基于声学激励的长距离天然气管道内水合物凝聚检测方法研究

论文摘要

天然气作为一种重要的清洁能源,与其它化石能源相比污染较低,产生的能量更高,能够从根本上改善环境质量。常态下天然气以气态形式存在,管道是运送气态物质最安全的输送方法,因此输送管道的安全问题至关重要。天然气水合物又称作可燃冰,属于有机化合物。天然气在低温高压的情况下极易形成天然气水合物。当天然气管道内天然气水合物大量形成时,极大增加了管道堵塞的风险。而天然气管道堵塞往往会对生产造成影响,甚至发生严重事故。因此如何快速有效的清除天然气管道内的水合物凝聚是现在石化行业亟待解决的问题。针对以上问题,本文提出了一种基于声学激励的天然气管道水合物凝聚检测及定位技术和现代信号分析方法,该定位技术能够有效检测并定位管道内水合物。本文主要工作如下:1.研究声波在管道内的传播特性。2.基于此技术建立一套管道内水合物凝聚智能检测系统。3.利用仿真软件COMSOL多物理场,根据现场实验条件建立一系列的仿真模型进行仿真研究,验证了本方法的可行性。4.运用该系统在实验管道进行实验研究,对比仿真与实验的结果,证实本方法能够对管道内部的水合物进行定位,且精度较高。5.为了分析反射信号类别,提出基于EMD分解的检测信号特征提取方法,经过实验证明天然气水合物与管道泄漏二者引起的反射信号的特征向量之间有明显的差异,为后续模式识别奠定基础。

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摘要

ABSTRACT

1 绪论

1.1 本课题的背景及研究意义

1.2 天然气水合物检测技术国内外研究现状

1.3 论文研究的主要内容

1.4 本章小结

2 声波在含有水合物管道内的传播特性

2.1 声波在管道内部的传播原理

2.2 管道内声波的反射与折射

2.3 本章小结

3 天然气管道水合物凝聚检测系统设计

3.1 系统检测原理

3.2 系统硬件介绍

3.3 系统软件平台设计

3.4 本章小结

4 长距离天然气管道水合物凝聚及泄漏检测仿真模型研究

4.1 COMSOL Multiphysics软件平台

4.2 长距离天然气管道内部存在水合物及泄漏条件下声场模型

4.3 仿真结果分析

4.4 本章小结

5 天然气管道内水合物凝聚及泄漏检测实验研究

5.1 管道检测实验

5.2 实验结果分析

5.3 本章小结

6 天然气管道内水合物凝聚及泄漏检测信号的识别方法

6.1 基于经验模态分解的检测信号特征提取方法

6.2 基于BP神经网络的识别方法

6.3 基于SVM的识别方法

6.4 本章小结

7 结论

7.1 全文总结

7.2 论文的创新点

7.3 论文的不足之处

8 展望

9 参考文献

10 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 冯志增

导师: 曲志刚

关键词: 天然气管道安全,天然气水合物,声学检测,在线监测

来源: 天津科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 物理学,石油天然气工业

单位: 天津科技大学

基金: 天津市应用基础与前沿技术研究计划项目(15JCZDJ39200)

分类号: O429;TE832

DOI: 10.27359/d.cnki.gtqgu.2019.000563

总页数: 68

文件大小: 5280K

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