天然气管道泄漏检测系统研究与设计

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1、学号：12104614常州大学硕士学位论文天然气管道泄漏检测系统研究与设计研究生孙少立指导教师王树立学科、专业名称石油与天然气工程油气储运工程研究方向油气管输技术2015年4月ResearchAndDesignOfNaturalGasPipelineLeakageDetectionSystemADissertationSubmittedtoChangzhouUniversityBySunShao-Li(Oil&GasStorageandTransportationEngineering)DissertationSuperv

2、isor:ProfWangShu-LiApril，2015常州大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下独立进行的研究工作及取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中以明确方式标明。本人已完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权的说明本学位论文作者完全了解常州大学有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属常州

3、大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在年解密后适用本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。学位论文作者签名：签字日期：年月日导师签名：签字日期：年月日中文摘要伴随着中国高速发展以及环保意识提高，中国能源消耗量大幅增长，能源结构调整步伐加快。由于天然气热值高、无污染，顺应了中国发展趋势，得到了快速发展。传统天然气管道泄漏

4、检测问题众多，急需升级换代。本课题组研制出一种新型天然气管道泄漏检测系统，其性能较传统检测方法优越。研发出集高效的检测管、真空泵抽气系统、管道泄漏点定位模型、PLC检控系统、GPRS数据远程系统于一体的天然气管道泄漏检测系统。该系统检测原理是通过真空泵抽气使检测管内部保持负压，甲烷在负压作用下进入检测管，通过分析检测管内甲烷浓度判断管线是否泄漏。根据检测管末端负压变化确定泄漏起始时间，甲烷检测仪检测出甲烷为终止时间，通过时间差乘以气体流速确定泄漏点位置；利用GPRS系统，将泄漏报警信号和泄漏点位置实时发送到工作人员手中；利

5、用连续性方程、运动方程建立检测管内气体扩散模型，依据多孔介质动量方程、能量方程建立检测管气体渗透模型。利用数值模拟，基于多孔介质模型，对气体通过膜材料的渗透过程进行模拟；基于气体扩散模型，对气体在检测管内扩散过程进行模拟。通过模拟和实验对比分析，研究真空度、渗透率对泄漏检测系统性能影响，分析其影响机理；同时，通过分析模拟和实验数据，改进泄漏检测系统，优化机械结构，调整定位原理和定位算法，提高系统性能。实验表明，该系统泄漏检测准确率达100%，可检测到泄漏量小于等于70ppm，定位误差小于等于0.5%，能够快速、准确的发现泄

6、漏并确定泄漏点位置。对系统的经济性进行了粗略的分析，证明研究成果可以在天然气管道泄漏检测领域推广应用，具有广泛的发展空间。关键词:非开挖天然气管道;在线泄漏检测;数值模拟;检测管ABSTRACTWiththerapiddevelopmentofChina'seconomyandwiththeincreasingawarenessofenvironmentalprotectioninChina,Chinaenergyconsumptiongrowth.What'smore,Chinabeginacceleratingthep

7、aceofadjustmentofenergystructure.Becausethenaturalgashashighcalorificvalueandnopollution,itconformstothedevelopmenttrendofChinaandgottherapiddevelopment.Duetothedisadvantagesoftraditionalleakdetectionofnaturalgaspipeline,abettermethodisbadlyneeded.Theleakmonitorin

8、gsystemofnaturalgaspipeline,whichwasbecomposedofhighefficientexcavationdetectiontube,vacuumpumpingsystem,pipelineleaklocalizationmodel,PLCcontrolsystema