«Автоматизация и информатизация ТЭК»

Обнаружение утечек в трубопроводах методом фильтра частиц

УДК: 681.5.08:519.876.5:004.942:66.042.945
DOI: -

Авторы:

¹ КСИМАТИК, Москва, Россия
² МЦЭ-Инжиниринг, Москва, Россия
³ Московский технический университет связи и информатики, Москва, Россия
⁴ Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия
⁵ РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, Москва, Россия

Ключевые слова: трубопровод, обнаружение утечек, фильтр частиц, оценка состояния, локализация утечек

Аннотация:

Для большинства существующих систем обнаружения утечек (СОУ) в трубопроводах локализация мест утечек все еще остается нерешенной проблемой. Основной причиной этой проблемы является ограниченное число датчиков, установленных на трубопроводах большой протяженности. Из-за недостатка измерений точное местоположение утечки не может быть легко определено. В представленной статье рассматривается использование метода фильтра частиц в качестве "мягкого" датчика для оценки режимных параметров в промежуточных точках трубопровода с помощью имеющихся измерений в конечных точках. Разница показаний между оцененными состояниями и реальными измерениями в промежуточных точках используется для обнаружения и локализации утечек. Предложенный метод позволяет улучшить точность локализации утечки за счет использования промежуточных измерений давления. Результаты моделирования показывают эффективность предложенного метода.

Список литературы:

1. Stafford M., Williams N., Britain G. Pipeline leak detection study. – HSE Books, 1996.
2. Review of pipeline leak detection technologies / Jun Zhang, A. Hoffman, K. Murphy [et al.] // Pipeline Simulation Interest Group Annual Meeting, Prague, Czech Republic, April 16–19, 2013. – Pipeline Simulation Interest Group, 2013. – URL: https://www.atmosi.com/media/1412/review-of-pipeline-leak-detection-technologies.pdf
3. Geiger G. State-of-the-art in leak detection and localization // Oil Gas European Magazine. – 2006. – Vol. 32, Issue 4. – P. 193–198.
4. Geiger I.G. Principles of leak detection // Fundamentals of leak detection. – KROHNE oil and gas, 2005.
5. A tutorial on particle filters for online nonlinear/non-Gaussian Bayesian tracking / M.S. Arulampalam, S. Maskell, N.J. Gordon, T. Clapp // IEEE Transactions on Signal Processing. – 2002. – Vol. 50, Issue 2. – P. 174–188. – DOI: 10.1109/78.978374
6. Ristic B., Arulampalam S., Gordon N.J. Beyond the Kalman Filter: Particle Filters for Tracking Applications. – Artech House, 2004. – 299 p.
7. Ming Liu, Shu Zang, Donghua Zhou. Fast Leak Detection and Location of Gas Pipelines Based on an Adaptive Particle Filter // Int. J. of Applied Mathematics and Computer Science. – 2005. – Vol. 15, Issue 4. – P. 541–550.
8. Thomas P.J. Simulation of Industrial Processes for Control Engineers. – Butterworth-Heinemann, 1999. – 390 p. – DOI: 10.1016/b978-0-7506-4161-6.x5000-7
9. Uilhoorn F.E. State-space estimation with a Bayesian filter in a coupled PDE system for transient gas flows // Applied Mathematical Modelling. – 2014. – Vol. 39, Issue 2. – P. 682–692. – DOI: 10.1016/j.apm.2014.06.021
10. Hayward A.T.J. Compressibility equations for liquids: a comparative study // British J. of Applied Physics. – 1967. – Vol. 18, Issue 7. – P. 965–977. – DOI: 10.1088/0508-3443/18/7/312
11. Daugherty R.L., Franzini J.B. Fluid mechanics, with engineering applications. – 7th Edition. – McGraw-Hill, 1977. – 564 p.
12. Имитационная модель идентификации причин и источников дебаланса природного газа в трубопроводной газотранспортной системе / А.В. Костандян, С.С. Горбунов, А.Ф. Егоров, В.В. Сидоров // Автоматизация и информатизация ТЭК. – 2022. – № 3(584). – С. 37–48. – DOI: 10.33285/2782-604X-2022-3(584)-37-48
13. Идентификация утечек на подземных и наземных трубопроводах методом максимального правдоподобия / С.С. Горбунов, А.В. Костандян, В.В. Сидоров, А.Ф. Егоров // Автоматизация и информатизация ТЭК. – 2023. – № 4(597). – С. 46–53. – DOI: 10.33285/2782-604X-2023-4(597)-46-53