【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及天然气管道清管过程中清管器的识别及定位，具体涉及一种基于scada系统和清管器通过阀室造成的压力与流量波动相结合来识别清管器是否通过，未通过再进行数值模拟的方法进行清管器的定位，从而识别清管器是否正常运行的在线跟踪定位方法。
技术介绍
1、山区天然气管道通常穿越地形复杂、气候多变的区域，这类管道建设完成后还需要后期的维护，对于清管设备、管道检查设备等大型装置的运输需要耗费大量的人力物力，还面临着作业人员的安全问题；同时，山区管道地势起伏大、在长距离铺设下会发生频繁的温度和压力变化，导致管道中容易产生大量的积液和水合物，积液的存在会加速水合物的形成，而水合物的形成会导致管道的流通面积减小，最终会导致管道堵塞，严重危害管道的运行安全。因此需要定期开展清管作业才能确保管道的正常运行。
2、在清管作业中，清管器会推动积液和水合物等沉积物向前移动，此时天然气管道中主要的沉积物为积液和水合物，两者结合形成天然气浆液，浆液的存在一方面加速水合物的形成，导致管道堵塞速度加快，另一方面阻碍清管器在管道中的正常运行，在山区管道，清管器作业还需要面对高低落差、急弯、倾斜段等复杂环境，也增加了清管器卡堵或损坏的风险，如果清管器在山区管道发生卡堵，但是没有及时发现并处理，天然气将无法正常通过，导致管道压力升高，流量减少，最终可能会导致管道超压、引起爆管并产生大量的泄漏，同时影响下游用户的供气，因此需要对清管器的运行状态进行实时监测，确保清管器在山区管道卡堵时能及时发现并采取相应措施。
技术实现思路b>
1、本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中山区天然气管道清管作业中清管器实时监控与数据传输困难，清管器不能实时进行跟踪定位，提供一种能够利用scada系统与数值模拟进行清管器的在线跟踪定位方法。
2、本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种山区天然气管道清管器在线跟踪定位方法，包括：
3、s1.通过scada系统获取该阀室管道压力、体积流量、管道内径以及两个阀室之间的管长；
4、s2.天然气管道清管器运行速度一般在3～6m/s，根据现场施工经验取清管器运行速度，根据所述阀室之间的管道长度，得到清管器在阀室之间通过的预计时间；
5、s3.清管器进入第一个阀室，记录开始的第一时刻；
6、s4.所述第一时刻与清管器在阀室之间通过的预计时间之和为第二时刻；
7、s5.在第二时刻加上预计时间的偏差阈值之前，通过天然气管道scada系统获取阀室上下游传感器的压力信息与流量信息，当压力和流量同时出现波动时，表明清管器正常通过阀室，若清管器没有到达终点，记录该时刻为第一时刻，重复s1—s4的动作；
8、s6.在第二时刻加上预计时间偏差阈值之后，通过天然气管道scada系统获取阀室上下游传感器的压力信息与流量信息，当压力和流量未同时出现波动时，表明清管器可能卡堵；
9、s7.建立管道内天然气流动的数值模拟模型，包括pr气体状态方程、连续性方程、动量方程；建立清管器运动方程；引入天然气水合物浆液的连续性方程、动量方程；
10、s8.采用天然气管道scada系统实时采集管道出入口的实时压力、流量数据作为s7中方程的边界条件，并对s7中各个方程进行耦合求解，最终得到清管器的运行速度；
11、s9.实时计算清管器速度，并根据公式计算清管器在管道中运行的距离，最终得到某时刻清管器的位置；
12、s10.实时对清管器的位置进行定位，直至清管器准确通过阀室，记录该时刻并更新为第一时刻，再重复s1—s9的动作，直至整个管道清理作业完成；
13、采用本专利技术技术方案的有益效果是：在安装有scada的天然气管道上监测清管器通过阀室时的压力-流量数据，当清管器通过阀室，管道压力和流量会产生波动，通过该特征识别清管器通过，通过清管器运行速度与阀室之间的管长计算得出清管器预计从上游阀室到下游阀室之间的运行时间，根据清管器通过上游阀室的时刻，将清管器通过阀室开始计时的时刻、预计的运行时间以及运行时间偏差阈值结合分析，即可得出清管器是否通过阀室，若没有按照预计的时间通过阀室，则采用数值模拟进行清管器的跟踪定位，直到清管器正常通过阀室，可以及时了解清管器的运行动态，避免清管器卡堵不能及时发现而导致严重后果。
14、进一步地，s2包括：s21、根据现场施工经验取清管器运行速度v。s22、根据下列公式计算清管器通过两个阀室的时间：δt＝l/v，其中δt为清管器通过两个阀室之间的时间，l为阀室之间的管道长度，m；v为运行速度，m/s。
15、采取上述进一步技术方案的有益效果是：根据清管器预计的运行速度，再根据运行速度以及上下游阀室之间的管道长度计算清管器预计从上游阀室到下游阀室的预计运行时间，提前预测清管器到达阀室的时间，提高清管器运行时间的准确性，及时判断清管器的运行状态，便于操作人员及时采取相应措施。
16、进一步地，本专利技术采用天然气管道配备的scada系统进行远程管道流量和压力的监测，包括：管道、两个用于监测阀室上下游管道流量的传感器、两个用于监测阀室上下游管道压力的传感器、多个用于收集传感器的输出信号后选择合适的通信协议、配置通信接口后将原始数据处理和转换成可用格式的数据采集模块、用于将数据通过有线网络或无线网络传输到远程调控中心的通信模块、用于处理和控制采集到的数据的控制器、用于接收和储存来自现场的数据的远程监控中心。所述流量传感器和压力传感器均安装在所述阀室上下游管道上，所述数据采集模块与所述流量传感器连接，所述数据采集模块与所述压力传感器连接，所述数据采集模块与所述通信模块连接，所述通信模块与所述控制器连接，所述控制器与所述远程调控中心连接，所述流量传感器获取管道的流量信息，所述压力传感器获取管道的压力信息，所述远程监控中心获取阀室与阀室之间的管长、管道内径、清管器进入阀室的第一时刻、清管器进入下游阀室的第二时刻。
17、采取上述进一步技术方案的有益效果是：采用scada系统将管道的流量、压力实时传到调控中心，通过调控中心监测流量、压力的波动，实时捕捉管道的流量和压力信息，并准确分析清管器的运行位置，可以山区复杂环境的影响、减少人工、车辆的作业，大大减少跟踪成本。
18、进一步地，s5包括s51、所述清管器正常通过阀室的方法，其特征是清管器正常运行过程中，通过阀门时，在阀门前形成了一个阻塞，流体不能自由流动，阀门前的压力指示器会升高，清管器通过阀门前压力指示器后，清管器阻塞了一部分流体的流动导致阀门后压力指示器下降，当清管器通过阀门后压力指示器后，在阀门后形成一个新的阻塞，阀门后压力指示器会上升，清管器完全通过阀门后，增加了流体的阻力，阀前和阀后压力都会增加；s52、所述清管器正常通过阀室的方法，其特征是清管器正常运行时，通过阀门前后流量指示器时，清管器运行增加了管道内流体流动的阻力，流量下降，当清管器通过流量指示器时，阻力减小，流量恢复正常；s53、当上述本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种山区天然气管道清管器在线跟踪定位方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种山区天然气管道清管器在线跟踪定位方法，其特征是，所述S5中，阀室上下游均有一个压力传感器和流量传感器，当清管器靠近阀门两端压力传感器时，阀室上游压力会从平稳状态变成升高状态，阀室下游压力会先下降后上升，当清管器完全通过后，阀室上下游压力恢复到平稳状态，但是压力会比清管器未通过时的压力高；清管器靠近阀室两端流量传感器时，流量下降，当清管器完全通过后，流量会逐渐恢复到平稳状态，当监测到阀室上游压力升高，阀室上游流量下降，则表明清管器通过阀室。
3.根据权利要求1所述的一种山区天然气管道清管器在线跟踪定位方法，其特征是，引入的天然气水合物浆液的连续性方程、动量方程具体如下：
【技术特征摘要】
1.一种山区天然气管道清管器在线跟踪定位方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种山区天然气管道清管器在线跟踪定位方法，其特征是，所述s5中，阀室上下游均有一个压力传感器和流量传感器，当清管器靠近阀门两端压力传感器时，阀室上游压力会从平稳状态变成升高状态，阀室下游压力会先下降后上升，当清管器完全通过后，阀室上下游压力恢复...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨剑坤，李长俊，杨帆，董森，张洋，晏琴，李龙江，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：
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