开挖露出，并沿管道不断的测试管道变形程度或钻孔观察流体状态，工作量大，耗时较长，操作费用高。矿浆输送管道一旦发生堵塞事故, 如果发现不及时将造成管道破裂、环境污染和危险事故等,同时也因输送矿浆的堵塞，如果不能疏通，部分管段或整条管线将报废，给企业带来重大的经济损失，因此及时、迅速发现管道堵塞并准确判定堵塞点成为管线安全平稳运行的当务之急。

发明内容

本发明的目的旨在于克服现有技术的缺陷，提供一种利用瞬变正压力波，仅需监测管道内流体的压力变化，无需开挖管线，投资少，操作方便，能够在较短时间内确定矿浆输送管道堵塞位置的方法。

本发明所述的矿浆输送管道堵塞位置的方法，其步骤为：

（1）矿浆正常输送时，管道全线的水力坡降曲线为曲线1，此时管线两端的压差为△p₁；

（2）当距离管道起点χ₀处发生部分堵塞后，堵塞点前管线憋压，而堵塞点后的管段由于失去部分能量供给，其水力坡降曲线为曲线2；

（3）当距离管道起点χ₀处发生完全堵塞后，堵塞点前由于管线憋压，且管道内矿浆基本停止流动，而堵塞点后的管段由于失去能量供给，管道内矿浆基本停止流动，压力突降，其水力坡降曲线为曲线3，此时压差为△p₂；

（4）当在距离管道上游泵站χ₀处发生堵塞后，t₁ 时刻，在管道上游泵站用空气压缩机对管道加压，产生一个脉冲正压波，它将沿管道向下游泵站传播，t₂到达堵塞点受阻又向上游传播，在t₃时刻回到管道上游泵站，通过捕捉正压波两次到达管道上游泵站压力变送器的时间差，再结合正压波的传播速度便可以确定管道堵塞位置，其定位公式为式：

χ₀=                                                

式中   χ₀表示矿浆管道堵塞位置；

a表示正压波传递速度；

Δt(t₃- t₁₎表示正压波两次传递到管道上游泵站的时间差；

（5）管内压力波的传播速度决定于流体的弹性、密度、管材的弹性等因素，按照下式计算：

a=

式中  a--管内压力波传递速度，m/s

K--  输送矿浆的体积弹性系数，Pa

ρ--  输送矿浆的密度，kg/m³

e --   管道材质的弹性模量，Pa

D --    管道直径，m

e --    管壁厚度，m

₁--    与管道约束条件有关的修正系数,一般=1

实时监测管道两端的压力，通过两端压差的剧烈变化能够有效的发现管道的堵塞。

本发明提出了利用正压力波法，对管道堵塞前后两端压差的剧烈变化来检测管道的堵塞，并首次提出了利用管道水击过程中的正压波确定矿浆管道堵塞位置的原理和方法。其原理为：当管道堵塞时，在管道首端发出一个脉冲正压波，正压波沿管道向下游传播遇堵塞物后反弹向首端传播，在管道首端可以获得两次正压波信息；通过采集管道首端压力信号，获得正压波两次通过传感器的时间差，最后结合正压波波速便可以确定管道堵塞的位置。该方法具有所需设备少、操作费用低、操作简单等优点，优于现有的管道堵塞位置确定方法。

本发明所述的矿浆输送管道堵塞位置定位方法，当矿浆管道发生堵塞时，在堵塞点，矿浆的流动受到阻碍，受到挤压而压力上升，达到一定程度后，在堵塞点与堵塞点前的管道内压差作用下，堵塞点矿浆向管道上游不断扩充，相当于堵塞点处产生了以一定速度传播的正压波。因此，正压波法非常适用于对长输管线的堵塞检测。利用正压波法确定矿浆管道堵塞位置所需硬件设备少，大大减少了检测过程的工作量，并且可实现对矿浆管道运行状态的实时在线监测，优于现有的矿浆管道堵塞检测方法。

附图说明

图1为本发明输送管道内水力坡降曲线图；

图2为矿浆管道堵塞定位原是图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的说明，但不限于实施例。

实施例1

本发明所述的矿浆输送管道堵塞位置定位方法，其步骤为：

本发明所述的矿浆输送管道堵塞位置的方法，其步骤为：

（1）矿浆正常输送时，管道全线的水力坡降曲线为曲线1，此时管线两端的压差为△p₁；

（2）当距离管道起点χ₀处发生部分堵塞后，堵塞点前管线憋压，而堵塞点后的管段由于失去部分能量供给，其水力坡降曲线为曲线2；

（3）当距离管道起点χ₀处发生完全堵塞后，堵塞点前由于管线憋压，且管道内矿浆基本停止流动，而堵塞点后的管段由于失去能量供给，管道内矿浆基本停止流动，压力突降，其水力坡降曲线为曲线3，此时压差为△p₂；

（4）当在距离管道上游泵站χ₀处发生堵塞后，t₁ 时刻，在管道上游泵站用空气压缩机对管道加压，产生一个脉冲正压波，它将沿管道向下游泵站传播，t₂到达堵塞点受阻又向上游传播，在t₃时刻回到管道上游泵站，通过捕捉正压波两次到达管道上游泵站压力变送器的时间差，再结合正压波的传播速度便可以确定管道堵塞位置，其定位公式为式：

χ₀=

式中   χ₀表示矿浆管道堵塞位置；

a表示正压波传递速度；

Δt(t₃- t₁₎表示正压波两次传递到管道上游泵站的时间差；

（6）管内压力波的传播速度决定于流体的弹性、密度、管材的弹性等因素，按照下式计算：

a=

式中  a--管内压力波传递速度，m/s

K--  输送矿浆的体积弹性系数，Pa

ρ--  输送矿浆的密度，kg/m³

e --   管道材质的弹性模量，Pa

D --    管道直径，m

e --    管壁厚度，m

₁--    与管道约束条件有关的修正系数,一般=1

实时监测管道两端的压力，通过两端压差的剧烈变化能够有效的发现管道的堵塞。

实施例2

国内某矿浆管道于2014年由于矿浆未经脱磁器经行脱磁处理，当时由于是雷雨天气导致该矿浆管道一号泵站停机，在带浆停机再启动时，发现出口压力急剧上升，经操作人员经验判断管道发生堵塞事故，该矿浆管道内径D为253mm，矿浆密度ρ为2073kg/m^3，管道材质弹性模量E为2.07*10^11pa,管道壁厚e为10mm,一号泵站距下游泵站距离L为12.5公里，经实验测得输送矿浆的体积弹性模量为27*10^7pa,通过理论计算测得负压波速约为989m/s，再通过SCADA计算机程序查得正压波两次传递到上游泵站的时间差Δt为18.2秒，利用矿浆管道堵塞定位公式理论计算得到堵塞点在该管道9公里处，打电话通知抢险人员在该管道9公里左右处挖开管道确认，经抢险人员确认堵塞点在该管道9.65公里处。

Claims (3)

1.一种矿浆输送管道堵塞位置的方法，是利用管道内瞬变正压力波进行适时监测的方法，其特征在于，其步骤为：

（1）矿浆正常输送时，管道全线的水力坡降曲线为曲线1，此时管线两端的压差为△p₁；

（2）当距离管道起点χ₀处发生部分堵塞后，堵塞点前管线憋压，而堵塞点后的管段由于失去部分能量供给，其水力坡降曲线为曲线2；

（3）当距离管道起点χ₀处发生完全堵塞后，堵塞点前由于管线憋压，且管道内矿浆基本停止流动，而堵塞点后的管段由于失去能量供给，管道内矿浆基本停止流动，压力突降，其水力坡降曲线为曲线3，此时压差为△p₂；

（4）当在距离管道上游泵站χ₀处发生堵塞后，t₁ 时刻，在管道上游泵站用空气压缩机对管道加压，产生一个脉冲正压波，它将沿管道向下游泵站传播，t₂到达堵塞点受阻又向上游传播，在t₃时刻回到管道上游泵站，通过捕捉正压波两次到达管道上游泵站压力变送器的时间差，再结合正压波的传播速度采用定位公式便可以确定管道堵塞位置；

（5）管内压力波的传播速度决定于流体的弹性、密度、管材的弹性等因素，实时监测管道两端的压力，通过两端压差的剧烈变化能够有效的发现管道的堵塞。

2.根据权利要求1所述的一种矿浆输送管道堵塞位置的方法，其特征在于，步骤（4）所述的定位公式为：

χ₀=                                                

式中   χ₀表示矿浆管道堵塞位置；

a表示正压波传递速度；

Δt(t₃- t₁₎表示正压波两次传递到管道上游泵站的时间差。

3.根据权利要求1所述的一种矿浆输送管道堵塞位置的方法，其特征在于，步骤（5）所述的管内压力波的传播速度，其确定方式为：

a=

式中  a--管内压力波传递速度，单位为m/s

K--  输送矿浆的体积弹性系数，单位为Pa

ρ--  输送矿浆的密度，单位为kg/m³

e --   管道材质的弹性模量，单位为Pa

D --    管道直径，单位为m

e --    管壁厚度，单位为m

₁--    与管道约束条件有关的修正系数,为1。