一种长距离管道输送现场疏浚输送系统数据处理方法技术方案

一种长距离管道输送现场疏浚输送系统数据处理方法，所述数据包括流速数据、压力数据、浓度数据；所述流速数据、压力数据通过已有方法获得，其特征在于，首先，选取整个输送管道的起始点作为监测点，获得该监测点的泥沙流体流速值视为其下游整个管道(包括待测目标管段)同时刻共同的流速值，获得该监测点处的浓度值，将监测点随时间变化的浓度值推演出任意时刻整个输送管道上的浓度分布，为目标管段压差进行匹配，构建数据组；接着，清洗数据组；接着，将数据组作为二维空间数据，按其大小分别排序、分组、取平均，弱化数据的集中性。经本发明专利技术方法处理后的数据组具代表性和真实性，为后续研究提供了可靠的工程数据。研究提供了可靠的工程数据。研究提供了可靠的工程数据。

【技术实现步骤摘要】
一种长距离管道输送现场疏浚输送系统数据处理方法


[0001]本专利技术属于疏浚工程


技术介绍

[0002]疏浚工程中，泥沙输送的主要形式是水力输送，尤其是固液混合多相流的长距离管道输送，并经常使用多泵系统。管道输送对疏浚施工效率影响大，能耗大，例如管道输送能耗在绞吸式挖泥船施工中，占总能耗的80％以上。浆体流速过快往往会增加摩阻，浪费动力，流速过慢则泥沙沉积，导致堵管、爆管等一系列问题。实现高效、稳定、安全的水力输送是一直以来追求的目标。
[0003]考虑到疏浚管线实际作业数据随时间及沿程分布的波动性，常规现场测试数据多采用按时段平均(比如1小时、1天等)的处理方案，使得处理后的数据在流速和浓度分布上趋于集中，不能有效地反映实际输送特性。而现场获取的数据跟实验室内稳定可控的数据不同，其波动性大，复杂程度高，且实时变化的流速、浓度和压差等数据之间又相互关联。
[0004]这些数据是进一步研究管道输送机理，完善输送理论，建立输送理论模型等研究工作的基础，而现场测试数据只有经过科学的方法处理后才可以有效利用，例如，多年来，国内外相关领域的专家和学者，针对管道水力输送的摩阻损失及临界流速问题，开展了大量的测试和研究，早期研究多是从宏观层面出发，基于一定的理论假定以及室内小管径管道输送试验或现场中小管径管道输送测试结果，建立了大量经验性或半经验半理论计算模型，在疏浚界及相关领域，以Durand、Newitt、Wasp、费祥俊、王绍周等研究成果为代表。这些计算模型用于现代大管径管道、高浓度输送、粗颗粒或复杂土质工况下疏浚输送系统性能分析计算，可能存在较大的偏差。合理处理后的现场数据可以较好的修正优化这些经验模型，乃至于提出更合理的计算模型。
[0005]综上，有必要提出一种科学可行的现场输送数据的处理方法。考虑到浓度传感器价格昂贵，在水面管线上布置和安装较困难，因此，通过大量的实物浓度传感器布设来采集有效数据的成本和难度都很大，不易推广和工程应用。

技术实现思路

[0006]针对上述问题，本专利技术的目的是公开一套数据处理方法，通过该方法可以得到基础管道数据，以有效代替密布实物浓度传感器方式获得基础管道数据，用于工程应用及疏浚管道特性研究。本专利技术考虑采用按流速、浓度大小，分类平均的处理方法，首先，对实测流速、浓度、压力数据进行前处理，然后结合管线及测点布置情况，在合理假设下推演得到测试管段的实时浓度数据。随后，将测试工况数据组合(流速、浓度以及压差)按照流速、浓度进行分类排序，并按一定数量(一般不低于500个数据组合)进行划分。最后，取划分后各数据组的平均值，形成最终的测试工况数据组。通过以上处理方式，可以得到实际施工较广泛流速及浓度分布下的测试结果，并通过平均降低少数数据测试偏差及各类异常情况导致的测试结果偏离。进一步应用，即对该数据和方法进行应用，其可用于研究管道输送机理，完
善输送理论，建立输送理论模型等工作。
[0007]为实现上述目的，本专利技术需要保护的下技术方案：
[0008]概括的技术方案：
[0009]一种长距离管道输送现场疏浚输送系统数据处理方法，所述数据包括流速数据、压力数据、浓度数据；所述流速数据、压力数据通过已有方法获得，其特征在于，首先，选取整个输送管道的起始点作为监测点，获得该监测点的泥沙流体流速值视为其下游整个管道(包括待测目标管段)同时刻共同的流速值，获得该监测点处的浓度值，将监测点随时间变化的浓度值推演出任意时刻整个输送管道上的浓度分布，为目标管段压差进行匹配，构建数据组；接着，清洗数据组；接着，将数据组作为二维空间数据，按其大小分别排序、分组、取平均，弱化数据的集中性。经本专利技术方法处理后的数据组具代表性和真实性，为后续研究提供了可靠的工程数据。
[0010]与现有技术相比，本专利技术的创新与优点在于：建立了一种长距离管道输送现场数据处理方法及其应用，可以按流速、浓度的大小对数据分类平均，形成最终的测试工况数据组，可以得到实际施工较广泛流速及浓度分布下的测试结果，并通过平均降低少数数据测试偏差及各类异常情况导致的测试结果偏离；可以用于研究管道输送机理，完善输送理论，建立输送理论模型等工作，例如研究不同的摩阻经验公式与该输送工程的匹配性，并对其进行修正优化乃至提出新的计算公式，其在相关计算中可以提供更准确的计算结果，具有切实的工程意义。
附图说明
[0011]图1所示为长距离管道输送现场数据处理与经验公式修正方法流程图；
[0012]图2所示为某时刻管道上的浓度分布图；
[0013]图3所示为数据分类二维示意图；
[0014]图4所示为某钢制管段常用公式计算摩阻损失与实测值对比图；
[0015]图5所示为某钢制管段新型公式计算摩阻损失与实测值对比图。
具体实施方式
[0016]为能进一步了解本专利技术的
技术实现思路
、特点及功效，兹以某绞吸挖泥船某施工工况为实施例，并配合附图对本专利技术作如下详细说明：
[0017]该方法不限于本实施例中的绞吸挖泥船管道输送，也适用于其他多泵
‑
管道固液两相流的输送过程。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此本专利技术的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制；
[0018]本专利技术提出一种长距离管道输送现场数据处理方法及其应用，流程图如图1所示，本实施例所用工程工况是绞吸挖泥船管道输送，具体包含以下步骤：
[0019]S1：长距离管道输送施工数据采集，提供给S2：
[0020]S1
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1：采集管道输送静态数据，即在某时间段内，不随时间变化的数据，这些数据往往在工程施工短期内不会变化，例如输送管道长度、直径、类型、粗糙度，输送泥沙粒径、容重，以及挖深、高程等，这些数据在下文的数据处理和应用实例中会使用到；
[0021]S1
‑
2：采集管道输送动态数据，即随时间实时变化的数据，主要包括输送起始点浓度、流速、测试目标段管道压力，这三个物理量同时也是疏浚工程中长距离管道输送的最主要物理量，是进行分析研究的关键参数。下文主要就是针对动态数据进行处理、分析。在研究管道输送问题时，单个管道截面上的压力意义不大，往往需要分析流体流经一段管道后，压力损失程度，也就是这段管道的首尾压力差，因此在实际测量中，测量了这段管道(测试目标段)起始和结束位置上的的绝对压力值。
[0022]S2：长距离管道输送数据前处理，主要是针对上述动态数据进行处理：
[0023]S2
‑
1：流速数据的前处理，通过颜色示踪法获取流速准确值，并对流速传感器进行标定；在施工作业中，绞吸挖泥船上的信号采集时存在个别时刻或个别极短时段数据丢失的情况，而数据变化往往不是突变的，所以可以通过前后时刻测量的数据进行修正；
[0024]S2
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2：浓度数据的前处理。同理，首先需对丢失的浓度数据进行修正，其次，将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种长距离管道输送现场疏浚输送系统数据处理方法，所述数据包括流速数据、压力数据、浓度数据；所述流速数据、压力数据通过已有方法获得，其特征在于，首先，选取整个输送管道的起始点作为监测点，获得该监测点的泥沙流体流速值视为其下游整个管道(包括待测目标管段)同时刻共同的流速值，获得该监测点处的浓度值，将监测点随时间变化的浓度值推演出任意时刻整个输送管道上的浓度分布，为目标管段压差进行匹配，构建数据组；接着，清洗数据组；接着，将数据组作为二维空间数据，按其大小分别排序、分组、取平均，弱化数据的集中性。2.如权利要求1所述的长距离管道输送现场疏浚输送系统数据处理方法，其特征在于，具体包含以下步骤：S1：长距离管道输送施工数据采集，提供给S2；包括输送起始点浓度数据、流速数据、测试目标段管道压力数据三类动态数据；S2：对长距离管道输送的动态数据前处理，以及时钟匹配；，提供给S3；S3：浓度分布的推演计算：将浆体流速控制在高于临界流速的范围内，浆体在输送过程中，以某一时刻管道吸口处的浆体微元，该浆体微元的颗粒体积浓度为C
vd
，浆体流速V随时间是变化，是时间t的函数，具有浓度值为C
vd
的浆体微元在不同时间对应不同的移动距离，因此Δt时间后，该浆体位于距起始点x处，表示为：对于该浆体微元，通过积分计算出其任意时刻距起始点的距离，同理，对于任意浆体微元，通过该积分方式计算其移动距离，如此，获得整个管道上任意时刻浆体的浓度分布，用于提供给步骤S4；以浓度、流速测量位置为管道起始零点，以该点测量的浓度、流速测量值为基础，依次推算整个管道在不同时刻的浓度分布；S4：计算目标管段的平均浓度在S3中计算得到了不同时刻整个管道上的浓度分布，通过数值积分来计算目标管段的浓度平均值,得到所有时刻该目标管段上对应的平均浓度目标管段在任意时刻，将该管段上的平均浓度和泥浆流速V、管道首尾压差P三个物理量构成一个数据组数据组内的数据相互关联；S5：获取流速
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平均浓度
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压差一...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晴波，周忠玮，王费新，江帅，树伟，刘功勋，冒小丹，张忱，程书凤，袁超哲，尹立明，
申请(专利权)人：中交疏浚技术装备国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：