一種礦漿輸送管道堵塞位置的定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種輸送控制方法，特別涉及礦漿輸送過程中輸送管理堵塞時確定堵 塞點的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在礦漿輸送管道中，由于礦漿未脫磁、礦漿粒徑、輸送濃度不達(dá)標(biāo)等因素的影響， 礦漿在管道中易形成磁絞練或粗顆粒礦漿沉積于管道底部造成輸送壓力增大如不及時調(diào) 整，會造成停機再啟動時管道堵塞。此外，在礦漿管道清管過程中，管道內(nèi)部的雜質(zhì)聚集，容 易造成清管器堵塞，若不能及時處理將會造成巨大的經(jīng)濟損失。目前，管線堵塞位置檢測技 術(shù)主要有鉆孔法、敲擊法、應(yīng)力應(yīng)變測試法等。這些方法都需要將管道開挖露出，并沿管道 不斷的測試管道變形程度或鉆孔觀察流體狀態(tài)，工作量大，耗時較長，操作費用高。礦漿輸 送管道一旦發(fā)生堵塞事故，如果發(fā)現(xiàn)不及時將造成管道破裂、環(huán)境污染和危險事故等，同 時也因輸送礦漿的堵塞，如果不能疏通，部分管段或整條管線將報廢，給企業(yè)帶來重大的經(jīng) 濟損失，因此及時、迅速發(fā)現(xiàn)管道堵塞并準(zhǔn)確判定堵塞點成為管線安全平穩(wěn)運行的當(dāng)務(wù)之 y急、〇

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的旨在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種利用瞬變正壓力波，僅需監(jiān) 測管道內(nèi)流體的壓力變化，無需開挖管線，投資少，操作方便，能夠在較短時間內(nèi)確定礦漿 輸送管道堵塞位置的方法。
[0004] 本發(fā)明所述的礦漿輸送管道堵塞位置的方法，其步驟為： (1) 礦漿正常輸送時，管道全線的水力坡降曲線為曲線1，此時管線兩端的壓差為 Ap1； (2) 當(dāng)距離管道起點處發(fā)生部分堵塞后，堵塞點前管線憋壓，而堵塞點后的管段由 于失去部分能量供給，其水力坡降曲線為曲線2 ; (3) 當(dāng)距離管道起點X。處發(fā)生完全堵塞后，堵塞點前由于管線憋壓，且管道內(nèi)礦漿基 本停止流動，而堵塞點后的管段由于失去能量供給，管道內(nèi)礦漿基本停止流動，壓力突降， 其水力坡降曲線為曲線3,此時壓差為Ap2; (4) 當(dāng)在距離管道上游泵站處發(fā)生堵塞后，tl時刻，在管道上游泵站用空氣壓縮機 對管道加壓，產(chǎn)生一個脈沖正壓波，它將沿管道向下游泵站傳播，&到達(dá)堵塞點受阻又向上 游傳播，在〖 3時刻回到管道上游泵站，通過捕捉正壓波兩次到達(dá)管道上游泵站壓力變送器 的時間差，再結(jié)合正壓波的傳播速度便可以確定管道堵塞位置，其定位公式為式：
式中X。表示礦漿管道堵塞位置；a表示正壓波傳遞速度； At(t3_t:)表示正壓波兩次傳遞到管道上游泵站的時間差； (5)管內(nèi)壓力波的傳播速度決定于流體的彈性、密度、管材的彈性等因素，按照下式計 算：
式中a-管內(nèi)壓力波傳遞速度，m/s K-輸送礦漿的體積彈性系數(shù)，Pa P-輸送礦衆(zhòng)的密度，kg/m3 e-管道材質(zhì)的彈性模量，Pa D-管道直徑，m e-管壁厚度，m 與管道約束條件有關(guān)的修正系數(shù)，一般=1 實時監(jiān)測管道兩端的壓力，通過兩端壓差的劇烈變化能夠有效的發(fā)現(xiàn)管道的堵塞。
[0005] 本發(fā)明提出了利用正壓力波法，對管道堵塞前后兩端壓差的劇烈變化來檢測管道 的堵塞，并首次提出了利用管道水擊過程中的正壓波確定礦漿管道堵塞位置的原理和方 法。其原理為：當(dāng)管道堵塞時，在管道首端發(fā)出一個脈沖正壓波，正壓波沿管道向下游傳播 遇堵塞物后反彈向首端傳播，在管道首端可以獲得兩次正壓波信息；通過采集管道首端壓 力信號，獲得正壓波兩次通過傳感器的時間差，最后結(jié)合正壓波波速便可以確定管道堵塞 的位置。該方法具有所需設(shè)備少、操作費用低、操作簡單等優(yōu)點，優(yōu)于現(xiàn)有的管道堵塞位置 確定方法。
[0006] 本發(fā)明所述的礦漿輸送管道堵塞位置定位方法，當(dāng)?shù)V漿管道發(fā)生堵塞時，在堵塞 點，礦漿的流動受到阻礙，受到擠壓而壓力上升，達(dá)到一定程度后，在堵塞點與堵塞點前的 管道內(nèi)壓差作用下，堵塞點礦漿向管道上游不斷擴充，相當(dāng)于堵塞點處產(chǎn)生了以一定速度 傳播的正壓波。因此，正壓波法非常適用于對長輸管線的堵塞檢測。利用正壓波法確定礦 漿管道堵塞位置所需硬件設(shè)備少，大大減少了檢測過程的工作量，并且可實現(xiàn)對礦漿管道 運行狀態(tài)的實時在線監(jiān)測，優(yōu)于現(xiàn)有的礦漿管道堵塞檢測方法。
【附圖說明】
[0007]圖1為本發(fā)明輸送管道內(nèi)水力坡降曲線圖； 圖2為礦漿管道堵塞定位原是圖。
【具體實施方式】
[0008] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明，但不限于實施例。
[0009]實施例1 本發(fā)明所述的礦漿輸送管道堵塞位置定位方法，其步驟為： 本發(fā)明所述的礦漿輸送管道堵塞位置的方法，其步驟為： (1)礦漿正常輸送時，管道全線的水力坡降曲線為曲線1，此時管線兩端的壓差為 A p1； (2) 當(dāng)距離管道起點處發(fā)生部分堵塞后，堵塞點前管線憋壓，而堵塞點后的管段由 于失去部分能量供給，其水力坡降曲線為曲線2 ; (3) 當(dāng)距離管道起點X。處發(fā)生完全堵塞后，堵塞點前由于管線憋壓，且管道內(nèi)礦漿基 本停止流動，而堵塞點后的管段由于失去能量供給，管道內(nèi)礦漿基本停止流動，壓力突降， 其水力坡降曲線為曲線3,此時壓差為Ap2; (4) 當(dāng)在距離管道上游泵站處發(fā)生堵塞后，tl時刻，在管道上游泵站用空氣壓縮機 對管道加壓，產(chǎn)生一個脈沖正壓波，它將沿管道向下游泵站傳播，&到達(dá)堵塞點受阻又向上 游傳播，在〖3時刻回到管道上游泵站，通過捕捉正壓波兩次到達(dá)管道上游泵站壓力變送器 的時間差，再結(jié)合正壓波的傳播速度便可以確定管道堵塞位置，其定位公式為式：
式中X。表示礦漿管道堵塞位置；a表示正壓波傳遞速度； At(t3-t:)表示正壓波兩次傳遞到管道上游泵站的時間差； (6)管內(nèi)壓力波的傳播速度決定于流體的彈性、密度、管材的彈性等因素，按照下式計 算：
式中a-管內(nèi)壓力波傳遞速度，m/s K-輸送礦漿的體積彈性系數(shù)，Pa P-輸送礦衆(zhòng)的密度，kg/m3 e-管道材質(zhì)的彈性模量，Pa D-管道直徑，m e-管壁厚度，m e 與管道約束條件有關(guān)的修正系數(shù)，一般=1 實時監(jiān)測管道兩端的壓力，通過兩端壓差的劇烈變化能夠有效的發(fā)現(xiàn)管道的堵塞。 [0010] 實施例2 國內(nèi)某礦漿管道于2014年由于礦漿未經(jīng)脫磁器經(jīng)行脫磁處理，當(dāng)時由于是雷雨天氣 導(dǎo)致該礦漿管道一號泵站停機，在帶漿停機再啟動時，發(fā)現(xiàn)出口壓力急劇上升，經(jīng)操作人員 經(jīng)驗判斷管道發(fā)生堵塞事故，該礦漿管道內(nèi)徑D為253mm，礦漿密度P為2073kg/m3'管道材 質(zhì)彈性模量E為2. 07*10~llpa，管道壁厚e為10mm，一號泵站距下游泵站距離L為12. 5 公里，經(jīng)實驗測得輸送礦漿的體積彈性模量為27*10~7pa，通過理論計算測得負(fù)壓波速約 為989m/s，再通過SCADA計算機程序查得正壓波兩次傳遞到上游泵站的時間差A(yù)t為18. 2 秒，利用礦漿管道堵塞定位公式理論計算得到堵塞點在該管道9公里處，打電話通知搶險 人員在該管道9公里左右處挖開管道確認(rèn)，經(jīng)搶險人員確認(rèn)堵塞點在該管道9. 65公里處。
【主權(quán)項】
1. 一種礦漿輸送管道堵塞位置的方法，是利用管道內(nèi)瞬變正壓力波進(jìn)行適時監(jiān)測的方 法，其特征在于，其步驟為： (1) 礦漿正常輸送時，管道全線的水力坡降曲線為曲線1，此時管線兩端的壓差為 Ap1； (2) 當(dāng)距離管道起點處發(fā)生部分堵塞后，堵塞點前管線憋壓，而堵塞點后的管段由 于失去部分能量供給，其水力坡降曲線為曲線2 ; (3) 當(dāng)距離管道起點X。處發(fā)生完全堵塞后，堵塞點前由于管線憋壓，且管道內(nèi)礦漿基 本停止流動，而堵塞點后的管段由于失去能量供給，管道內(nèi)礦漿基本停止流動，壓力突降， 其水力坡降曲線為曲線3,此時壓差為Ap2; (4) 當(dāng)在距離管道上游泵站處發(fā)生堵塞后，tl時刻，在管道上游泵站用空氣壓縮機 對管道加壓，產(chǎn)生一個脈沖正壓波，它將沿管道向下游泵站傳播，&到達(dá)堵塞點受阻又向上 游傳播，在〖 3時刻回到管道上游泵站，通過捕捉正壓波兩次到達(dá)管道上游泵站壓力變送器 的時間差，再結(jié)合正壓波的傳播速度采用定位公式便可以確定管道堵塞位置； (5) 管內(nèi)壓力波的傳播速度決定于流體的彈性、密度、管材的彈性等因素，實時監(jiān)測管 道兩端的壓力，通過兩端壓差的劇烈變化能夠有效的發(fā)現(xiàn)管道的堵塞。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦漿輸送管道堵塞位置的方法，其特征在于，步驟（4)所 述的定位公式為：式中X。表示礦漿管道堵塞位置；a表示正壓波傳遞速度； At(t3-t:)表示正壓波兩次傳遞到管道上游泵站的時間差。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦漿輸送管道堵塞位置的方法，其特征在于，步驟（5)所 述的管內(nèi)壓力波的傳播速度，其確定方式為：式中a-管內(nèi)壓力波傳遞速度，單位為m/s K-輸送礦漿的體積彈性系數(shù)，單位為Pa P-輸送礦衆(zhòng)的密度，單位為kg/m3 e-管道材質(zhì)的彈性模量，單位為Pa D-管道直徑，單位為m e-管壁厚度，單位為m ef-與管道約束條件有關(guān)的修正系數(shù)，為1。
【專利摘要】一種礦漿輸送管道堵塞位置的定位方法涉及一種輸送控制方法，特別涉及礦漿輸送過程中輸送管理堵塞時確定堵塞點的方法，本發(fā)明提出了利用正壓力波法，對管道堵塞前后兩端壓差的劇烈變化來檢測管道的堵塞，并首次提出了利用管道水擊過程中的正壓波確定礦漿管道堵塞位置的原理和方法。該方法具有所需設(shè)備少、操作費用低、操作簡單等優(yōu)點，優(yōu)于現(xiàn)有的管道堵塞位置確定方法。
【IPC分類】F17D3/01, F17D5/00
【公開號】CN104989958
【申請?zhí)枴緾N201510458515
【發(fā)明人】王長勇, 普光躍, 張曉南, 李學(xué)鑫
【申請人】云南大紅山管道有限公司
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年7月30日