第卷第期汪家銘‘鐵基形狀記憶合金管道連接技術(shù)（’現(xiàn)代機(jī)械，）），崔振鐸，孫景‘鐵基形狀記憶合金內(nèi)漲環(huán)在管道連接中的應(yīng)用W李杰訓(xùn)，張鵬雄，何鐘安’鎳。磷合金鍍管道采用不銹鋼接頭技/王青春‘管道內(nèi)防腐補(bǔ)口的噴涂焊接法（’石油工程建設(shè)，））W，王勇，吳開(kāi)源‘管道焊后無(wú)內(nèi)補(bǔ)口焊接新技術(shù)’新技術(shù)新工藝，）樊水潮，秦熊浦，嚴(yán)衛(wèi)東‘鋼管焊接熔融內(nèi)防腐蝕涂層應(yīng)用研究，男，河北人，年畢業(yè)于石油大學(xué)華東，現(xiàn)從事管道腐蝕與防護(hù)及材料表面改性方面的研究工作。
　　
　　不等溫輸氣管道泄漏監(jiān)測(cè)技術(shù)！四川省重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目，編號(hào)：KaW/張紅兵，李長(zhǎng)俊西南石油學(xué)院，四川成都道泄漏。建立管道實(shí)時(shí)泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以最大限度地減少經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)境污染。文章介紹了根據(jù)管道的瞬態(tài)數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行不等溫輸氣管道泄漏監(jiān)測(cè)的研究成果：泄漏監(jiān)測(cè)數(shù)學(xué)模型、泄漏監(jiān)測(cè)原理、管道泄漏定位方法等。試驗(yàn)表明，該項(xiàng)技術(shù)是一種可行度很高的輸氣管道泄漏檢測(cè)方法。
　　
　　管道輸送具有便于管理控制、成本較低和安全性高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于石油天然氣的輸送。
　　
　　但隨著管齡的延長(zhǎng)，腐蝕、磨損以及一些人為因素造成管道泄漏事故時(shí)有發(fā)生，這不僅影響了管道的正常運(yùn)行，造成資源浪費(fèi)，而且也會(huì)污染環(huán)境，威脅人類的生命財(cái)產(chǎn)。因此，研究輸氣管道泄漏故障實(shí)時(shí)診斷技術(shù)，迅速發(fā)現(xiàn)泄漏事故并準(zhǔn)確定位，非常重要。
　　
　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展以及油氣管道系統(tǒng)的建立，各種基于軟件系統(tǒng)的泄漏檢測(cè)技術(shù)也不斷發(fā)展起來(lái)，如質(zhì)量平衡法、壓力流量信號(hào)監(jiān)測(cè)法以及瞬態(tài)模型法等。本文介紹根據(jù)不等溫輸氣管道的瞬態(tài)數(shù)學(xué)模型，通過(guò)特征線法求解模型，進(jìn)行管道泄漏實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的研究成果。
　　
　　泄漏監(jiān)測(cè)數(shù)學(xué)模型氣體在管道中的流動(dòng)遵循一元不穩(wěn)定流動(dòng)，必然滿足質(zhì)量守恒、動(dòng)量守恒和能量守恒定律，因此，可以根據(jù)流體力學(xué)和熱力學(xué)建立天然氣流動(dòng)的連續(xù)性方程、動(dòng)量方程和能量方程，這些方程描述了流體的壓力、溫度、流量等之間的關(guān)系石油工程建設(shè)年月式中―氣體的密度―時(shí)間變量―氣體的流速―沿管長(zhǎng)變量―管道中氣體壓力―重力加速度―管道與水平面間的傾角―水力摩阻系數(shù)；―管道內(nèi)徑―氣體的焓―管道總傳熱系數(shù)―管道中氣體的溫度―管道埋深處溫度考慮式所組成的雙曲偏微分方程組的特性，可得到描述氣體管道瞬變流的特征線方程組：左特征線方程右特征線方程溫度特征線方程式中，―氣體波速―氣體定壓比熱―氣體的壓縮因子。
　　
　　泄漏監(jiān)測(cè)原理對(duì)于式的求解可用顯式特征線法，即沿個(gè)不同的特征線方向?qū)⑵⒎址匠袒癁槌Ｎ⒎址匠?，但是為了保證解的穩(wěn)定和收斂，必須滿足！，其差分格式如圖所示。
　　
　　我們可以用點(diǎn)的參數(shù)求出點(diǎn)參數(shù)。特征有限差分方程的建立比較直觀，求解易實(shí)現(xiàn)，用顯式特征差分法計(jì)算將是令人滿意的，這主要是因?yàn)樵摲椒ǖ挠?jì)算時(shí)步相當(dāng)小，特征線短而且逼近直線，與建立差分方程時(shí)的假設(shè)相一致。
　　
　　用上面介紹的方法，將管道劃分為段，如圖所示，利用采集的管道起點(diǎn)數(shù)據(jù)壓力、溫度、流量和層瞬態(tài)模擬數(shù)據(jù)首先計(jì)算點(diǎn)時(shí)間層的數(shù)據(jù)，接著是點(diǎn)時(shí)間層的數(shù)據(jù)，……，直到點(diǎn)時(shí)間層，此時(shí)就完成了起點(diǎn)泄漏監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工作。同理，利用管道末端的氣體數(shù)據(jù)，可建立起終點(diǎn)到起點(diǎn)的特征線差分網(wǎng)第卷第期格，進(jìn)行從終點(diǎn)到起點(diǎn)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。此時(shí)可以分別得到從起點(diǎn)到終點(diǎn)和終點(diǎn)到起點(diǎn)在第時(shí)間層對(duì)整個(gè)管道的仿真曲線。
　　
　　利用管道系統(tǒng)同時(shí)對(duì)管道兩端實(shí)時(shí)采集所得到的數(shù)據(jù)，分別進(jìn)行起點(diǎn)到終點(diǎn)和終點(diǎn)到起點(diǎn)管道的仿真。把由起點(diǎn)參數(shù)仿真得到的終點(diǎn)參數(shù)與實(shí)際測(cè)量的參數(shù)值或和終點(diǎn)參數(shù)仿真得到的起點(diǎn)參數(shù)與實(shí)測(cè)參數(shù)值或做比較，當(dāng)其中一個(gè)或幾個(gè)差值超過(guò)閥值時(shí)，可以判定管道發(fā)生了泄漏，檢測(cè)到泄漏發(fā)生的最短時(shí)間由確定，其中，為泄漏產(chǎn)生的擾動(dòng)傳播到管道終點(diǎn)的時(shí)間，為擾動(dòng)傳播到管道起點(diǎn)的時(shí)間，為擾動(dòng)的熵變過(guò)程傳播到管道終點(diǎn)的時(shí)間。
　　
　　但是在管道的運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，不可避免要有起停壓縮機(jī)、關(guān)閥或改變閥門的開(kāi)度等操作，管道起點(diǎn)和終點(diǎn)的參數(shù)會(huì)發(fā)生瞬時(shí)比較大的起伏，就會(huì)發(fā)生起點(diǎn)和終點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的差值超過(guò)閥值的情況，系統(tǒng)將發(fā)出報(bào)警信號(hào)。為了消除或減少此種情況的誤報(bào)警，我們就不考慮由改變操作所引起的擾動(dòng)傳播到首末端時(shí)間到時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生的報(bào)警。
　　
　　泄漏定位系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)報(bào)警后，將根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的曲線進(jìn)行泄漏點(diǎn)定位，假設(shè)距管道起點(diǎn)處發(fā)生泄漏事故，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后，其擾動(dòng)將分別傳到管道的兩端，此時(shí)起點(diǎn)和終點(diǎn)的泄漏監(jiān)測(cè)曲線如圖所示。直線為未發(fā)生泄漏時(shí)管道全線壓力平方分布，直線為泄漏發(fā)生后利用起點(diǎn)邊界條件對(duì)管道進(jìn)行從前到后的泄漏監(jiān)測(cè)所得到的管道壓力分布，可以看出。
　　
　　到段的仿真結(jié)果是接近于管道運(yùn)行實(shí)際情況的，而到段的仿真結(jié)果是偏離實(shí)際情況的，且離處越遠(yuǎn)，偏離程度越大；同理，以管道終點(diǎn)運(yùn)行參數(shù)為邊界條件對(duì)管道進(jìn)行從后到前的仿真，如直線所示，到段的仿真結(jié)果是接近于管道運(yùn)行實(shí)際情況的，而。
　　
　　到段是錯(cuò)誤的。這樣直線和將相交于點(diǎn)，此時(shí)就可以斷定點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的管道在處發(fā)生了泄漏。定位的精度取決于管段的距離步長(zhǎng)，可以通過(guò)降低管段的距離步長(zhǎng)來(lái)提高定位精度，但是不能無(wú)限制的降低管段的距離步長(zhǎng)，一般取管長(zhǎng)就可以了。
　　
　　實(shí)例四川某輸氣管道長(zhǎng)壁厚5‘’，運(yùn)行壓力！。10！9，終點(diǎn)溫度處人為制造了一泄漏點(diǎn)。監(jiān)控軟件在后發(fā)出泄漏報(bào)警信號(hào)，后將泄漏定位于處，誤差為。0：/.
　　
　　結(jié)論采用本文介紹的泄漏監(jiān)測(cè)技術(shù)編制的可視化監(jiān)控軟件，具有以下特點(diǎn)：可準(zhǔn)確地將泄漏信號(hào)傳播到起點(diǎn)和終點(diǎn)。
　　
　　對(duì)管道進(jìn)行由起點(diǎn)到終點(diǎn)和由終點(diǎn)到起點(diǎn)的兩次仿真，可以準(zhǔn)確及時(shí)地確定泄漏發(fā)生的位置和泄漏量。
　　
　　輸氣管道泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能穩(wěn)定可靠地監(jiān)控輸氣管道運(yùn)行，顯示管道實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，與數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)合，可方便查詢和分析歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)。
　　
　　在輸氣管道泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行有針對(duì)性地改進(jìn)，可開(kāi)發(fā)為城市燃?xì)夤芫W(wǎng)等其他管道泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，具有廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。
　　
　　但是，此種監(jiān)測(cè)方法只適用于干氣管道輸送，且在一時(shí)刻只有一個(gè)泄漏點(diǎn)的情況，而對(duì)于濕天然氣管道輸送，要分別考慮氣相和液相，建立數(shù)學(xué)模型；對(duì)于在同一時(shí)刻有多點(diǎn)泄漏或在一點(diǎn)發(fā)生泄漏后其擾動(dòng)尚未傳到兩端時(shí)又有泄漏發(fā)生的情況不適用，需要改變其監(jiān)測(cè)方法。
　　
　　=李長(zhǎng)俊0天然氣管道輸送=70北京：石油工業(yè)出版社，……0張紅兵年畢業(yè)于江蘇石油化工學(xué)院，現(xiàn)為西南石油學(xué)院油氣儲(chǔ)運(yùn)工程在讀博士，主要從事管網(wǎng)仿真和事故診斷方面的研究工作。
　　
　　張紅兵等：不等溫輸氣管道泄漏監(jiān)測(cè)技術(shù)