山东科学技术奖拟推荐项目公示材料-科技处-钦州学院

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1、山东省科学技术奖拟推荐项目公示材料项目名称基于声波的输气管道泄漏检测与定位技术推荐单位意见我单位认真审阅了该项目推荐书及其附件材料，确认全部材料真实有效，相关栏目均符合山东省科学技术奖励委员会办公室的填写要求。按照要求，我单位和项目完成单位都已对该项目的拟推荐情况进行了公示，公示期间无异议。该项目针对声波法在输气管道泄漏检测与定位技术中存在的声波产生机理不明确、传播衰减模型不准确、定位方法不精确、信号处理方法不能提取微小泄漏信号等难题，历经十余年的协同攻关和应用实践，在输气管道泄漏声波的产生特性、传播与衰减特性、信号处理与特征提

2、取以及泄漏定位等方面取得了重大突破和技术创新，建立了基于声波法的输气管道泄漏检测与定位的新技术、新体系，该技术在输气管道泄漏声波传播模型、声波信号处理方法和声波法泄漏检测与定位方法方面达到国际领先水平。该项目申请发明专利22项，授权8项；授权实用新型专利3项；授权软件著作权2项；共出版专著或教材2部，发表论文30余篇，其中SCI、EI收录20余篇，培养研究生20余名、本科生100余名，现场工程技术人员60余名。目前该技术已在1600余公里的输气管线等得到应用，近三年新增销售额11760万元，新增利润19930万元，减少了天然气对

3、环境的污染。对照山东省科学技术奖授奖条件，推荐该项目申报2017年度山东省科学技术进步奖一等奖。项目简介该项目属于石油与天然气储存与运输领域。目前我国油气长输管线总里程达到10.2万公里，到2020年，长输管网达15万公里，天然气管线距离长，输量大，运行时间长，有些与城市管网交叉重叠，存在安全隐患，因此管道泄漏检测与定位具有非常重要的经济、社会和环保意义，是“十三五规划”中“完善能源安全储备制度。健全公共安全体系”的重要内容。声波法泄漏检测与定位技术具有可用频率范围宽、灵敏度高、检测时间短等优点，但用于输气管道时仍存在亟待解决的

4、科学与技术难题：①声波产生机理不明确，不能清晰的描述泄漏声波的产生幅值和频率范围；②泄漏声波的传播规律与衰减模型只考虑介质的粘热吸收作用，使得模型准确性大大降低；③针对微小泄漏的声波信号处理不能提取有效特征；④目前常用的泄漏定位方法中，时间差的求解在实际应用时存在较大误差。这些难题导致声波法用于输气管道时漏报率高、定位精度低、成本高等。在国家自然科学基金等课题的支持下，历经十余年的技术攻关，结合流体力学、气体动力学、气动声学等理论，以理论研究为基础，辅以数值模拟，结合实验手段，对输气管道泄漏时声波的产生特性、传播与衰减特性、信号

5、处理与特征提取以及泄漏定位等关键问题进行了系统研究，取得如下原创成果：1.建立了基于气固耦合机理的声波产生理论体系，建立了泄漏声波幅值计算的半经验半理论公式，设计提出了非介入式次声波传感器。2.建立了泄漏声波在管道内流动气体中的非稳态湍声耦合模型，推导了耦合气体流动、湍流效应和粘热效应的声波幅值衰减的理论模型。3.针对滤波方法提出了三个评价指标，建立了一套滤波体系；提出了小波变换融合盲源分离算法的技术提高了时间差的计算精度，补偿了微弱信号的泄漏幅值特征。4.提出了一种基于声波幅值衰减模型的泄漏定位方法，提出了一种基于非介入式传感

6、器的泄漏定位方法，开发了基于声波法的输气管道泄漏检测与定位系统。以上成果能够实现的性能指标为：①可检测最小泄漏量为0.01%输量，定位精度为40米以内（30千米站间距），响应时间小于3分钟；②泄漏声波的产生模型与实际得到的泄漏声波幅值误差在20%以内；③声波幅值衰减因子计算模型与实际得到的衰减因子值误差在2%以内；④信号处理方法能够补偿泄漏声波信号。该技术整体达到国际先进水平，在输气管道泄漏声波传播模型、声波信号处理方法和声波法泄漏检测与定位方法方面达到国际领先水平。目前该项目已在1600余公里的输气管线、输油管线等得到应用，近

7、三年新增销售额11760万元，新增利润19930万元，减少了天然气对环境的污染。该项目申请发明专利22项，授权8项；授权实用新型专利3项；授权软件著作权2项；共出版专著或教材2部，发表论文30余篇，其中SCI、EI收录20余篇，培养研究生20余名、本科生100余名，现场工程技术人员60余名。该技术的成功研发，为管道安全高效运行贡献了坚实的基础。随着我国天然气管道工业的发展和十三五规划建议的提出，该成果必将会产生更为巨大的经济和社会效益。客观评价1.教育部科技查新工作站SH02文献检索查新结论（报告编号：63600SH020112

8、，见附件22）密切相关文献1-5为本委托课题组前期发表成果。关于“输气管道泄漏声波幅值产生模型研究”的研究，国内查见一般相关文献6-8。文献6述及管道泄漏产生的声波模型和声波在管道中的传播模型，与本委托课题输气管道泄漏声波幅值产生模型的不同点在于文献中管道泄漏产