论文题目: 长距离输气管道系统事故诊断技术研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 油气储运工程
作者: 张红兵
导师: 李长俊
关键词: 长输管道,事故诊断,设备故障,小波包分析,堵塞
文献来源: 西南石油学院
发表年度: 2005
论文摘要: 作为五大运输行业之一的管道运输系统,以其环保、经济、快捷等优点,在国民经济中的地位越来越为突出。随着我国西部开发战略的实施,必将有大量的油气管道投入建设和运行。然而由于管道的自然寿命和人为因素等的影响,管道泄漏事故频繁发生,不仅造成大量资源的损失和环境污染,还带来了重大的人身伤亡事故。由于天然气在输送时不可能完全脱水,且多是高压下输送的,因此随着气体在管道内的流动,压力和温度的降低,可能会形成水合物,在低洼部位会积水,甚至会产生冰堵事故。同时由于管道内壁的腐蚀物以及天然气的沉积物,势必影响管道运行,所以要进行清管作业,但是也会清管球堵塞事故。压气站的设备不仅复杂,而且种类多,故障多样,如果不进行及时维修,会致使更大的故障发生。为此,研究一套输气管线的事故诊断系统,及时发现事故,确定事故地点及故障类型,以达到更高的检测灵敏度和更准确的定位精度。 为了对管道系统进行事故诊断,必须对采集到的信号进行消噪处理。根据不同的信号以及采样频率,本文在对原始采样信号经过预处理后分别采用递推平均滤波与中值滤波相结合的混合滤波法和小波包滤波技术进行数字信号的再处理。同时针对小波包去噪中软阀值法去噪有偏差和硬阀值法不连续的缺点,提出了软、硬阀值折中法的去噪方法。 鉴于天然气长输管道的复杂性,新铺设的管线均配有SCADA系统,以及丰富现场数据储备等因素,同时结合我国管道输送的实际情况,并借鉴当前国际上先进的检测方法及其发展趋势,本文采用基于管线瞬态模型的瞬态模拟,比较模拟值与测量值以及首末测量值之间的差异程度判别故障类型。 对于清管堵塞事故,采用在起点施加一个人为压力波,采集正压波和返压波经过压力传感器的时间差,根据起点边界条件模拟压力波在管道中的运行来计算堵塞点。而对于泄漏事故,分别利用起点和终点边界条件模拟管道的运行情况,两条压力曲线相交点即为泄漏点。 由于压气站设备多,故障类型也多。利用小波包变换的多分辨率分解和重构技术,以及对信号奇异点的快速、准确的识别能力,对压气站回转机械设备的振动信号进行奇异点的捕捉,提取出故障的特征频率,辨别故障类型以及部位。由于设备运行是相互关联的,本文同时使用故障知识库,利用设备的故障征兆(征兆组合),确定具体的设备故障以及类型。 基于上述研究,本文编写了基于SCADA系统的输气管线的事故检测软件。
论文目录:
第一章 绪论
1．1 研究的目的及意义
1．2 国内外发展现状以及趋势
1．2．1 发展现状
1．2．2 发展趋势
1．3 主要内容研究
1．4 研究技术路线
1．5 本文的研究成果及创新点
1．5．1 主要研究成果
1．5．2 本文的创新点
第二章 长距离输气管道系统数据采集与信号滤波
2．1 长距离输气管道事故诊断系统的组成
2．2 采样频率的设定
2．3 输气管道系统测量信号的预滤波
2．3．1 基本误差消除方法
2．3．2 预滤波实现过程
2．4 输气管道系统的数字信号滤波
2．4．1 混合滤波法
2．4．2 小波包滤波
2．5 本章小结
第三章 长距离输气管道泄漏检测技术研究
3．1 泄漏检测数学模型的建立及其求解
3．1．1 气体在管道中流动的基本方程
3．1．2 特征线数学模型的建立及其求解
3．1．3 泄漏检测数学模型及其求解
3．2 泄漏检测定位原理
3．2．1 泄漏检测原理
3．2．2 泄漏定位原理
3．2．3 泄漏量的计算
3．2．4 泄漏检测时间
3．3 辅助泄漏检测系统-流量(质量)平衡法
3．4 实例分析
3．5 本章小结
第四章 长距离输气管道堵塞定位技术研究
4．1 堵塞检测原理
4．2 基于瞬态模型和小波变换的定位方法
4．2．1 堵塞定位瞬态模型
4．2．2 基于小波变换的定位方法
4．2．3 定位精度
4．2．4 实例计算
4．3 基于压力波模拟的定位方法
4．3．1 定位原理
4．3．2 定位方法的改进
4．3．3 循环迭代算法的提出与实现
4．3．4 实例分析
4．4 本章小结
第五章 长距离输气管道参数学习及模拟误差分析
5．1 管线自学习模拟器
5．2 仪表精度对事故检测的影响
5．2．1 仪表精度对事故报警的影响
5．2．2 仪表精度对事故定位的影响
5．3 长距离输气管道模拟差值的分析
5．4 本章小结
第六章 长距离输气管道压气站的故障诊断
6．1 压气站的特性与工艺计算
6．1．1 离心式压缩机工作特性
6．1．2 离心式压气站的主要工艺计算
6．2 压气站的主要故障形式
6．3 压气站事故监测方法
6．4 压气站的典型采集控制点
6．4．1 气体发生器
6．4．2 动力透平
6．4．3 气体压缩机
6．4．4 密封油系统
6．4．5 润滑油系统 P&ID
6．4．6 轴承
6．5 压气站故障诊断策略研究
6．5．1 建立诊断模型过程中的几个难点问题
6．5．2 确定诊断模型的基本方法
6．5．3 故障的诊断策略
6．5．4 诊断实例
6．6 在线实时监测量的预处理
6．7 在线实时征兆的提取
6．8 基于小波包变换的旋转机械的故障诊断
6．8．1 小波变换的模极大值与信号奇异性的关系
6．8．2 利用小波包变换诊断旋转机械的故障
6．8．3 实例分析
6．9 本章小结
第七章 长距离输气管道事故诊断系统的软件设计
7．1 引言
7．2 软件系统基本结构
7．3 软件组态结构
7．4 组件与对象的关系
7．4．1 图形显示类
7．4．2 数据计算类
7．5 长距离输气管道事故诊断网络系统的设计
7．5．1 系统硬件接口
7．5．2 多线程技术的应用
7．5．3 在线监测的流程图
7．6 PADS软件功能特点
7．7 软件主要界面
第八章 主要结论和建议
8．1 主要结论
8．2 主要建议
参考文献
致谢
附录
攻读博士期间发表的论文
发布时间: 2006-01-11