近年來(lái)，在經(jīng)濟上迅速的發(fā)展和城市化的加快，管線(xiàn)運輸以其穩固的可靠性、輸送高效以及成本低等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為企業(yè)和guojia優(yōu)先選擇的運輸方式之一。但隨管道運行時(shí)間的累積，管道堵塞已經(jīng)成了非常常見(jiàn)的安全問(wèn)題。尤其是在油氣水多相混輸管道中，極易形成水合物和油的凝結造成管道堵塞。因此，尋找一種對混輸管道堵塞的檢測及定位有效的、實(shí)用的方法具有非常重要的意義�；诖饲闆r，通過(guò)對比管道運輸中經(jīng)常使用到的幾種堵塞檢測及定位技術(shù)，#后考慮采用壓力波法來(lái)確定判定混輸管線(xiàn)堵塞所在位置。
由于溫度低、結蠟等原因，輸油管道容易引發(fā)混凝、堵蠟等事故，在混輸管線(xiàn)清管作業(yè)過(guò)程中，管道內雜質(zhì)的堆積容易造成清管器堵塞，不及時(shí)處理會(huì )造成巨大的經(jīng)濟損失�，F今，管道堵塞位置檢測技術(shù)主要包括鉆孔法、敲打法、應力應變測試法等，這些方法都需要對管道進(jìn)行開(kāi)挖、露出，并不斷測試管道的變形程度或鉆孔觀(guān)察流體狀態(tài)。此類(lèi)管道檢測方法是一項工作量大、耗時(shí)長(cháng)、成本高的工作，為此提出了用正壓力波法確定管道堵塞位置的方法，這種方法只需檢測管道內流體的壓力的波動(dòng)，不需要開(kāi)掘管線(xiàn)。投資少，操作簡(jiǎn)便，能在較短時(shí)間內確定堵塞位置，具有廣闊的應用前景。
1正壓力波法堵塞檢測基本原理及定位公式
當混輸管道某處發(fā)生堵塞時(shí)，在堵塞處，混輸流體在流動(dòng)過(guò)程中遇到阻礙，受壓致使阻塞處壓力持續上升，達至某種程度后，堵塞點(diǎn)就會(huì )與堵塞點(diǎn)前的管道內構成一個(gè)壓差，在該壓差的影響下，管道上游的流體會(huì )不停擴增，那么以一定速度傳播的正壓波就在混輸管道堵塞點(diǎn)就產(chǎn)生了。實(shí)踐應用證明，這種水擊波的信號在混輸管線(xiàn)中的傳輸距離可以達到數十公里。因此，它非常適用于油田對長(cháng)混輸管線(xiàn)的堵塞檢測。
（1）正壓波堵塞檢測工作原理。正壓波檢測定位的原理如圖1所示，設某密閉混輸管道在P點(diǎn)發(fā)生了堵塞，該混輸管道在A(yíng)端得到一個(gè)壓力信號，該信號就會(huì )在管道內沿著(zhù)正向箭頭方向傳遞，當該壓力波信號傳遞到P點(diǎn)后，就會(huì )產(chǎn)生反射波信號，反射波信號再反向傳播到檢測點(diǎn)A。通過(guò)shou端的壓力檢測點(diǎn)捕捉到兩次壓力波響應信號的時(shí)間差，再根據正壓力波在管道內的波速便可以判定管道堵塞位置，確定堵塞位置公式為式（1）：
（2）壓力波傳播速度的確定。由式（1）可知堵塞定位的關(guān)鍵性在于能否獲得可靠的壓力波傳播速度，按照式（2）計算，由于管材的彈性、流體的彈性、密度等因素對管內波速的計算會(huì )產(chǎn)生影響，以及在管道流體輸送中，流體介質(zhì)因素的變化也會(huì )使負壓力波的傳播速度產(chǎn)生影響。因此，在應用過(guò)程中，可將混輸管道分作若干段，根據每一段實(shí)際情況的具體工作數據算出每一段的壓力波的傳播速度，這樣可以提升數據計算精度。
（3）兩次正壓波響應的時(shí)間差的確定。在大量科學(xué)實(shí)驗分析表明，
壓力變送器收集到的壓力信號的特征拐點(diǎn)與正壓力波響應信號是相對應的。本文使用小波變換法對壓力拐點(diǎn)信號進(jìn)行辨識，它是一種能夠同時(shí)在時(shí)域和頻域進(jìn)行局部分析的良好的信號識別處理方法。卷積型小波變換的定義公式為：
小波變換是一種信號的時(shí)間尺度分析，具有表征信號局部特征的能力，同時(shí)也是一種信號的時(shí)間頻率分析，具有很多優(yōu)良特性。而信號的突變和奇異點(diǎn)，通常在信號的一階或高價(jià)導數中反映出來(lái)。在各種小波函數中，高斯函數的一階導數對于信號的奇異點(diǎn)尤為敏感。因此，本文小波變換中使用了這種小波函數。
2管道堵塞檢測及定位系統研究
（1）硬件設備。系統硬件所需的儀器儀表為：壓力變送器2個(gè)；工控機、顯示器2臺；數據采集模塊2個(gè)；通信線(xiàn)路2條（可選用電話(huà)、以太網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等通訊方式）。
（2）軟件分析。本文堵塞點(diǎn)判定及定位程序采用MATLAB進(jìn)行編程，通過(guò)用戶(hù)界面設計實(shí)現軟件界面開(kāi)發(fā)，如圖2所示按照具體功能分為4個(gè)模塊。
一是通信模塊主要是將管道兩端采集到的壓力信號傳送到上位機。
二是參數設置模塊設置通訊中壓力信號的采集及無(wú)線(xiàn)通信的相關(guān)參數和管道參數與流體介質(zhì)參數的錄入。
三是堵塞檢測模塊在系統產(chǎn)生了堵塞報警后。該模塊先對數據傳輸送過(guò)來(lái)的壓力信號進(jìn)行分析處理，通過(guò)小波變換得到了壓力信號的突變點(diǎn)，計算出時(shí)間差，通過(guò)公式可以得到堵塞的具體位置。
四是數據管理模塊主要實(shí)現數據存儲、歷史查詢(xún)以及實(shí)時(shí)數據等功能。
3結語(yǔ)
實(shí)時(shí)監測和采集混輸管道兩端的壓力信號，通過(guò)兩端劇烈的壓差變化可以有效的判斷管道產(chǎn)生堵塞；堵塞產(chǎn)生的正壓力波利用小波變換方法來(lái)進(jìn)行堵塞檢測及定位具有誤差小、簡(jiǎn)單直觀(guān)的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，由于壓力波傳輸距離較遠，所以，本文中的方法對于長(cháng)距離的混輸管道具有非常好的適用性。本方法在管道檢測過(guò)程中相較于其他方法的工作量大大的減少，并且可以對管線(xiàn)運行狀況實(shí)時(shí)監測，極大的減少了資源的浪費。
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