CN110566821B - 一种通过监测调压装置压力状态实现下游管网泄漏检测的方法 - Google Patents

一种通过监测调压装置压力状态实现下游管网泄漏检测的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种通过监测调压装置压力状态实现下游管网泄漏检测的方法，主要通过在调压装置上下游设置压力采集装置来监测调压装置压力状态，进一步实现对下游管网流量进行监测，还可以通过调压装置状态及流量变化实现对微小泄漏的监测和泄露量计算，其解决了现有燃气管网下游泄漏监测方法监测频率低、可靠性差、人工成本高的技术问题。本发明可广泛应用于低压管网泄漏监测中。

Description

一种通过监测调压装置压力状态实现下游管网泄漏检测的 方法
技术领域
本发明涉及泄漏监测技术领域，具体为一种通过监测调压装置压力状态实现下游管网泄漏检测的方法。
背景技术
天然气是人类最重要的清洁能源之一，随着探明储量的增加与开采技术的进步，天然气的使用也越来越普及。天然气易燃易爆，同时又是温室效应气体，所以，建立实时的泄漏监测***与泄漏预警机制，既具有重要的安全意义，也是环境保护的迫切需要。
目前，下游燃气管网泄漏监测主要采用人工巡检的方式，对于存在诸多分支管路的下游低压管网来说，需要耗费大量的人力和时间，成本高，并且巡检频率较低，对于泄漏不能及时发现，安全可靠性差。
发明内容
本发明针对现有燃气管网下游泄漏监测方法监测频率低、可靠性差、人工成本高的技术问题，提供一种可以实时监测、可靠性高、人工成本低的通过监测调压装置压力状态实现下游管网泄漏检测的方法。
为此，本发明的技术方案是，一种通过监测调压装置压力状态实现下游管网泄漏检测的方法，具体步骤为：
(1)在调压装置上下游管腔内分别设置前端压力变送器和后端压力变送器，前端压力变送器和后端压力变送器均连接到计算器，用授时装置对计算器进行精确授时；
(2)通过各节点调压装置前端压力采集装置和后端压力采集装置分别对燃气管网上、下游的压力信号进行实时采样；
(3)通过实时采样信息确认调压装置状态；
(4)通过计算获得引发调压装置开启行为的流量，如果在用气低峰时，一定时段内总是重复性出现同一个最小流量，判断该最小流量为泄漏量；
(5)调压装置处于开启状态时，下游检测到一个负压波，根据负压波产生前后的压差损失，计算出突发的流量增量，具体为：
确认调压装置处于开启状态，下游检测到一个负压波信号，根据负压波产生前后的压差损失，计算出流速，再根据流速计算出流量变化量：
Figure GDA0002708983150000021
Figure GDA0002708983150000022
其中：
υ为介质流速；
ρ为介质密度；
△P为压力差；
△Q为介质的突发流量；
S为调压装置处的管道截面积；
(6)根据下游负载的实际情况，可以流量增量是否超限，若流量增量超限，则发出流量异常信号。
优选的，对引发调压装置开启行为的流量，依据调压装置标定的压力流量曲线采用公式通过计算获得：
ΔQ＝F(P′2)-F(P2)
其中：P2为管道在流量突变前的压力；P′2为管道在流量突变后的压力。
优选的，在用气低峰时，引发调压装置开启行为的流量的计算方法为：确认发生负压波前出气端压力处于下降状态并能找到该出气端压力的峰值，用该峰值与负压波发生的起点压力做差值，采用理想气体状态方程对泄漏量进行计算：
PhV＝PL*(V+ΔV)
泄漏量：
Figure GDA0002708983150000031
其中：Ph为负压波发生前的压力峰值；
PL为负压波发生的起点压力；
△t为时长；
△V为气体泄漏体积；
V为下游管道与器具的总容量。
优选的，如果在用气低峰时，引发调压装置开启行为的流量，在一定时段内总是重复性出现同一个最小流量，判断为下游管道存在泄漏。
优选的，根据下游负载的实际情况，为下游的初发流量设置一个最大阈值，该阈值同时也可以作为下游突发的流量增量的阈值，引发调压装置开启行为的流量超过该阈值时，可以判断为流量超限，发出流量异常信号。
优选的，调压装置长期处于开启状态，且总是重复性出现同一个最小流量，判断为下游管道存在泄漏。
本发明有益效果是：
(1)通过设置前端压力采样装置、后端压力采样装置，实时监测上下游的管网压力，可以通过调压装置的开启行为，计算出下游流量大小。通过对调压装置开启后，下游负压波分析，实现对下游突发新增流量的计算和预警；
(2)通过对调压装置状态的监测，以及在用气低峰时对异常小流量的监测，实现对下游管网的泄露监测和泄露量计算；
(3)本发明实时监测实时预警，检测速度快，监测下线低，降低了误报率。
附图说明
图1为中低压城市燃气管网调压阀设置示意图；
图2为本发明调压阀前后端腔内设置压力采样装置示意图；
图3为调压阀压力--流量曲线标定示意图；
图4为下游发生负压波时压力波动示意图；
图5为出现微小泄露时夜间调压阀下游压力波形图。
图中符号说明：
1.中压管路；2.低压管路；3.调压阀；4.前端压力采样装置；5.后端压力采样装置；6.计算器。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。
本实施例中的调压装置为调压阀，但是，其它任何能起到相同或类似作用的装置均属于本发明的保护范围。
如图1-2所述，一种燃气管道泄漏监测***，设有中压管路1、低压管路2、前端压力采样装置4、后端压力采样装置5、调压阀3、GPS精确授时装置、计算器6，前端压力采样装置设在调压阀的前端，后端压力采样装置设在调压阀的后端。前端压力采样装置设有前端压力变送器，后端压力采样装置设有后端压力变送器，前端压力变送器安装在调压阀的前端管腔内，后端压力变送器安装在调压阀的后端管腔内。
一种通过监测调压装置压力状态实现下游管网泄漏检测的方法，具体步骤为：
(1)在调压阀上下游管腔内分别设置前端压力变送器和后端压力变送器，前端压力变送器和后端压力变送器均连接到计算器，用GPS授时装置对计算器进行精确授时；
(2)通过各节点调压阀前端压力变送器和后端压力变送器分别对燃气管网的上、下游压力信号进行实时采样；
(3)通过实时采样信息确认调压阀阀口状态；
(4)引发调压阀阀口开启行为的流量，可以通过计算获得；如果在用气低峰时，一定时段内(例如12小时)总是重复性出现同一个最小流量，判断该最小流量的为泄漏量；
(5)确认调压阀阀口处于开启状态，下游检测到一个负压波，根据负压波产生前后的压差损失，可以计算出突发的流量增量。
(6)如果阀口开启超过一定时间(24小时)一直不关闭，且存在一个相同的最小流量，也可以判断为泄漏。
(7)根据下游负载的实际情况，可以为下游的初发流量设置一个最大阈值，该阈值同时也可以作为下游突发的流量增量的阈值，上述描述的流量超过该阈值时，可以判断为流量超限，发出流量异常信号。
由于调压阀均有一条自己的压力流量曲线如图3，对于标定好的调压阀，引发调压阀阀口开启行为流量，可以依据调压阀标定的压力流量曲线采用公式通过计算获得：
ΔQ＝F(P′2)-F(P2) (1)
其中：
P'2为管道在流量突变后的压力，P2为管道在流量突变前的压力。
根据下游负载情况，设置一个初发流量阈值Q阈，阈值Q阈与引发调压阀阀口开启行为的流量△Q进行比较：
如果△Q＞Q阈，判断为下游管道出现异常流量。
确认阀口处于开启状态，下游检测到一个负压波信号，如图4所示，还可以根据负压波产生前后的压差损失，计算出流速，再根据流速计算出突发流量大小：
Figure GDA0002708983150000051
△P＝P1-P2 (3)
Figure GDA0002708983150000052
其中：
υ为介质流速；
ρ为介质密度；
△P为压力差；
△Q为介质的突发流量；
S为阀口处的管道截面积。
根据下游负载情况，设置一个初发流量阈值Q阈，阈值Q阈与突发流量增量△Q进行比较：
如果△Q＞Q阈，判断为下游管道出现异常流量。
如果在用气低峰时，引发调压阀阀口开启行为的流量，在一定时段内(例如12小时)总是重复性出现同一个最小流量，判断为下游管道存在泄漏。
如图5所示，下游管道出现微小泄露时，调压器出气端夜间的压力波形图，该波形反映了低压管网出现非大型泄漏时，一定时段内总是重复性出现同一个最小流量，引发调压阀阀口不断重复开启。判断该最小流量的为泄漏量，可采用以下方法对泄露量进行计算：
确认发生负压波前下游压力处于下降状态并找到下游压力的峰值，用这个峰值与负压波发生的起点压力做差值，根据理想气体状态方程计算出泄漏量大小：
PhV＝PL*(V+ΔV) (5)
流量：
Figure GDA0002708983150000061
其中：
Ph为负压波发生前的压力峰值；
PL为负压波发生的起点压力；
△t为时长；
△V为气体泄漏体积；
V为下游管道与器具的总容量。
对于下游管网，如果调压阀阀口长期(例如24小时)处于开启状态，且总是重复性出现同一个最小流量，判断为下游管道存在泄漏。
惟以上所述者，仅为本发明的具体实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，故其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修改，皆应仍属本发明权利要求书涵盖之范畴。

Claims (6)

1.一种通过监测调压装置压力状态实现下游管网泄漏检测的方法，其特征在于，具体步骤为：
(1)在调压装置上下游管腔内分别设置前端压力采集装置和后端压力采集装置，所述前端压力采集装置和所述后端压力采集装置均连接到计算器，用授时装置对所述计算器进行精确授时；
(2)通过各节点调压装置前端压力采集装置和后端压力采集装置分别对燃气管网上、下游的压力信号进行实时采样；
(3)通过实时采样信息确认所述调压装置状态；
(4)通过计算获得引发所述调压装置开启行为的流量，如果在用气低峰时，一定时段内总是重复性出现同一个最小流量，判断该最小流量为泄漏量；
(5)所述调压装置处于开启状态时，下游检测到一个负压波，根据负压波产生前后的压差损失，计算出突发的流量增量，具体为：
确认所述调压装置处于开启状态，下游检测到一个负压波信号，根据负压波产生前后的压差损失，计算出流速，再根据流速计算出流量变化量：
Figure FDA0002708983140000011
Figure FDA0002708983140000012
其中：
υ为介质流速；
ρ为介质密度；
△P为压力差；
△Q为介质的突发流量；
S为调压装置处的管道截面积；
(6)根据下游负载的实际情况，可以判断流量增量是否超限，若流量增量超限，则发出流量异常信号。
2.根据权利要求1所述的通过监测调压装置压力状态实现下游管网泄漏检测的方法，其特征在于，对引发所述调压装置开启行为的流量，依据调压装置标定的压力流量曲线采用公式通过计算获得：
ΔQ＝F(P′2)-F(P2)
其中：P2为管道在流量突变前的压力；P′2为管道在流量突变后的压力。
3.根据权利要求1所述的通过监测调压装置压力状态实现下游管网泄漏检测的方法，其特征在于，在用气低峰时，引发调压装置开启行为的流量的计算方法为：
确认发生负压波前出气端压力处于下降状态并能找到该出气端压力的峰值，用该峰值与负压波发生的起点压力做差值，采用理想气体状态方程对泄漏量进行计算：
PhV＝PL*(V+ΔV)
泄漏量：
Figure FDA0002708983140000021
其中：Ph为负压波发生前的压力峰值；
PL为负压波发生的起点压力；
△t为时长；
△V为气体泄漏体积；
V为下游管道与器具的总容量。
4.根据权利要求3所述的通过监测调压装置压力状态实现下游管网泄漏检测的方法，其特征在于，如果在用气低峰时，引发所述调压装置开启行为的流量，在一定时段内总是重复性出现同一个最小流量，判断为下游管道存在泄漏。
5.根据权利要求2或3所述的通过监测调压装置压力状态实现下游管网泄漏检测的方法，其特征在于，根据下游负载的实际情况，为下游的初发流量设置一个最大阈值，该阈值同时也可以作为下游突发的流量增量的阈值，引发调压装置开启行为的流量超过该阈值时，可以判断为流量超限，发出流量异常信号。
6.根据权利要求1所述的通过监测调压装置压力状态实现下游管网泄漏检测的方法，其特征在于，调压装置长期处于开启状态，且总是重复性出现同一个最小流量，判断为下游管道存在泄漏。
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