城市供热管线的智能检测与故障诊断技术研究

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随着人们生活水平的不断提高和现代城镇建设进程的快速发展,供热管网在城镇的敷设范围越来越广,遍布城镇每个角落。由于供热管线服役年限的增加,管线不断老化,管线泄漏故障时有发生,严重干扰居民的正常生活,甚至造成巨大的经济损失、环境破坏、人身伤亡等,城市供热管线泄漏检测与诊断技术越来越重要。本文采用理论分析、建模仿真和实验验证相结合的方法探讨城市供热管线泄漏故障点的智能检测与诊断技术,本文主要工作和创新点如下:(1)研究分析传统负压波法管道检测的系统误差及局限性,提出了基于负压波的多压力传感器协同定位法和基于距离的权重分配算法。通过在管线上放置多个压力传感器,对管线产生的压力波动状态进行识别,同时利用构成的多组压力传感器对得到多组定位结果,通过权重分配算法对多组定位结果进行融合计算。仿真结果表明多压力传感器协同定位法较传统的负压波法定位精度更高。(2)通过对供热管线内部介质的流动状态水力学分析,建立了供热管线泄漏的二维瞬态模型。系统的研究了城镇供热管网的拓扑结构,搭建了供热管线泄漏的FLUENT和MATLAB联合仿真平台,设定二维瞬态模型管线运行条件、优化模型参数,应用流体力学法仿真获取供热管线泄漏产生的管线特征检测点的压力变化规律。(3)分析供热管线泄漏负压波噪声信号特征,提出了改进的小波空域相关性去噪法。系统的研究了小波去噪中小波基的选取和小波分解尺度的选择,分析了小波去噪三种方法的优势和不足,提出改进的小波空域相关性去噪法。仿真实验表明改进的算法对原始的负压波信号进行滤波处理后,信号的信噪比更高,改进的算法有更好的滤波效果。(4)选取一段典型城镇供热管线为研究对象,开展泄漏点位置对系统误差的影响仿真实验和多压力传感器协同定位仿真实验。仿真实验证明:当泄漏点位于传感器对的中心位置时,系统误差最小,定位精度最高;同时在6个检测点的多压力传感器协同定位仿真实验中,多压力传感器协同定位法的定位精度高于传统负压波法。以上研究结果表明,本文所做的研究工作对城镇供热管线泄漏检测有一定的指导意义,为保障城镇供热管网的健康运维提供了一定的技术支撑。
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