输油管道微小泄漏特征提取方法研究

论文摘要

石油作为一种燃料和化工原料,最为简单、经济的输送方式就是采用管道运输。然而,随着管龄的增长,以及不可避免的腐蚀和人为破坏等原因,输油管道泄漏事故频频发生。泄漏事故不仅导致了资源浪费,同时也污染了环境,甚至发生火灾爆炸,给人们的生命财产和生存环境造成巨大的威胁。这些事故往往都是由于小泄漏引发的,因此输油管道的微小泄漏不容忽视。加强管道微小泄漏检测与定位技术的研究和应用,对减少经济损失和环境污染,具有重大的现实意义。本文将基于振动信号的时频分析方法引入到管道微小泄漏检测中。首先从仿真入手,通过Fluent工程流体软件与Ansys软件对管道微小泄漏进行仿真,以获取管道微小泄漏时管道的振动数据。由于传统的时频分析方法不能有效地检测管道的微小泄漏,本文提出一种新的频率及其时频分布。该频率称为局部频率,它使得频率的定义更加具有普适性。针对基于局部频率的时频分布,详细地介绍了其算法。对组合信号、调制信号以及特殊信号进行了仿真分析,仿真结果表明所提出频率概念的正确性以及该时频分析方法的有效性。在局部频率与EMD的基础上,本文又提出了一种新的时频分析方法,称为基于局部频率与EMD的时频分析方法,并对其算法进行了详细地介绍。通过对组合信号、调制信号、频率突变信号以及特殊信号的仿真分析,并与现有时频分析方法进行对比,结果表明基于局部频率与EMD的时频分析方法使频率表达的更加清晰和准确,也表明了该时频分析方法的有效性。最后,采用所提出的时频分析方法对通过仿真得到的管道微小泄漏振动数据进行分析,并与小波时频分布、HHT时频分布进行对比,仿真结果表明所提出的时频分析方法可以有效地检测管道微小泄漏,为更好地开展管道泄漏检测工作提供了一种有效的手段。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 第一章 输油管道泄漏检测方法
• 1.1 引言
• 1.2 直接检测法
• 1.3 间接检测法
• 第二章 埋地输油管道泄漏仿真研究
• 2.1 引言
• 2.2 FLUENT 软件模拟
• 2.2.1 计算分析
• 2.2.2 Fluent 数值模拟
• 2.2.3 计算结果分析
• 2.3 ANSYS 软件模拟
• 2.3.1 Ansys 软件介绍
• 2.3.2 Ansys 数值模拟
• 第三章 输油管道微小泄漏特征提取方法研究
• 3.1 引言
• 3.2 局部频率及其时频分布
• 3.2.1 周期与频率概念的延拓
• 3.2.2 信号时频分布方法及算法
• 3.2.3 基于局部频率的时频分布仿真分析
• 3.3 基于局部频率与EMD 的时频分布
• 3.3.1 经验模态分解方法
• 3.3.2 基于局部频率与EMD 的时频分布算法
• 3.3.3 基于局部频率与EMD 时频分布的仿真分析
• 第四章 输油管道泄漏检测研究
• 4.1 引言
• 4.2 管道有无泄漏对比研究
• 4.2.1 仿真模拟一
• 4.2.2 仿真模拟二
• 4.2.3 仿真模拟三
• 4.3 泄漏状态对比研究
• 4.3.1 泄漏口大小不同的泄漏状态对比
• 4.3.2 泄漏口位置不同的泄漏状态对比
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要