隱蔽儲(chǔ)油罐微泄漏定性與定量檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明為一種針對(duì)隱蔽儲(chǔ)油罐微泄漏定性與定量檢測(cè)方法，其特征在于該檢測(cè)方法針對(duì)隱蔽儲(chǔ)油罐有泄漏、無泄漏或不確定三種狀態(tài)，基于雙統(tǒng)計(jì)量計(jì)算結(jié)果，采用微泄漏定性檢測(cè)判決函數(shù)給出檢測(cè)結(jié)果；若檢測(cè)結(jié)果為有泄漏，則提取微泄漏初始報(bào)警及確認(rèn)報(bào)警期間樣本數(shù)據(jù)，進(jìn)行報(bào)警期間樣本數(shù)據(jù)的后向差分濾波處理，獲取微泄漏定量檢測(cè)所需的后向差分升序序列數(shù)據(jù)，并采用微泄漏定量檢測(cè)估計(jì)模型，估計(jì)泄漏率、泄漏量及泄漏時(shí)間。該方法解決了現(xiàn)有基于質(zhì)量或標(biāo)準(zhǔn)體積的隱蔽儲(chǔ)油罐泄漏檢測(cè)難以進(jìn)一步提高靈敏性和準(zhǔn)確性的難題，能及時(shí)報(bào)警隱蔽儲(chǔ)油罐累積泄漏量小于計(jì)量儀表精度的微小泄漏。
【專利說明】
隱蔽儲(chǔ)油罐微泄漏定性與定量檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于儲(chǔ)油罐泄漏檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及油罐自動(dòng)計(jì)量、統(tǒng)計(jì)推斷及數(shù)據(jù)濾波 技術(shù)在隱蔽儲(chǔ)油罐泄漏檢測(cè)中的綜合應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 儲(chǔ)油罐儲(chǔ)存著汽油、柴油或煤油等易燃易爆油品，一旦發(fā)生泄漏事故，不僅產(chǎn)生油 品流失的經(jīng)濟(jì)損失、還會(huì)造成環(huán)境污染，更可能引發(fā)火災(zāi)爆炸的災(zāi)難性事故，因而油品的泄 漏檢測(cè)是保障儲(chǔ)油罐安全運(yùn)行的重要手段。
[0003] 目前，國內(nèi)外對(duì)儲(chǔ)油罐泄漏的檢測(cè)方法，歸納起來，主要有金屬無損泄漏隱患檢 測(cè)、罐外泄漏油氣檢測(cè)及罐內(nèi)儲(chǔ)油量損失泄漏檢測(cè)等方法。
[0004] 1.金屬無損泄漏隱患檢測(cè)方法。穿透性腐蝕及裂紋缺陷是引發(fā)儲(chǔ)油罐泄漏事故的 主要根源，利用金屬無損檢測(cè)技術(shù)在材料劣化狀態(tài)檢測(cè)方面的優(yōu)勢(shì)，綜合檢測(cè)儲(chǔ)油罐底板、 邊緣底板、罐壁、罐頂、附件及工藝管道的結(jié)構(gòu)完整性技術(shù)狀態(tài)，從而發(fā)現(xiàn)及定位引發(fā)泄漏 的穿透性腐蝕及裂紋缺陷。主要的金屬無損檢測(cè)方法有:聲發(fā)射儲(chǔ)油罐底板檢測(cè)、超聲儲(chǔ)油 罐壁檢測(cè)、漏磁儲(chǔ)油罐底板檢測(cè)、導(dǎo)波儲(chǔ)油罐邊緣底板檢測(cè)及機(jī)器人檢測(cè)等。無損泄漏隱患 檢測(cè)是有效預(yù)防泄漏事故的重要技術(shù)途徑，但針對(duì)隱蔽油罐坐落位置的特殊性，需突破隱 蔽罐室內(nèi)特殊環(huán)境及安全要求與精密金屬無損檢測(cè)儀器運(yùn)行條件相互制約的技術(shù)瓶頸;此 外，由于其需要有資質(zhì)的專業(yè)人員參與檢測(cè)，適用于定期的儲(chǔ)油罐"健康體測(cè)"，不適用于連 續(xù)監(jiān)測(cè)。
[0005] 2.罐外泄漏油氣檢測(cè)方法。該方法通過檢測(cè)罐外環(huán)境油氣濃度是否超限來檢測(cè)泄 漏，主要的罐外泄漏油氣檢測(cè)方法有罐外環(huán)境油氣濃度泄漏檢測(cè)、罐底土壤或基礎(chǔ)油氣濃 度泄漏檢測(cè)。罐外泄漏油氣檢測(cè)方法存在的主要問題有:氣體傳感器敏感區(qū)域有限，存在檢 測(cè)盲區(qū)，較難及時(shí)發(fā)現(xiàn)初期及隱蔽區(qū)域泄漏；中毒氣體會(huì)影響氣體傳感器的性能及使用壽 命，需定期標(biāo)定;儲(chǔ)油罐呼吸損耗揮發(fā)油氣會(huì)干擾泄漏油氣檢測(cè)造成誤報(bào)。
[0006] 3.罐內(nèi)儲(chǔ)油量損失泄漏檢測(cè)。泄漏將造成測(cè)量數(shù)據(jù)列出現(xiàn)累進(jìn)性的顯著誤差，因 此慣常采用專家經(jīng)驗(yàn)或"3σ"控制線準(zhǔn)則，設(shè)定質(zhì)量或標(biāo)準(zhǔn)體積泄漏報(bào)警閾值，儲(chǔ)油罐自動(dòng) 計(jì)量系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定閾值進(jìn)行泄漏檢測(cè)與報(bào)警，由于設(shè)定閾值需綜合考慮測(cè)量過程系統(tǒng)誤差 和隨機(jī)誤差，檢測(cè)中未利用過程數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特征將二者區(qū)分開，因此不能及時(shí)報(bào)警儲(chǔ)油罐 累積泄漏量小于計(jì)量儀表精度的微小泄漏。閾值設(shè)定得太大時(shí)，可能會(huì)因泄漏量小而導(dǎo)致 漏報(bào);也可能因工況變化、環(huán)境變化及非泄漏故障的影響而導(dǎo)致誤報(bào)。
[0007]特別是由于隱蔽儲(chǔ)油罐區(qū)大多位于洞庫、地下或地下覆土罐室內(nèi)，如圖1所示為坐 落于半地下覆土罐室內(nèi)的隱蔽儲(chǔ)油罐，罐壁與罐室壁之間為略高于罐壁、寬〇.8m的環(huán)形通 道，即儲(chǔ)油罐處于空間有限且相對(duì)封閉的罐室內(nèi)，其進(jìn)出油短輸管道大多鋪設(shè)于隱蔽通道、 管溝或地下，存在不便騰空、油氣易聚集、操作空間狹小、采光差及安全防爆要求高等不利 檢測(cè)環(huán)境條件，這更加大了微泄漏檢測(cè)的難度。長期以來油庫隱蔽儲(chǔ)油罐主要依靠人工巡 檢，即通過目視和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行微泄漏檢測(cè)，既對(duì)微泄漏的定性檢測(cè)結(jié)果帶來很大的不確定性， 又難以定量估計(jì)泄漏率、泄漏量及泄漏時(shí)間。
[0008] 綜上，雖然國內(nèi)外研究開發(fā)了眾多油品泄漏檢測(cè)的技術(shù)產(chǎn)品，但對(duì)于微泄漏的檢 測(cè)依然力不從心，因此儲(chǔ)油罐的微泄漏檢測(cè)一直是世界性難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)合油罐自動(dòng)計(jì)量、統(tǒng)計(jì)推斷及數(shù)據(jù)濾波技術(shù)的，可 在規(guī)定的誤報(bào)率及漏報(bào)率下，檢測(cè)隱蔽儲(chǔ)油罐累積泄漏量小于液位計(jì)量儀表精度的微小泄 漏，準(zhǔn)確估計(jì)泄漏率、泄漏量及泄漏時(shí)間。
[0010] 本發(fā)明所述的隱蔽儲(chǔ)油罐微泄漏定性與定量檢測(cè)方法是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn) 的:一種針對(duì)隱蔽儲(chǔ)油罐的微泄漏檢測(cè)方法，該方法利用圖2所示儲(chǔ)油罐自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)罐旁 監(jiān)控器(DPU)采集儲(chǔ)油罐內(nèi)介質(zhì)的液位、介質(zhì)的溫度、罐外環(huán)境油氣濃度等測(cè)量儀表數(shù)據(jù)及 進(jìn)出油短管閥門狀態(tài)反饋信息;根據(jù)進(jìn)出油短管閥門狀態(tài)反饋信息，設(shè)置油罐靜置或油罐 動(dòng)態(tài)交接標(biāo)志;在油罐靜置期，按照規(guī)定的誤報(bào)率和漏報(bào)率，利用液位時(shí)間序列數(shù)據(jù)，計(jì)算 無泄漏檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量及微泄漏檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量;針對(duì)隱蔽儲(chǔ)油罐有泄漏、無泄漏或不確定三種狀 態(tài)，基于雙統(tǒng)計(jì)量計(jì)算結(jié)果，采用微泄漏定性檢測(cè)判決函數(shù)給出檢測(cè)結(jié)果;若檢測(cè)結(jié)果為有 泄漏，則提取微泄漏初始報(bào)警及確認(rèn)報(bào)警期間樣本數(shù)據(jù)，進(jìn)行報(bào)警期間樣本數(shù)據(jù)的后向差 分濾波處理，獲取微泄漏定量檢測(cè)所需的后向差分升序序列數(shù)據(jù)，并采用微泄漏定量檢測(cè) 估計(jì)模型，估計(jì)泄漏率、泄漏量及泄漏時(shí)間。
[0011] 本發(fā)明所述的隱蔽儲(chǔ)油罐微泄漏定性與定量檢測(cè)方法特征在于：
[0012] 1.針對(duì)靜態(tài)儲(chǔ)存狀態(tài)下的隱蔽儲(chǔ)油罐，設(shè)ho為靜置初始時(shí)刻液位，hi為i時(shí)刻液位， X為微泄漏檢測(cè)變量，X1為微泄漏檢測(cè)樣本，X1=1ι(Ηη，I < iSn;儲(chǔ)油罐無泄漏時(shí)，原假設(shè)H0 為真，X服從均值為0，標(biāo)準(zhǔn)差為σ的正態(tài)分布，即X~Ν(0，σ2);儲(chǔ)油罐微泄漏時(shí)，備選假設(shè)出為 真，X近似服從均值為0L，標(biāo)準(zhǔn)差為σ的正態(tài)分布，即X~AN(0l，〇 2)。
[0013] 2.建立的無泄漏檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量計(jì)算模型為
式中1\為1!時(shí)刻的無泄漏檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量，\\-1為(11-1)時(shí)刻的無泄漏檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量^為1 1 時(shí)刻的微泄漏檢測(cè)樣本，IT "為11時(shí)刻的無泄漏檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量加性補(bǔ)償因子，A為無泄漏閾值門 限，B為泄漏閾值門限，α為誤報(bào)率，β為漏報(bào)率。
[0014] 3.建立的微泄漏檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量計(jì)算模型為

式中λ^η時(shí)刻的微泄漏檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量，λΗ為(η-l)時(shí)刻的微泄漏檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量，取自適 應(yīng)備選假設(shè)θη，υη*η時(shí)刻的微泄漏檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量加性補(bǔ)償因子。
[0015] 4.為確保不同大小程度泄漏時(shí)獲得最大統(tǒng)計(jì)量1"，采用觀測(cè)樣本的均值絕對(duì)值作 為備選假設(shè)，從而形成自適應(yīng)備選假設(shè)θη。自適應(yīng)備選假設(shè)計(jì)算模型為 θη= I Sn/n
式中SnSn時(shí)刻的樣本和，Sh為(n-1)時(shí)刻的樣本和，So = 0 [0016] 5.微泄漏定性檢測(cè)判決函數(shù)為
式中Sle3ak為定性檢測(cè)狀態(tài)標(biāo)志，m為初始報(bào)警后統(tǒng)計(jì)量首次達(dá)到確認(rèn)報(bào)警門限所需繼 續(xù)米樣的樣本數(shù)，m多5;若Au < B，Ans多B，則泄漏初始報(bào)警時(shí)間點(diǎn)為Ns;若Au < ANs+2B， 彡ANs+2B，則泄漏確認(rèn)報(bào)警時(shí)間點(diǎn)為Na，報(bào)警期間采樣的樣本數(shù)m=Na-Ns。
[0017] 6.計(jì)算時(shí)間段[Ns,Na]各樣本的后向差分Ax1 = X1-Xh，形成后向差分?jǐn)?shù)據(jù)序列
[Δ XNs , Δ XNs+l , . . . , Δ XNa-I , Δ XNa] 后向差分?jǐn)?shù)據(jù)序列的均值為
后向差分?jǐn)?shù)據(jù)序列的標(biāo)準(zhǔn)差為
去掉序列中八10]\^(3〇^，]1^11)的值，11^11為液位檢測(cè)儀表的重復(fù)精度，則可得到 處理后的后向差分?jǐn)?shù)據(jù)升序序列[A x(l)，...，△ x(s)]、后向差分?jǐn)?shù)據(jù)升序序列的均值足 及相應(yīng)液位累計(jì)泄漏量升序序列[X(I)，...，x(s)]。
[0018] 7.采用后向差分?jǐn)?shù)據(jù)升序序列的均值巧作為泄漏速率Ur的估計(jì)值，液位累計(jì)泄漏 量升序序列中x(s)作為泄漏量L h的估計(jì)值，泄漏量除以泄漏率作為泄漏時(shí)間的估計(jì)值，微 泄漏定量檢測(cè)估計(jì)模型為
[0019] 基于上述方法的微泄漏檢測(cè)軟件模塊直接嵌入罐旁監(jiān)控器，在線自動(dòng)完成隱蔽儲(chǔ) 油罐作業(yè)狀態(tài)識(shí)別、微泄漏定性與定量檢測(cè)、報(bào)警控制及總線通信。
[0020]本發(fā)明的有益效果是：充分利用了油罐自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)罐旁監(jiān)控器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采 集、處理、控制及總線通信功能，無需額外增加泄漏檢測(cè)硬件裝置，提高了油罐自動(dòng)計(jì)量系 統(tǒng)罐旁監(jiān)控器的性價(jià)比；針對(duì)隱蔽儲(chǔ)油罐油品溫度受外界環(huán)境影響小，短時(shí)間內(nèi)溫度對(duì)密 度的影響可以忽略，直接液位測(cè)量不確定性將顯著小于經(jīng)溫度補(bǔ)償?shù)馁|(zhì)量及標(biāo)準(zhǔn)體積的不 確定性的特點(diǎn)，選擇液位累積泄漏量作為微泄漏檢測(cè)研究樣本，通過檢測(cè)樣本統(tǒng)計(jì)量計(jì)算 模型結(jié)構(gòu)改進(jìn)與參數(shù)優(yōu)化、基于雙統(tǒng)計(jì)量的微泄漏定性檢測(cè)判決函數(shù)建立及報(bào)警期間樣本 數(shù)據(jù)的后向差分濾波處理等方法，解決了現(xiàn)有基于質(zhì)量或標(biāo)準(zhǔn)體積的隱蔽儲(chǔ)油罐泄漏檢測(cè) 難以進(jìn)一步提高靈敏性和準(zhǔn)確性的難題，能及時(shí)報(bào)警儲(chǔ)油罐累積泄漏量小于計(jì)量儀表精度 的微小泄漏，準(zhǔn)確估計(jì)泄漏率、泄漏量及泄漏時(shí)間。
【附圖說明】
[0021 ]圖1為坐落于半地下覆土罐室內(nèi)的隱蔽儲(chǔ)油罐； 圖2為儲(chǔ)油罐自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)，圖中DPUl，DPU2，…，DPUn為罐旁監(jiān)控器； 圖3為實(shí)驗(yàn)用隱蔽儲(chǔ)油罐區(qū)現(xiàn)場(chǎng)及其工藝流程示意圖； 圖4為微泄漏的人工控制模擬設(shè)備； 圖5為模擬微泄漏時(shí)監(jiān)控器采集的液位數(shù)據(jù)； 圖6為泄漏檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量超限報(bào)警時(shí)間； 圖7為儲(chǔ)油罐靜態(tài)無泄漏狀態(tài)下的液位測(cè)量時(shí)間序列數(shù)據(jù)； 圖8為儲(chǔ)油罐靜態(tài)無泄漏狀態(tài)下的溫度測(cè)量時(shí)間序列數(shù)據(jù)； 圖9為模擬仿真實(shí)際無泄漏時(shí)雙統(tǒng)計(jì)量變化趨勢(shì)； 圖10為模擬仿真實(shí)際有泄漏時(shí)雙統(tǒng)計(jì)量變化趨勢(shì)； 圖11為傳統(tǒng)的最小二乘擬合漏率估計(jì)錯(cuò)誤與本文方法漏率估計(jì)正確的對(duì)比示例。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 實(shí)施例1。舉此例來說明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】及達(dá)到的效果。本例是在實(shí)際隱蔽 儲(chǔ)油罐上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，罐區(qū)現(xiàn)場(chǎng)及其工藝流程如圖3所示，儲(chǔ)油區(qū)建有4個(gè)直徑1.2m，高度為 1.8m，容積為2m 3的立式拱頂油罐，儲(chǔ)油罐編號(hào)分別為YG-l、YG-2、YG-3及YG-4,每個(gè)油罐上 安裝有一個(gè)液位計(jì)、一個(gè)溫度傳感器和一個(gè)罐頂壓力變送器，可對(duì)油品的液位、溫度和油蒸 氣壓力進(jìn)行測(cè)量，安裝的液位儀計(jì)量精度高達(dá)± 1mm、重復(fù)精度高達(dá)±0.1mm，各儲(chǔ)油罐進(jìn)出 油短管上安裝的電動(dòng)閥可反饋閥門的開關(guān)狀態(tài)。
[0023] 1.微開人工控制閥門模擬泄漏。參照美國環(huán)保局頒布的埋地儲(chǔ)油罐泄漏檢測(cè)方法 性能評(píng)估測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)(誤報(bào)率PFA彡5 %，體積泄漏率Lvr彡0.76L/h = 12.67mL/min)，通過微開 YG-4儲(chǔ)油罐進(jìn)出油管道上的模擬漏孔閥門，如圖4所示，以水代油，微開人工控制閥門模擬 泄漏，漏液流入標(biāo)準(zhǔn)量杯，利用標(biāo)準(zhǔn)量杯計(jì)量實(shí)際泄漏量；自動(dòng)關(guān)閉出油短管上電動(dòng)閥門。
[0024] 2.罐旁監(jiān)控器自動(dòng)數(shù)據(jù)采集及泄漏檢測(cè)。模擬微泄漏時(shí)監(jiān)控器采集的液位數(shù)據(jù)如 圖5所示，靜置開始時(shí)間為16:00,泄漏檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量超限報(bào)警時(shí)間如圖6所示，監(jiān)控器微泄漏 檢測(cè)初始報(bào)警時(shí)間為17:03,確認(rèn)報(bào)警時(shí)間為17:14,初始報(bào)警滯后時(shí)間為63min，確認(rèn)報(bào)警 滯后時(shí)間為74min。監(jiān)控器微泄漏檢測(cè)實(shí)時(shí)估計(jì)液位泄漏率為L hR = 0.0167mm/min，體積泄漏 率為Lvr= 18.89mL/min，液位泄漏量為Lh = 0.3mm，體積泄漏量為Lv= 339.29mL，泄漏時(shí)間為 IY=18min。在確認(rèn)報(bào)警后，提示操作人員確認(rèn)或修改油罐靜置檢測(cè)的開始時(shí)間：16:00,繼 而系統(tǒng)自動(dòng)校正估計(jì)漏率為 LhR = 0.0041mm/min，LvR = 4.64mL/mindii^|Ptl]STL = 74min。
[0025] 3.微泄漏檢測(cè)效果驗(yàn)證。確認(rèn)報(bào)警時(shí)，量杯中的累積泄漏量為355.OOmL，人工計(jì)算 實(shí)際泄漏率為L VR = 355/74 = 4.80mL/min，微泄漏檢測(cè)估計(jì)漏率與實(shí)際漏率間的誤差為SLvr =0.16mL/min，達(dá)到了計(jì)量儀表精度內(nèi)的微泄漏檢測(cè)。
[0026] 實(shí)施例2。舉此例來說明本發(fā)明的適用性。本例仿真模擬了不同漏孔大小、不同漏 孔位置、不同儲(chǔ)罐液位高度、不同儲(chǔ)罐底面積、測(cè)量儀表實(shí)際存在死區(qū)及測(cè)量噪聲情況下的 泄漏檢測(cè)。
[0027] 1.模擬仿真實(shí)驗(yàn)方案 ① 無泄漏儲(chǔ)油罐測(cè)量數(shù)據(jù)采集 選擇圖3所示YG-4儲(chǔ)油罐，關(guān)閉油罐進(jìn)出口閥門；利用監(jiān)控系統(tǒng)采集儲(chǔ)油罐無泄漏狀態(tài) 下的液位及溫度參數(shù)，采樣周期1分鐘，采樣時(shí)間3460分鐘;求取實(shí)際液位測(cè)量均值、標(biāo)準(zhǔn)差 及殘差序列。 ② 機(jī)理模型泄漏速率模擬 利用泄漏速率機(jī)理模型，模擬計(jì)算不同漏孔大小、不同漏孔位置、不同儲(chǔ)罐液位高度、 不同儲(chǔ)罐底面積的模擬泄漏速率。 ③ 泄漏檢測(cè)樣本序列生成 將機(jī)理模型模擬泄漏速率以重復(fù)精度為靈敏限，導(dǎo)入實(shí)際液位殘差序列中，生成由正 常狀態(tài)到泄漏狀態(tài)的泄漏檢測(cè)樣本序列。 ④ 微泄漏檢測(cè)結(jié)果及分析 采用微泄漏檢測(cè)方法對(duì)正常及泄漏樣本序列進(jìn)行檢測(cè);獲取檢測(cè)結(jié)果并進(jìn)行定性及定 量分析，驗(yàn)證微泄漏檢測(cè)模型及判決函數(shù)的有效性和正確性。
[0028] 2.模擬仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) ① 無泄漏儲(chǔ)油罐測(cè)量數(shù)據(jù)及特征值 無泄漏狀態(tài)下，YG-4儲(chǔ)油罐靜態(tài)液位與溫度測(cè)量時(shí)間序列數(shù)據(jù)如圖7與圖8所示，數(shù)據(jù) 特征值如表1所示。 表1模擬儲(chǔ)油罐靜態(tài)無泄漏參數(shù)時(shí)間序列數(shù)據(jù)特征值
出衣iκι見，Kb_4虧曬取世儀兀孤廁取世你低左?κ??； isermtfj里及稍 其原因是智能液位儀表輸出分辨率為0.1mm，當(dāng)儲(chǔ)油罐靜態(tài)無泄漏時(shí)液位實(shí)際波動(dòng)絕對(duì)值 在Omm~0.1 mm之間時(shí)，其輸出變化為0，這導(dǎo)致采集的儲(chǔ)油罐靜態(tài)無泄漏參數(shù)時(shí)間序列數(shù)據(jù) 誤差不是嚴(yán)格的〇均值正太分布數(shù)據(jù)，而是呈現(xiàn)階梯狀，為此采用廠家給出的重復(fù)精度作為 泄漏檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)差，即σ取值為0.1 mm。 ② 機(jī)理模型模擬泄漏速率 根據(jù)隱蔽油罐容量及小孔泄漏特點(diǎn)，選擇公稱容積大小不一的7類油罐，其公稱容積、 底圈板內(nèi)徑、壁板總高、模擬泄漏孔徑、漏孔距液面的初始高度如表2所示。 表2隱蔽拱頂油罐系列
設(shè)微泄漏孔徑為dj，j = 1~7，di = Imm，d2 = 5mm，d3 = 10mm，d4 = 20mm，d5 = 30mm，d6 = 40mm，eh = 50mm;底圈板內(nèi)徑為Di，1 = 1 ~7,由表2可知Di = 5172mm，D2 = 8983mm，D3 = 11580臟，〇4=15781臟，〇5 = 18992臟，〇6 = 23700臟，〇7 = 31282臟；第]_號(hào)漏孔與1號(hào)儲(chǔ)罐的面 積比aAij如表3所示，》4?/ = 4/?2。
式中〇)為泄漏系數(shù)，〇) = 0.8;8為重力加速度(111/82)4 = 9.8111/82;111^為漏孔距液面的 初$臺(tái)高度(m)，k= 1 ~7，hL〇i= lm，hL〇2 = 5m，hL〇3 = 8m，hL〇4= 10m，hL〇5 = llm，hL〇6= 12m，hL〇7 = 14m;將表3面積比αΑυ及初始高度hLQk代入式（I)，得不同漏孔大小、不同漏孔位置、不同儲(chǔ)罐 液位高度、不同儲(chǔ)罐底面積的模擬泄漏速率，如表4所示。 ③模擬仿真泄漏檢測(cè)樣本 為盡可能地模擬仿真現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，在模擬累積泄漏量樣本中，一方面將無泄漏實(shí)際 液位殘差序列作為背景噪聲，另一方面考慮測(cè)量儀表實(shí)際存在的死區(qū)。 設(shè)實(shí)際無泄漏液位樣本為hi，均值為F,則作為背景噪聲的實(shí)際液位殘差為
(2) 設(shè)機(jī)理模型模擬泄漏率導(dǎo)入實(shí)際液位殘差序列中的延遲時(shí)間為τ多100點(diǎn)，則累積泄漏 量計(jì)算模型為 (3) 生成的由正常狀態(tài)到泄漏狀態(tài)的泄漏檢測(cè)樣本為 Xi = ^Si⑷表4機(jī)理模型模擬液位泄漏率Sijk(m/s)
④有泄漏與無泄漏檢測(cè)樣本數(shù)據(jù) 選擇表4中突出顯示區(qū)域模擬泄漏速率，該區(qū)域包含了所有油罐最大、最小及部分泄漏 初始高度為5m的模擬泄漏速率，將63組模擬泄漏率按式(3)計(jì)算累積泄漏量，并按式(4)導(dǎo) 入YG-4罐無泄漏殘差序列，生成63組有泄漏檢測(cè)樣本;將YG-4無泄漏檢測(cè)時(shí)間序列數(shù)據(jù)隨 機(jī)分割成100~2400樣本數(shù)的時(shí)間序列數(shù)據(jù)，共計(jì)生成63組時(shí)間序列數(shù)據(jù)，得到無泄漏檢測(cè) 樣本。有泄漏與無泄漏檢測(cè)樣本混合，生成126組檢驗(yàn)樣本時(shí)間序列數(shù)據(jù)。
[0029] 3.模擬仿真實(shí)驗(yàn)定性檢測(cè)結(jié)果及分析 ① 統(tǒng)計(jì)量 對(duì)生成的126組檢驗(yàn)樣本時(shí)間序列，計(jì)算雙統(tǒng)計(jì)量。 1) 無泄漏狀態(tài)檢測(cè)雙統(tǒng)計(jì)量 無泄漏狀態(tài)檢測(cè)雙統(tǒng)計(jì)量變化趨勢(shì)如圖9所示。63組無泄漏檢測(cè)樣本中，有3組統(tǒng)計(jì)量 翻越了泄漏報(bào)警線，即發(fā)生了3次誤報(bào);其余60組統(tǒng)計(jì)量均在無泄漏確認(rèn)線下，沒有不確定 事件發(fā)生。 2) 有泄漏狀態(tài)檢測(cè)雙統(tǒng)計(jì)量 有泄漏狀態(tài)檢測(cè)雙統(tǒng)計(jì)量變化趨勢(shì)如圖10所示，統(tǒng)計(jì)量均在泄漏報(bào)警確認(rèn)線之上，無 漏報(bào)發(fā)生。 ② 定性檢測(cè)結(jié)果及分析 定性泄漏檢測(cè)估計(jì)結(jié)果和實(shí)際結(jié)果如表5所示。泄漏檢測(cè)結(jié)果與實(shí)際結(jié)果吻合，但有3 次誤報(bào)，原因主要是這3組無泄漏樣本包含了連續(xù)低于均值的開始段液位數(shù)據(jù)。 衷5儲(chǔ)油罐宙件泄漏檢測(cè)統(tǒng)計(jì)結(jié)里
誤報(bào)率：PFA=L1AN1-X1 )= 4.8 % ;漏報(bào)率：PMD = T2AN2-X2 )= 0;以小15 % 誤報(bào)率及零 漏報(bào)率達(dá)到泄漏檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。
[0030] 4.模擬仿真實(shí)驗(yàn)定量檢測(cè)結(jié)果及分析 對(duì)泄漏報(bào)警后的檢驗(yàn)樣本，計(jì)算泄漏率、泄漏量及泄漏時(shí)間。模擬仿真實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入泄漏率 (S1)、估計(jì)泄漏率(L1)、泄漏率偏差(L1-S1K初始報(bào)警泄漏量、初始報(bào)警滯后時(shí)間及確認(rèn)報(bào) 警滯后時(shí)間檢測(cè)結(jié)果如表6所示。 表6泄漏報(bào)警后的定量檢測(cè)結(jié)果

在導(dǎo)入泄漏率中仿真引入實(shí)際檢測(cè)中存在的計(jì)量儀表死區(qū)（0.1mm)及測(cè)量噪聲的情況 下，當(dāng)導(dǎo)入泄漏率小于等于0.5mm/min時(shí)，初始報(bào)警泄漏量均小于計(jì)量儀表的精度（Imm);當(dāng) 導(dǎo)入泄漏率大于〇.5mm/min時(shí)，在樣本數(shù)很少（彡2)時(shí)，累積泄漏量就達(dá)到了計(jì)量儀表的精 度，造成初始報(bào)警時(shí)超過了計(jì)量儀表的精度。綜上可知，檢測(cè)方法能在5%誤報(bào)率及5%漏報(bào) 率下對(duì)微泄漏可靠報(bào)警，特別是在泄漏率越小時(shí)，越能及時(shí)報(bào)警累積泄漏量小于計(jì)量儀表 精度的微泄漏。 第7組(7號(hào)大罐、1號(hào)Imm針孔洞、Im孔洞距液面距離），檢測(cè)滯后時(shí)間最長，確認(rèn)報(bào)警時(shí) 滯后時(shí)間已達(dá)到2763min，近2天，雖然導(dǎo)入的微泄漏率為0.0002mm/min，體積泄漏率卻達(dá)到 169.08mL/min，當(dāng)初始報(bào)警時(shí)，實(shí)際泄漏量達(dá)到158.9L，因此，對(duì)大型隱蔽油罐，泄漏隱患檢 測(cè)尤為必要。 第35組（7號(hào)大罐、5號(hào)30mm小孔洞、Im孔洞距液面距離），液位泄漏率估計(jì)絕對(duì)偏差最 大，達(dá)到0.0284mm/min，主要原因是初始報(bào)警點(diǎn)到確認(rèn)報(bào)警點(diǎn)間樣本數(shù)太少，期間的樣本噪 聲干擾未能濾去，為此，對(duì)泄漏率估計(jì)算法進(jìn)行樣本數(shù)的后向擴(kuò)展校正，擴(kuò)展到油罐靜置檢 測(cè)的開始時(shí)間，校正后的液位泄漏率估計(jì)偏差絕對(duì)值減少到〇. 〇185mm/min。 在確認(rèn)報(bào)警后，進(jìn)行樣本數(shù)擴(kuò)展校正，擴(kuò)展到油罐靜置檢測(cè)的開始時(shí)間，液位泄漏率估 計(jì)誤差可大大減少。
[0031] 5.微泄漏檢測(cè)方法統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià) 誤報(bào)率:PFA = L1/ (N1-X1) = 4 · 8 % ; 漏報(bào)率:PMD = T2/ (N2-X2) = 0; 檢出率置信下限:= a1/(A^y=95.4% . 泄漏速率均7 是未進(jìn)行
樣本數(shù)擴(kuò)展校正的 泄漏速率偏I(xiàn) 泄漏速率檢I 泄漏速率零偏差的顯著性檢驗(yàn):檢驗(yàn)的數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)量為.= 查t分布表 可得雙側(cè)顯著性水平為a = 0.05的分位數(shù)為tc = ti-α/2 (n-1) = 2，I tB I彡tc，因此泄漏速率偏 差在α水平上不顯著，表明泄漏檢測(cè)方法是無偏的。
[0032]實(shí)施例3。舉此例來說明本發(fā)明漏率估計(jì)的準(zhǔn)確性。圖11為定量檢測(cè)中兩種方法的 漏率估計(jì)實(shí)例。傳統(tǒng)的最小二乘擬合方法漏率估計(jì)顯然與實(shí)際微泄漏率不符，擬合斜率結(jié) 果為負(fù)-0.0004mm;采用本文方法，對(duì)報(bào)警期間微泄漏液位累積量進(jìn)行進(jìn)一步的分析處理， 估計(jì)漏率與實(shí)際微泄漏率相符，擬合斜率結(jié)果為+〇. 〇〇〇4mm。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種針對(duì)隱蔽儲(chǔ)油罐微泄漏定性與定量檢測(cè)方法，其特征在于該檢測(cè)方法針對(duì)隱蔽 儲(chǔ)油罐有泄漏、無泄漏或不確定三種狀態(tài)，基于雙統(tǒng)計(jì)量計(jì)算結(jié)果，采用微泄漏定性檢測(cè)判 決函數(shù)給出檢測(cè)結(jié)果;若檢測(cè)結(jié)果為有泄漏，則提取微泄漏初始報(bào)警及確認(rèn)報(bào)警期間樣本 數(shù)據(jù)，進(jìn)行報(bào)警期間樣本數(shù)據(jù)的后向差分濾波處理，獲取微泄漏定量檢測(cè)所需的后向差分 升序序列數(shù)據(jù)，并采用微泄漏定量檢測(cè)估計(jì)模型，估計(jì)泄漏率、泄漏量及泄漏時(shí)間。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對(duì)隱蔽儲(chǔ)油罐微泄漏定性與定量檢測(cè)方法，其特征是 建立的無泄漏檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量計(jì)算模型為式中1'11為11時(shí)刻的無泄漏檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量，匕-1為(11-1)時(shí)刻的無泄漏檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量，^ 1為11時(shí) 刻的微泄漏檢測(cè)樣本，1]'"為11時(shí)刻的無泄漏檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量加性補(bǔ)償因子，A為無泄漏閾值門 限，B為泄漏閾值門限，α為誤報(bào)率，β為漏報(bào)率。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對(duì)隱蔽儲(chǔ)油罐微泄漏定性與定量檢測(cè)方法，其特征是 建立的微泄漏檢測(cè)統(tǒng)斗層·斗管措刑士式中λ^η時(shí)刻的微泄漏檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量，為(η-1)時(shí)刻的微泄漏檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量，取自適 應(yīng)備選假設(shè)θη，υη*η時(shí)刻的微泄漏檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量加性補(bǔ)償因子。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對(duì)隱蔽儲(chǔ)油罐微泄漏定性與定量檢測(cè)方法，其特征是 自適應(yīng)備選假設(shè)計(jì)算模型為 θη= I Sn/n式中Sdn時(shí)刻的樣本和，Srrf為(η-1)時(shí)刻的樣本和，So = O。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對(duì)隱蔽儲(chǔ)油罐微泄漏定性與定量檢測(cè)方法，其特征是 微泄漏定性檢測(cè)判決函數(shù)為式中Sle3ak為定性檢測(cè)狀態(tài)標(biāo)志，m為初始報(bào)警后統(tǒng)計(jì)量首次達(dá)到確認(rèn)報(bào)警門限所需繼續(xù) 米樣的樣本數(shù)，m>5 ;若Ans-1<B，Ans^：B，則泄漏初始報(bào)警時(shí)間點(diǎn)為NS ;若An3-l<ANs+2B，ANa^： λΝ8+2Β，則泄漏確認(rèn)報(bào)警時(shí)間點(diǎn)為Na，報(bào)警期間采樣的樣本數(shù)m=Na-Ns。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對(duì)隱蔽儲(chǔ)油罐微泄漏定性與定量檢測(cè)方法，其特征是 計(jì)算時(shí)間段[Ns,Na]各樣本的后向差分Δ X1 = ^c1-Xh，形成后向差分?jǐn)?shù)據(jù)序列 [Δ XNs，Δ XNs+l，· · ·，Δ XNa-1，Δ XNa] 后向差分?jǐn)?shù)據(jù)序列的均值為后向差分?jǐn)?shù)據(jù)序列的標(biāo)準(zhǔn)差為去掉序列中八^多]\^(3〇^，]1心^)的值，11心^為液位檢測(cè)儀表的重復(fù)精度，則可得到 處理后的后向差分?jǐn)?shù)據(jù)升序序列[A x(l)，...，△ x(s)]、后向差分?jǐn)?shù)據(jù)升序序列的均值I； 及相應(yīng)液位累計(jì)泄漏量升序序列[X(I)，...，x(s)]。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對(duì)隱蔽儲(chǔ)油罐微泄漏定性與定量檢測(cè)方法，其特征是 采用后向差分?jǐn)?shù)據(jù)升序序列的均值ζ作為泄漏速率LhR的估計(jì)值，液位累計(jì)泄漏量升序序列 中 X(S)作為泄漏量Lh的估計(jì)值，泄漏量除以泄漏率作為泄漏時(shí)間的估計(jì)值，微泄漏定量檢 測(cè)估計(jì)模型為8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對(duì)隱蔽儲(chǔ)油罐微泄漏定性與定量檢測(cè)方法，其特征是 基于上述方法的微泄漏檢測(cè)軟件模塊直接嵌入罐旁監(jiān)控器，在線自動(dòng)完成隱蔽儲(chǔ)油罐作業(yè) 狀態(tài)識(shí)別、微泄漏定性與定量檢測(cè)、報(bào)警控制及總線通信。
【文檔編號(hào)】G01M3/00GK105890844SQ201610405468
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年6月11日
【發(fā)明人】稅愛社, 張世富, 宗福興, 李智宇, 陳家川, 方衛(wèi)紅
【申請(qǐng)人】稅愛社