燃气管网泄漏工况分析及故障诊断

论文摘要

随着我国燃气行业的飞速发展,城市建设步伐的加快和城市人口密度的增加,大量的燃气管道会错综复杂的敷设和工作在城市人口的密集区。然而,城市燃气是有毒的易燃易爆的气体,城市燃气管道的泄漏或爆裂往往会给城市居民的生命和财产带来巨大损失,给社会造成严重的不良影响。本文试图对燃气管网进行泄漏模拟并建立燃气管网故障诊断模型,使燃气管网泄漏能得到及时定位,进行补救,从而使燃气管网泄漏所产生的危害减小到最低。在研究燃气管网水力计算方法的基础上,本文建立了燃气管网泄漏模拟数学模型,对一个14节点22管段的燃气管网分别进行了正常工况下和事故工况下的模拟。在管网事故工况模拟中,本文分别对单根管段不同泄漏量和每根管段相同泄漏量两种情形进行了模拟,得到了单根管段分别在3种泄漏量情况下的管网内所有节点的压力变化数据,以及每根管段分别发生相同泄漏量情况下管网内所有节点的压力变化数据。对结果进行分析,得出了燃气管网泄漏后管网内节点压力的变化规律。在管网泄漏模拟的基础上,本文引入BP神经网络理论,利用BP神经网络在故障诊断方面的优势,建立了燃气管网故障诊断模型。在对BP神经网络训练的过程中,分析了BP神经网络的缺陷,并提出了改进的方法。最后利用训练后的输出数据对燃气管网泄漏点位置进行了诊断,得到了较为理想的结果。本文采用Matlab编程语言对燃气管网水力计算模型进行了求解,并分别对燃气管网正常工况和事故工况两种情况进行了模拟,得出了燃气管网泄漏后管网内节点参数的变化规律。并采用Matlab神经网络工具箱建立了燃气管网故障诊断模型,对管网泄漏位置进行了诊断。本文的模拟结果,对燃气管网泄漏模拟及故障诊断的进一步研究具有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题目的和意义
• 1.2 长输管线故障诊断技术的国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.2.3 长输管线故障诊断技术主要研究方法
• 1.3 管网故障诊断技术的国内外研究现状
• 1.4 本文的主要工作
• 第2章 燃气管网水力计算模型及方法
• 2.1 燃气管网稳态物理模型描述
• 2.2 燃气管网稳态水力计算基本方程
• 2.2.1 压降方程
• 2.2.2 节点方程
• 2.2.3 环路方程
• 2.3 燃气管网稳态水力计算数学模型的解法
• 2.3.1 解环方程法
• 2.3.2 解节点方程法
• 2.3.3 解管段方程法
• 2.4 燃气管网泄漏模拟数学模型
• 2.5 本章小结
• 第3章 燃气管网泄漏模拟算例
• 3.1 正常工况下管网水力计算
• 3.2 单根管段泄漏的管网水力计算及其结果分析
• 3.3 所有管段分别发生泄漏后的水力计算及其结果分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 BP 神经网络及其在故障诊断中的应用
• 4.1 BP 神经网络模型及算法
• 4.1.1 BP 网络结构
• 4.1.2 BP 网络的算法
• 4.2 BP 算法的实现
• 4.2.1 BP 网络的神经网络工具箱
• 4.2.2 BP 网络的设计
• 4.2.3 BP 网络的缺陷及其分析
• 4.3 神经网络在故障诊断中的应用
• 4.4 本章小结
• 第5章 燃气管网故障诊断模型的建立及其求解
• 5.1 基于BP 神经网络的燃气管网故障诊断模型
• 5.2 BP 神经网络的建立
• 5.3 BP 神经网络的训练和测试
• 5.4 BP 神经网络的改进
• 5.5 燃气管网故障诊断模型的求解
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢