1、隨著全球變暖的加劇，CO2的過(guò)度排放引起了各國(guó)政府的重視。碳捕獲與封存(CCS)技術(shù)既能夠大規(guī)模減少CO2排放量，又不影響化石燃料的使用，對(duì)我國(guó)中長(zhǎng)期應(yīng)對(duì)氣候變化、推進(jìn)低碳發(fā)展具有重要意義。CO2運(yùn)輸是CCS技術(shù)中連接捕獲與封存的紐帶，工業(yè)規(guī)模的CO2泄漏事故如果得不到及時(shí)有效的處理，將會(huì)造成重大的經(jīng)濟(jì)損失，并且嚴(yán)重危害生態(tài)環(huán)境和人類健康，因此，在實(shí)施CCS項(xiàng)目過(guò)程中，準(zhǔn)確可靠的泄漏檢測(cè)技術(shù)是不可或缺的。目前，CCS尚在發(fā)展當(dāng)中，還沒(méi)有

2、成熟完善的泄漏檢測(cè)和定位方法，只能借鑒石油、天然氣和自來(lái)水的相關(guān)泄漏檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)，但是存在的技術(shù)難點(diǎn)很多，亟待研究解決。第一，石油、天然氣和自來(lái)水的泄漏檢測(cè)本身還有許多難點(diǎn)尚未解決，泄漏爆炸新聞時(shí)有報(bào)道;第二，CO2性質(zhì)特殊，極易發(fā)生相態(tài)變化，運(yùn)輸過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)氣、液、超臨界等多種相態(tài)，與石油、自來(lái)水、天然氣的物理特性差別很大;第三，目前的泄漏檢測(cè)研究主要針對(duì)固定式的運(yùn)輸管道，但是對(duì)移動(dòng)式的存儲(chǔ)設(shè)備的泄漏檢測(cè)研究較少;第四，CO2運(yùn)輸和存

3、儲(chǔ)設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、帶有保溫層、埋在地下或海底，既需要快速準(zhǔn)確的泄漏檢測(cè)和定位方法，又需要盡可能少破壞或不破壞地表封土和保溫層，因此，CO2運(yùn)輸和存儲(chǔ)設(shè)備的泄漏檢測(cè)與定位研究非常具有挑戰(zhàn)性。為了滿足CO2運(yùn)輸環(huán)節(jié)的安全性，亟待研究一種能有效適用于CO2運(yùn)輸和存儲(chǔ)設(shè)備的泄漏檢測(cè)與定位方法。
　　論文比較了現(xiàn)有泄漏檢測(cè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)和適用條件，并結(jié)合CO2運(yùn)輸設(shè)備的特點(diǎn)，開(kāi)展了基于聲發(fā)射技術(shù)的CO2泄漏檢測(cè)和定位研究;針對(duì)CO2泄漏檢測(cè)難點(diǎn)

4、，通過(guò)理論分析、數(shù)值仿真、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等途徑深入研究泄漏聲發(fā)射信號(hào)的聲源特征、傳播機(jī)理、傳感器陣列布局、信號(hào)的濾波、分解、特征提取以及泄漏源定位等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確的CO2運(yùn)輸和存儲(chǔ)設(shè)備的泄漏定位，尤其是實(shí)現(xiàn)了多泄漏源的定位，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)對(duì)CO2運(yùn)輸環(huán)節(jié)的泄漏檢測(cè)空白，為CO2運(yùn)輸環(huán)節(jié)的安全監(jiān)測(cè)提供了保障。具體研究?jī)?nèi)容包括:
　　(1)泄漏聲發(fā)射源機(jī)制和信號(hào)特征分析
　　通過(guò)理論分析與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法，研究泄漏源的聲發(fā)射機(jī)制

5、，設(shè)計(jì)了CO2泄漏檢測(cè)實(shí)驗(yàn)裝置，模擬并分析了不同形狀、尺寸泄漏源以及多泄漏源產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)特征。
　　(2)泄漏信號(hào)去噪和多尺度分解
　　針對(duì)泄漏聲發(fā)射信號(hào)易受噪聲干擾、傳播過(guò)程中發(fā)生頻散畸變等問(wèn)題，研究了泄漏信號(hào)去噪、多尺度分解和特征提取等關(guān)鍵問(wèn)題。針對(duì)不同CO2運(yùn)輸設(shè)備的形狀特征和聲波衰減規(guī)律，分別采用了基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(EMD)、改進(jìn)型經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(EEMD)以及小波包分解的算法，對(duì)采集的含有噪聲的泄漏信號(hào)進(jìn)行多尺度

6、分解，提取包含泄漏特征的特定模態(tài)信號(hào)進(jìn)行波形重構(gòu)，減小了模態(tài)混疊對(duì)泄漏源定位的影響。
　　(3)CO2運(yùn)輸管道泄漏定位研究
　　根據(jù)管道的幾何形狀，將泄漏源定位模型進(jìn)行一維簡(jiǎn)化，并分析泄漏信號(hào)沿管道壁面的傳播模式和衰減特性，確定了用于管道泄漏定位的傳感器選型依據(jù)，并在此基礎(chǔ)上研究了可行的定位算法、需要的傳感器數(shù)量等問(wèn)題，提出了基于相關(guān)系數(shù)融合的TDOA定位算法和無(wú)需聲速的改進(jìn)型定位算法，達(dá)到了提高泄漏源定位精度的目的。

7、>　　(4) CO2存儲(chǔ)設(shè)備泄漏定位研究
　　針對(duì)CO2存儲(chǔ)設(shè)備的殼體特征，將泄漏源定位模型進(jìn)行二維簡(jiǎn)化，分別提出了基于近場(chǎng)模型和遠(yuǎn)場(chǎng)模型的波束形成定位方法以及基于雙曲線的定位方法，仿真分析了陣列形狀、傳感器間距和數(shù)量對(duì)定位算法性能的影響，得到了最優(yōu)化的參數(shù)配置，并且對(duì)提出的定位方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和結(jié)果比較。
　　(5)多泄漏源的識(shí)別和定位研究
　　目前的泄漏檢測(cè)和定位研究主要針對(duì)檢測(cè)區(qū)域內(nèi)只存在單一泄漏源的情況，多泄