第一篇：輸油管線泄漏監(jiān)測技術(shù)在勝利油田油氣管道輸送中應(yīng)用

輸油管線泄漏監(jiān)測技術(shù)在勝利油田油氣管道輸送中應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間：2005.11.07 閱覽次數(shù)：1657 作者：曹志陽 單位：

摘要：文章對國內(nèi)外輸油管道泄漏檢測方法進(jìn)行了分析，對油田輸油管道防盜監(jiān)測的方法進(jìn)行了探討。針對油田輸油管道防盜監(jiān)測問題，指出了油田輸油管道防盜監(jiān)測系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)是管道泄漏檢測報(bào)警及泄漏點(diǎn)的精確定位，并介紹了勝利油田輸油管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用情況。

主題詞：輸油 管道 泄漏 監(jiān)測 防盜

泄漏是輸油管道運(yùn)行的主要故障。特別是近年來，輸油管道被打孔盜油以及腐蝕穿孔造成泄漏事故屢有發(fā)生，嚴(yán)重干擾了正常生產(chǎn)，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，僅勝利油田每年經(jīng)濟(jì)損失就高達(dá)上千萬元。因此，輸油管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)的研究與應(yīng)用成為油田亟待解決的問題。先進(jìn)的管道泄漏自動監(jiān)測技術(shù)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)泄漏，迅速采取措施，從而大大減少盜油案件發(fā)生，減少漏油損失，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。國內(nèi)外輸油管道泄漏監(jiān)測技術(shù)的現(xiàn)狀

輸油管道泄漏自動監(jiān)測技術(shù)在國外得到了廣泛的應(yīng)用，美國等發(fā)達(dá)國家立法要求管道必須采取有效的泄漏監(jiān)測系統(tǒng)。

輸油管道檢漏方法主要有三類：生物方法、硬件方法和軟件方法。

1.1 生物方法

這是一種傳統(tǒng)的泄漏檢測方法，主要是用人或經(jīng)過訓(xùn)練的動物（狗）沿管線行走查看管道附件的異常情況、聞管道中釋放出的氣味、聽聲音等，這種方法直接準(zhǔn)確，但實(shí)時(shí)性差，耗費(fèi)大量的人力。

.2 硬件方法

主要有直觀檢測器、聲學(xué)檢測器、氣體檢測器、壓力檢測器等，直觀檢測器是利用溫度傳感器測定泄漏處的溫度變化，如用沿管道鋪設(shè)的多傳感器電纜。聲學(xué)檢測器是當(dāng)泄漏發(fā)生時(shí)流體流出管道會發(fā)出聲音，聲波按照管道內(nèi)流體的物理性質(zhì)決定的速度傳播，聲音檢測器檢測出這種波而發(fā)現(xiàn)泄漏。如美國休斯頓聲學(xué)系統(tǒng)公司（ASI）根據(jù)此原理研制的聲學(xué)檢漏系統(tǒng)（wavealert），由多組傳感器、譯碼器、無線發(fā)射器等組成，天線伸出地面和控制中心聯(lián)系，這種方法受檢測范圍的限制必須沿管道安裝很多聲音傳感器。氣體檢測器則需使用便攜式氣體采樣器沿管道行走，對泄漏的氣體進(jìn)行檢測。

1.3 軟件方法

它采用由SCADA系統(tǒng)提供的流量、壓力、溫度等數(shù)據(jù)，通過流量或壓力變化、質(zhì)量或體積平衡、動力模型和壓力點(diǎn)分析軟件的方法檢測泄漏。國外公司非常重視輸油管道的安全運(yùn)行，管道泄漏監(jiān)測技術(shù)比較成熟，并得到了廣泛的應(yīng)用。殼牌公司經(jīng)過長期的研究開發(fā)生產(chǎn)出了一種商標(biāo)名稱為ATMOS Pine的新型管道泄漏檢測系統(tǒng)，ATMOS

Pine是基于統(tǒng)計(jì)分析原理而設(shè)計(jì)出來的，利用優(yōu)化序列分析法（序列概率比試驗(yàn)法）測定管道進(jìn)出口流量和壓力總體行為變化以檢測泄漏，同時(shí)兼有先進(jìn)的圖形識別功能。該系統(tǒng)能夠檢測出1.6kg/s的泄漏而不發(fā)生誤報(bào)警。

目前國內(nèi)油田長距離輸油管道大都沒有安裝泄漏自動檢測系統(tǒng)，主要靠人工沿管線巡視，管線運(yùn)行數(shù)據(jù)靠人工讀取，這種情況對管道的安全運(yùn)行十分不利。我國長距離輸油管道泄漏監(jiān)測技術(shù)的研究從九十年代開始已有相關(guān)報(bào)道，但只是近兩年才真正取得突破，在生產(chǎn)中發(fā)揮作用。清華大學(xué)自動化系、天津大學(xué)精密儀器學(xué)院、北京大學(xué)、石油大學(xué)等都在這一方面做過研究。如：中洛線（中原—洛陽）濮陽首站到滑縣段安裝了天津大學(xué)研制的管道運(yùn)行狀態(tài)及泄漏監(jiān)測系統(tǒng)（壓力波法），東北管道局1993年應(yīng)用清華大學(xué)研制的檢漏系統(tǒng)（以負(fù)壓波法為主，結(jié)合壓力梯度法）進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)。管道泄漏監(jiān)測技術(shù)的研究

通過對國內(nèi)外各種管道泄漏檢測技術(shù)的分析對比，結(jié)合油田輸油管道防盜監(jiān)測的特殊要求，勝利油田油氣集輸公司等單位組織開展了廣泛深入的調(diào)查研究。

防盜監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)關(guān)鍵解決兩方面的問題：一是管道泄漏檢測的報(bào)警，二是泄漏點(diǎn)的精確定位。針對這兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)勝利油田采用的技術(shù)思路是：以壓力波（負(fù)壓波）檢測法為主，和流量檢測法相結(jié)合。2.1 系統(tǒng)硬件構(gòu)成

① 計(jì)算機(jī)系統(tǒng):在管道的上下游兩端各安裝了一套工業(yè)控制計(jì)算機(jī),用于數(shù)據(jù)采集及軟件處理。

② 一次儀表: 壓力變送器 溫度變送器 流量傳感器

③ 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng):兩套擴(kuò)頻微波設(shè)備，用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸。

2.2 檢漏方法

2.2.1負(fù)壓波法

當(dāng)長輸管道發(fā)生泄漏時(shí)，泄漏處由于管道內(nèi)外的壓差，使泄漏處的壓力突降，泄漏處周圍的液體由于壓差的存在向泄漏處補(bǔ)充，在管道內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓波動，這樣過程從泄漏點(diǎn)向上、下游傳播，并以指數(shù)律衰減，逐漸歸于平靜，這種壓降波動和正常壓力波動大不一樣，具有幾乎垂直的前緣。管道兩端的壓力傳感器接收管道的瞬變壓力信息，而判斷泄漏的發(fā)生，通過測量泄漏時(shí)產(chǎn)生的瞬時(shí)壓力波到達(dá)上游、下游兩端的時(shí)間差和管道內(nèi)的壓力波的傳播速度計(jì)算出泄漏點(diǎn)的位置。為了克服噪聲干擾，可采用小波變換或相關(guān)分析、基于隨機(jī)變量之間差異程度的kullback信息測度檢測等方法對壓力信號進(jìn)行處理。前蘇聯(lián)從20世紀(jì)70年代開始研究和使用自動檢漏技術(shù)，負(fù)壓波檢漏系統(tǒng)的普及，使輸油管線泄漏事故減少88%。負(fù)壓波的傳播規(guī)律跟管道內(nèi)的聲音、水擊波相同，其速度取決于管壁的彈性和液體的壓縮性。國內(nèi)曾經(jīng)實(shí)測過大慶原油管道在平均油溫44℃、密度845kg/m3時(shí)的水擊波傳播速度為1029m/s。對于一般原油鋼質(zhì)管道，負(fù)壓波的速度約為1000～1200m/s，頻率范圍0.2～20kHz。負(fù)壓波法對于突發(fā)性泄漏比較敏感，能夠在3min內(nèi)檢測到，適合于監(jiān)視犯罪分子在管道上打孔盜油，但是對于緩慢增大的腐蝕滲漏不敏感。

負(fù)壓波法具有較快的響應(yīng)速度和較高的定位精度。其定位公式為

上下游分別設(shè)置壓力測點(diǎn)p1、p2，當(dāng)管線在X處發(fā)生泄漏時(shí)，泄漏產(chǎn)生 的負(fù)壓波即以一定的速度α向兩邊傳播，在t和t+τ0時(shí)刻被傳感器p1、p2檢測到，對壓力信號進(jìn)行相關(guān)處理，式中α為波速，L為p1、p2之間的距離

未發(fā)生泄漏時(shí)，相關(guān)系數(shù)Φ（τ）維持在某一值附近；當(dāng)泄漏發(fā)生時(shí)，Φ（τ）將發(fā)生變化，而且當(dāng)τ＝τ0時(shí)，Φ（τ）將達(dá)到最大值。

理論上：

解出定位公式如下：

式中：X 泄漏點(diǎn)距首端測壓點(diǎn)的距離 m

L 管道全長m

a 壓力波在管道介質(zhì)中的傳播速度 m/s

上、下游壓力傳感器接收壓力波的時(shí)間差 s

由以上公式可知要實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的定位，必須精確的計(jì)算壓力波在管道介質(zhì)中的傳播速度a和上、下游壓力傳感器接收壓力波的時(shí)間差。

① 壓力波在管道介質(zhì)中傳播速度的確定

壓力波在管道內(nèi)傳播的速度決定于液體的彈性、液體的密度和管材的彈性：

式中 α——管內(nèi)壓力波的傳播速度，m/s；

K——液體的體積彈性系數(shù)，Pa；

ρ——液體的密度，kg/m ；

E——管材的彈性，Pa；

D——管道的直徑，m；

e——管壁厚度，m；

C ——與管道約束條件有關(guān)的修正系數(shù)；

式中彈性系數(shù)K和密度ρ隨原油的溫度變化而變化，因此，必須考慮溫度對負(fù)壓波波速的影響，對負(fù)壓波波速進(jìn)行溫度修正。在理論計(jì)算的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)場反復(fù)試驗(yàn)，可以比較準(zhǔn)確的確定負(fù)壓波的波速。

② 壓力波時(shí)間差 的確定

要確定壓力波時(shí)間差，必須捕捉到兩端壓力波下降的拐點(diǎn)，采用有效的信號處理方法是必須的，如：Kullback信息測度法、相關(guān)分析法和小波變換法。

③ 模式識別技術(shù)的應(yīng)用

正常的泵、閥、倒罐作業(yè)等各種操作也會產(chǎn)生負(fù)壓波。為了排除這些負(fù)壓波干擾，在系統(tǒng)中采用了先進(jìn)的模式識別技術(shù)，依據(jù)泄漏波與生產(chǎn)作業(yè)產(chǎn)生的負(fù)壓波波形等特征的差別,經(jīng)過現(xiàn)場反復(fù)模擬試驗(yàn)，提高了系統(tǒng)報(bào)警準(zhǔn)確率,減少了系統(tǒng)誤報(bào)警。

2.2.2流量檢測

管道在正常運(yùn)行狀態(tài)下，管道輸入和輸出流量應(yīng)該相等，泄漏發(fā)生時(shí)必然產(chǎn)生流量差，上游泵站的流量增大，下游泵站的流量減少。但是由于管道本身的彈性及流體性質(zhì)變化等多種因素影響，首末兩端的流量變化有一個(gè)過渡過程，所以，這種方法精度不高，也不能確定泄漏點(diǎn)的位置。德國的阿爾卑斯管道公司（TAL）原油管道上安裝使用了該系統(tǒng)，將超聲波流量計(jì)，夾合在管道外進(jìn)行測量，然后根據(jù)管道溫度、壓力變化，計(jì)算出管道內(nèi)總量，一旦出現(xiàn)不平衡，就說明出現(xiàn)泄漏。日本在《石油管道事業(yè)法》中也規(guī)定使用這種檢漏系統(tǒng)，并且規(guī)定在30s中檢測到泄漏量在80L以上時(shí)報(bào)警。流量差法不夠靈敏，但是可靠性較高，它跟壓力波結(jié)合使用，可以大大減少誤報(bào)警。應(yīng)用效果與推廣情況

經(jīng)過勝利油田組織的專家驗(yàn)收和現(xiàn)場試驗(yàn)，系統(tǒng)達(dá)到的主要技術(shù)指標(biāo)：

①最小泄漏量監(jiān)測靈敏度：單位時(shí)間總輸量的0.7％；

②報(bào)警點(diǎn)定位誤差：≦被測管長的2％；

③報(bào)警反應(yīng)時(shí)間：≦200秒。

勝利油田輸油管道泄漏監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)整體水平在國內(nèi)居于領(lǐng)先地位，應(yīng)用效果和推廣規(guī)模都是較好的，目前勝利油田油氣集輸公司輸油管道上已經(jīng)推廣應(yīng)用檢漏系統(tǒng)，取得了明顯的效益，多次抓獲盜油破壞分子，有力地打擊了盜油犯罪，為油田每年減少經(jīng)濟(jì)損失1000多萬元，為管道的安全運(yùn)行提供了保證。

４結(jié)論

4.1 采用負(fù)壓波與流量相結(jié)合的方法監(jiān)測輸油管道的泄漏是有效的、可靠的；

4.2 依靠油田局域網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸能夠提高泄漏監(jiān)測系統(tǒng)的反應(yīng)速度，能夠?qū)崿F(xiàn)全自動的泄漏監(jiān)測報(bào)警與定位；

4.3

在油田輸油管道安裝管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)能夠確保管道安全運(yùn)行,明顯減少管道盜油事故的發(fā)生,具有明顯的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

1、《管線狀態(tài)監(jiān)測與泄漏診斷》 化工自動化與儀表 王桂增等

2、《原油管道泄漏檢測與定位》 儀器儀表學(xué)報(bào) 靳世久等

3、Designing a cost-effective and reliable pipeline

leak-detection system Dr JunZhang Pipes & Pipelines

International January-February 1997

4、W Al-Rafai and R J Barnes Underlying the performance

of real-time software-based pipeline leak-detection

修大隊(duì)（一隊(duì)）

systems Pipes & Pipelines International Nov-Dec.1999

作者單位：勝利油田海洋石油開發(fā)公司

地址：山東省東營市河口區(qū)勝利油田海洋石油開發(fā)公司維254273

Email：czybh@sina.com

第二篇：油氣管道的輸送技術(shù)研討論文

對于加熱輸送工藝來說，加熱原油所需要的燃料費(fèi)用以及輸油泵送原油時(shí)所需要的電力費(fèi)用之和是評價(jià)該工藝的重要指標(biāo)。在優(yōu)化技術(shù)中，可采用“先爐后泵”的工藝流程，提高輸油泵的運(yùn)行效率，降低動力費(fèi)用。對加熱爐的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造有效地利用余熱來提高熱效率。在輸油設(shè)備上采用熱媒爐、熱管加熱爐以及節(jié)能型輸油泵等這些高效設(shè)備，來減少油電方面的消耗和降低輸油的成本。

所謂的改質(zhì)就是將原油進(jìn)行脫蠟、熱裂化、脫瀝青以及加氫裂化等一系列的煉制加工來改變原有的化學(xué)成分，改善其流動性，并且能夠?qū)⑤p餾分油的含量提高，加強(qiáng)油氣長輸管道的操作彈性。通過改質(zhì)后生成的輕質(zhì)油不僅使組分稀釋，同時(shí)還能因?yàn)榉肿恿康淖冃∈拐魵鈮鹤兇螅龃蠊艿赖妮斔土?。對于高含蠟原油來說，更加適合于脫蠟法，將原來的高含蠟原油與脫蠟后原油進(jìn)行混合能夠?qū)崿F(xiàn)低溫輸送。由于這種方法需要安裝一套加工的裝置，成本花費(fèi)上比較高，但是其前景還是比較被看好的。

加劑輸送就是利用添加化學(xué)劑對原油的流動性進(jìn)行有效地改善，在加劑輸送中，對于長輸管道來說，剪切對原油流動性的積累影響非常顯著，利用對管道輸送的剪切以及熱力條件進(jìn)行模擬以后，能夠有效地掌握和控制獲得添加劑的原油的流動性變化，其中我國的魏—荊輸油管道就是采用加熱加劑的方式來進(jìn)行輸送的。對于原油的凝點(diǎn)降低可以采用添加降凝劑，在原油進(jìn)行改性以后，所含的析蠟溫度保持不變，所以在輸油管道運(yùn)行溫度降低的時(shí)候，便會有更多的膠質(zhì)、蠟以及瀝青質(zhì)析出，將凝油或者其他的雜物一起粘附在輸管道的內(nèi)壁上，不僅降低了傳熱的系數(shù)，同時(shí)又減少了管道的輸送截面，與低輸量管道的運(yùn)行的要求正好符合，對于原油的流速的提高以及散熱的減少損失十分有利。相對于大輸量的管道，流通面積的減少就會造成流動阻力的增加，需要進(jìn)行定時(shí)清管。在工業(yè)運(yùn)用的時(shí)候，含蠟原油對于降凝劑的選擇非常的嚴(yán)格，在選擇的時(shí)候可以通過對不同的兩種或者是多種降凝劑進(jìn)行復(fù)配，從而擴(kuò)大它的使用范圍，達(dá)到更好的降凝效果。同時(shí)還可以使用降粘劑、減阻劑、乳化劑以及稀釋劑來對于原油的輸送技術(shù)進(jìn)行改善。

天然氣飽和輸送是針對于油田在較高壓力下進(jìn)行的油氣分離，通過使天然氣當(dāng)中的一部分溶解在原油中，來降低原油中的粘度以及減少管輸摩阻的一種方法，為了避免將天然氣從原油中分離出來，在管道輸送的過程中要將輸油管道、設(shè)備的壓力與分離壓力相等或者高于分離壓力。通過在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，在等溫輸送高粘原油的時(shí)候采用這種方法更加地有效。

輕質(zhì)原油稀釋的輸送技術(shù)的主要原理就是按照稠油和輕質(zhì)油的配比進(jìn)行稀釋輸送，通過在原油加入適當(dāng)?shù)妮p質(zhì)油作為稀釋劑，使原油的粘度降低下降，摩阻減小，流動性增加，從而可以達(dá)到降粘增輸?shù)哪康?，?dāng)稀釋的比例和混合的溫度在選擇得當(dāng)?shù)臅r(shí)候就可以有效地提高輸油量，達(dá)不到減阻增輸?shù)男ЧＤ壳霸摷夹g(shù)也已在我國輸油管道中得到廣泛的應(yīng)用。對于油氣管道的輸送性能的技術(shù)還有很多，比如液體彈性波輸送、低粘液環(huán)輸送、旋流輸送、磁性液體粘性減阻輸送、避免振動減阻輸送、仿生非光滑表面減阻輸送以及物理場處理輸送等等方法都為管道在清蠟、防垢以及減阻增輸提供了更多的新工藝，對管道流體的輸送以及控制，都是非常重要的。

對于我國目前油氣管道的建設(shè)而言，還有很多地方需要進(jìn)行改進(jìn)，同時(shí)怎樣才能使我國的輸油技術(shù)達(dá)到一個(gè)更高的水平，對于油氣工業(yè)來說也是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，不僅僅在設(shè)備上要進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)對于輸送技術(shù)上還要進(jìn)行不斷地創(chuàng)新，從每一個(gè)細(xì)小的環(huán)節(jié)著手，加強(qiáng)我國油氣工業(yè)的建設(shè)，推進(jìn)經(jīng)濟(jì)和社會的向前發(fā)展。

第三篇：油氣管道泄漏檢測應(yīng)對事故技術(shù)一覽

油氣管道泄漏檢測應(yīng)對事故技術(shù)一覽

2014-04-13 能源情報(bào)

能源情報(bào)按：先是青島爆燃，接著是蘭州石化管道泄露污染飲用水，都是管道惹的禍。管道安全一向被企業(yè)重視，但為何還是屢次出現(xiàn)事故？看看這些檢測泄露的技術(shù)吧。

文/蘇欣 中油工程設(shè)計(jì)西南分公司

油氣長輸管道發(fā)生泄漏的原因多種多樣，但大致可以分為：(1)管道腐蝕：防護(hù)層老化、陰極保護(hù)失效, 以及腐蝕性介質(zhì)對管道外壁造成的腐蝕和傳輸介質(zhì)的腐蝕成分對管道內(nèi)壁造成的腐蝕；(2)自然破壞：由于地震、滑坡等自然災(zāi)害以及氣候變化使管道發(fā)生翹曲變形導(dǎo)致應(yīng)力破壞；(3)第三方破壞：不法分子的盜竊破壞, 施工人員違章操作, 野蠻施工造成的破壞；(4)管道自身缺陷：包括管道焊接質(zhì)量缺陷, 管道連接部位密封不良, 未設(shè)計(jì)管道伸縮節(jié), 材料等原因。油氣管道泄漏不僅給生產(chǎn)、運(yùn)營單位造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且會對環(huán)境造成破壞、嚴(yán)重影響沿線居民的身體健康和生命安全。檢漏技術(shù)發(fā)展歷史 國外從上個(gè)世紀(jì)70年代就開始對管道泄漏檢測技術(shù)進(jìn)行了研究。早在1976年德國學(xué)者R.Isermann和H.Siebert就提出以輸入輸出的流量和壓力信號經(jīng)過處理后進(jìn)行互相關(guān)分析的泄漏檢測方法；1979年Toslhio Fukuda提出了一種基于壓力梯度時(shí)間序列的管道泄漏檢測方法；L.Billman和R.Isermann在1987年提出采用非線性模型的非線性狀態(tài)觀測器的檢漏方法；A.Benkherouf在1988年提出了卡爾曼濾波器方法；1991 年Kurmer 等人開發(fā)了基于Sagnac 光纖干涉儀原理的管道流體泄漏檢測定位系統(tǒng)；1993年荷蘭殼牌(shell)公司的X.J.Zhang提出了統(tǒng)計(jì)檢漏法；1999年美國《管道與氣體雜志》報(bào)道了一種稱作“紋影”(Schlieren)的技術(shù)，即采用空氣中的光學(xué)折射成象原理可用于管道檢漏；2001年Witness提出了采用頻域分析的頻域響應(yīng)法，其基本思想是將管道系統(tǒng)的模型轉(zhuǎn)換到頻域進(jìn)行泄漏檢測和定位分析；2003年Marco Ferrante提出了采用小波分析的方法，利用小波技術(shù)對管道的壓力信號進(jìn)行奇異性分析，由此來檢測泄漏。

我國對于管道泄漏技術(shù)的研究起步較晚，但發(fā)展很快。1988年方崇智提出了基于狀態(tài)估計(jì)的觀測器的方法；1989年王桂增提出了一種基于Kullback信息測度的管線泄漏檢測方法；1990年董東提出了采用帶時(shí)變噪聲估計(jì)器的推廣Kalman濾波方法；1992年提出了負(fù)壓波法泄漏檢測法；1997, 1998年天津大學(xué)分別采用模式識別、小波分析等技術(shù)對負(fù)壓波進(jìn)行了很大程度的改進(jìn)；1997年唐秀家等人首次提出基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的管道泄漏檢測模型；1999年張仁忠等提出了壓力點(diǎn)分析(PPA)法和采集數(shù)據(jù)與實(shí)時(shí)仿真相關(guān)分析法相結(jié)合的方法；2000年胡志新等提出了分布式光纖布拉格光柵傳感器的油氣管道監(jiān)測系統(tǒng)；2002年崔中興等介紹了聲波檢漏法；2003年胡志新提出了基于Sagnac 光纖干涉儀原理的天然氣管道泄漏檢測系統(tǒng)理論模型；2003年潘緯等利用小波分析方法來分析信號的奇異性及奇異性位置,來檢測天然氣管線泄漏；2003年夏海波等提出了基于GPS 時(shí)間標(biāo)簽的管道泄漏定位方法；2004年白莉等提出了一致最大功效檢驗(yàn)探測泄漏信號；2004年吳海霞等運(yùn)用負(fù)壓波和質(zhì)量平衡原理,采用模糊算法和邏輯判斷法,利用壓力、流量和輸差三重機(jī)制實(shí)現(xiàn)了對原油管道的泄漏監(jiān)測及定位、原油滲漏監(jiān)測和報(bào)警；2004年倫淑嫻等利用自適應(yīng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的去噪方法可以提高壓力信號；2005年張紅兵等介紹了根據(jù)管道的瞬態(tài)數(shù)學(xué)模型，并應(yīng)用特征線法求解進(jìn)行不等溫輸氣管道泄漏監(jiān)測；2005年劉恩斌等研究了一種新型的基于瞬態(tài)模型的管道泄漏檢測方法,并對傳統(tǒng)的特征線法差分格式進(jìn)行了改進(jìn),將其應(yīng)用于對管道瞬態(tài)模型的求解；2005年朱曉星等提出了將仿射變換的思想應(yīng)用到基于瞬態(tài)壓力波的管道泄漏定位算法中；2005年白莉等等將擴(kuò)展卡爾曼濾波算法,應(yīng)用于海底管道泄漏監(jiān)測與定位；2006年白莉等利用多傳感器的信息融合思想,提出分布式檢測與決策融合方法進(jìn)行長距離海底管線泄漏監(jiān)測；2006年提出了一種基于Mach-Zehnder光纖干涉原理的新型分布式光纖檢漏測試技術(shù)。泄漏檢測技術(shù)方法

對于檢漏技術(shù)的分類，現(xiàn)在沒有統(tǒng)一的規(guī)定，根據(jù)檢測過程中所使用的測量手段不同，分為基于硬件和軟件的方法；根據(jù)測量分析的媒介不同可分為直接檢測法與間接檢測法；根據(jù)檢測過程中檢測裝置所處位置不同可分為內(nèi)部檢測法與外部檢測法；根據(jù)檢測對象的不同可分為檢測管壁狀況和檢測內(nèi)部流體狀態(tài)的方法。2.1 熱紅外成像

對于加熱輸送的液體管道，當(dāng)管道發(fā)生泄漏時(shí),土壤被泄漏的液體加熱后溫度上升，通過紅外輻射的不同來感知這種異常的溫度，將其與事先保存在計(jì)算機(jī)中的管道周圍土壤正常溫度分布圖進(jìn)行比較檢測泄漏。近年美國OIL TON公司開發(fā)出一種機(jī)載紅外檢測技術(shù)，由直升飛機(jī)攜帶一高精度紅外攝像機(jī)沿管道飛行，通過分析輸送物資與周圍土壤的細(xì)微溫差確定管道是否泄漏。這類方法不能對管線進(jìn)行連續(xù)檢測，因此發(fā)現(xiàn)泄漏的實(shí)時(shí)性差而且對管道的埋設(shè)深度有一定的限制,具有關(guān)資料介紹,當(dāng)直升機(jī)的飛行高度為300m時(shí),管道的埋設(shè)深度應(yīng)當(dāng)在6m之內(nèi)。2.2 探地雷達(dá)

探地雷達(dá)(GPR)將脈沖發(fā)射到地下介質(zhì)中，通過時(shí)域波形的處理和分析探知地下管道是否泄漏。當(dāng)管道內(nèi)的原油發(fā)生泄漏時(shí),管道周圍介質(zhì)的電性質(zhì)會發(fā)生變化,從而反射信號的時(shí)域波形也會發(fā)生變化,根據(jù)波形的變化就可以檢測到管道是否發(fā)生了泄漏。應(yīng)用探地雷達(dá)探測時(shí),物體必須有一定的體積,因此這種方法不適用于較細(xì)的管道。而且用探地雷達(dá)探測泄漏時(shí),與管道周圍的地質(zhì)特性有關(guān),地質(zhì)特性的突變對圖象有很大的影響,這也是應(yīng)用中的一個(gè)難點(diǎn)。2.3 氣體成像

在輸氣管道泄漏檢測中,氣體成像技術(shù)也是一個(gè)比較有效的方法。以前氣體成像的原理主要是根據(jù)背景吸收氣體成像和紅外輻射吸收技術(shù)。設(shè)備比較笨重,需要大型的激光器。近年來,開發(fā)了一種稱之為“紋影”的技術(shù),即采用空氣中光學(xué)折射成像原理檢漏。其設(shè)備輕巧、使用方便,還能提供有關(guān)泄漏量的指示。這種光學(xué)非侵入技術(shù)，可以遠(yuǎn)距離觀測漏失量為每分鐘僅為幾毫升的輕微泄漏。泄漏到大氣中的天然氣比周圍的空氣折射率高，天然氣泄漏使光線發(fā)生折射，在攝像機(jī)和照明條件下光柵之間的泄漏，使光線到達(dá)攝像機(jī)時(shí)產(chǎn)生位移。這樣肉眼見不到的天然氣泄漏就變成可視的紋影圖象并可拍攝下來。利用這種技術(shù)，氧氣和氮?dú)怆y于在空氣中成象，但烴類氣體、揮發(fā)性流體的蒸氣卻容易看到；氦氣、氫氣、含氯氟烴等密度大于或小于空氣的氣體都可成象。同樣紋影攝像機(jī)也能看到冷暖氣流和超聲沖擊波。紋影成象技術(shù)不僅能發(fā)現(xiàn)氣休泄漏而且能提供信息估算泄漏量。這種技術(shù)是地面成象系統(tǒng)，但檢測來自地下的天然氣泄漏也是可行的。2.4 傳感器法

隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展,人們已經(jīng)制造出對某種化學(xué)物質(zhì)特別敏感的傳感器,再借助于計(jì)算機(jī)和現(xiàn)代信號處理技術(shù)可以大大地提高檢測的靈敏度和精確度。(1)嗅覺傳感器 將嗅覺傳感器應(yīng)用于管道檢測還是一項(xiàng)不大成熟的技術(shù)。可以將嗅覺傳感器沿管道按一定的距離布置,組成傳感器網(wǎng)絡(luò)對管道進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。當(dāng)發(fā)生泄漏時(shí),對泄漏物質(zhì)非常敏感的嗅覺傳感器就會發(fā)出報(bào)警。(2)分布式光纖聲學(xué)傳感器

方法是利用Sagnac干涉儀測量泄漏所引起的聲輻射的相位變化來確定泄漏點(diǎn)的范圍，這種傳感器可以用于氣體或液體運(yùn)輸管道。這種方法是把光纖傳感器放在管道內(nèi)，通過接收到的泄漏液體或氣體的聲輻射，來確定泄漏和定位。由于是玻璃光纖，所以不會被分布沿線管道的高壓所影響，也不會影響管道內(nèi)液體的非傳導(dǎo)特性，而且光纖還不受腐蝕性化學(xué)物資的損害，壽命較長。在理論上，10km管道定位精度能達(dá)到±5m，反應(yīng)也較靈敏及時(shí)，但成本較高。2.5 探測球法

基于磁通、超聲、渦流、錄像等技術(shù)的探測球法是上世紀(jì)80年代末期發(fā)展起來的一項(xiàng)技術(shù)，將探測球沿管線內(nèi)進(jìn)行探測，利用超聲技術(shù)(“超聲豬”)或漏磁技術(shù)(“磁通豬”)采集大量數(shù)據(jù)，并進(jìn)行事后分析，以判斷管道是否有泄漏點(diǎn)。該方法檢測準(zhǔn)確、精度較高，缺點(diǎn)是探測只能間斷進(jìn)行，易發(fā)生堵塞、停運(yùn)的事故，而且造價(jià)較高。2.6 半滲透檢測管法

這種檢漏管埋設(shè)在管道上方，一旦氣體管道發(fā)生泄漏，安裝在檢測管一端的抽氣泵持續(xù)地從管內(nèi)抽氣，并進(jìn)入烴類檢測器，如檢測到油氣，則說明有泄漏發(fā)生。但這種方法安裝和維修費(fèi)用相對較高，另外，土壤中自然產(chǎn)生的氣體(如沼氣)可能會造成假指示，容易引起誤報(bào)警。美國謝夫隆管道公司在天然氣管道上安裝了這種檢測系統(tǒng)(LASP)。2.7 檢漏電纜法

檢漏電纜多用于液態(tài)烴類燃料的泄漏檢測。電纜與管道平行鋪設(shè)，當(dāng)泄漏的烴類物質(zhì)滲入電纜后，會引起電纜特性的變化。目前己研制的有滲透性電纜、油溶性電纜和碳?xì)浠衔锓植际絺鞲须娎|。這種方法能夠快速而準(zhǔn)確地檢測管道的微小滲漏及其滲漏位置，但其必須沿管道鋪設(shè)，施工不方便，且發(fā)生一次泄漏后，電纜受到污染，在以后的使用中極易造成信號混亂，影響檢測精度，如果重新更換電纜，將是一個(gè)不小的工程。2.8 GPS時(shí)間標(biāo)簽法

GPS(全球定位系統(tǒng))的基本定位原理是：衛(wèi)星不間斷地發(fā)送自身的星歷參數(shù)和時(shí)間信息，用戶接收到這些信息后，經(jīng)過計(jì)算求出接收機(jī)的三維位置，三維方向以及運(yùn)動速度和時(shí)間信息。采用GPS同步時(shí)間脈沖信號是在負(fù)壓波的基礎(chǔ)上強(qiáng)化各傳感器數(shù)據(jù)采集的信號同步關(guān)系，通過采樣頻率與時(shí)間標(biāo)簽的換算分別確定管道泄漏點(diǎn)上游和下游的泄漏負(fù)壓波的速度，然后利用泄漏點(diǎn)上下游檢測到的泄漏特征信號的時(shí)間標(biāo)簽差就可以確定管道泄漏的位置。采用GPS進(jìn)行同步采集數(shù)據(jù)，泄漏定位精度可達(dá)到總管線長度的1%之內(nèi)，比傳統(tǒng)方法精度提高近3倍。2.9 放射性示蹤劑檢測

放射性示蹤劑檢測是將放射性示蹤劑(如碘131)加到管道內(nèi), 隨輸送介質(zhì)一起流動, 遇到管道的泄漏處, 放射性示蹤劑便會從泄漏處漏到管道外面, 并附著于泥土中。示蹤劑檢漏儀放于管道內(nèi)部, 在輸送介質(zhì)的推動下行走。行走過程中, 指向管壁的多個(gè)傳感器可在3600 范圍內(nèi)隨時(shí)對管壁進(jìn)行監(jiān)測。經(jīng)過泄漏處時(shí), 示蹤劑檢漏儀便可感受到泄漏到管外的示蹤劑的放射性, 并記錄下來。根據(jù)記錄, 可確定管道的泄漏部位。這種方法對微量泄漏檢測的靈敏度很高。該方法優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高, 可監(jiān)測到百萬分之一數(shù)量級, 甚至十億分之一數(shù)量級,但是由于放射性示蹤劑對人身安全和生態(tài)環(huán)境的影響,因此如何選擇化學(xué)和生物穩(wěn)定性好、分析操作簡單、靈敏度高、無毒、應(yīng)用環(huán)境安全等特點(diǎn)的示蹤劑, 進(jìn)行示蹤監(jiān)測是亟待解決的問題。2.10 體積或質(zhì)量平衡法

管道在正常運(yùn)行狀態(tài)下，其輸入和輸出質(zhì)量應(yīng)該相等，泄漏必然產(chǎn)生量差。體積或質(zhì)量平衡法是最基本的泄漏探測方法，可靠性較高。但是管道泄漏定位算法對流量測量誤差十分敏感, 管道泄漏定位誤差為流量測量誤差的6-7 倍, 因此流量測量誤差的減小可顯著提高管道泄漏檢測定位精度。提高流量計(jì)精度是一種簡便可行的方法,北京大學(xué)的唐秀家教授于1996 年首次提出了采用三次樣條插值擬合腰輪流量計(jì)誤差流動曲線, 動態(tài)修正以腰輪流量計(jì)滑流量為主的計(jì)量誤差的方法。此方法能顯著提高管道泄漏檢測的靈敏度和泄漏精度。2.11 負(fù)壓波

當(dāng)管道發(fā)生泄漏事故時(shí), 在泄漏處立即有物質(zhì)損失, 并引起局部密度減小, 進(jìn)而造成壓力降低。由于管道中流體不能立即改變流速, 會在泄漏處和其任一端流體之間產(chǎn)生壓差。該壓差引起液流自上而下流至泄漏處附近的低壓區(qū)。該液流立即擠占因泄漏而引起密度及壓力減小的區(qū)域在臨近泄漏區(qū)域和其上、下游之間又產(chǎn)生新的壓差。泄漏時(shí)產(chǎn)生的減壓波就稱為負(fù)壓波。設(shè)置在泄漏點(diǎn)兩端的傳感器根據(jù)壓力信號的變化和泄漏產(chǎn)生的負(fù)壓波傳播到上下游的時(shí)間差，就可以確定泄漏位置。該方法靈敏準(zhǔn)確，無需建立管線的數(shù)學(xué)模型，原理簡單，適用性很強(qiáng)。但它要求泄漏的發(fā)生是快速突發(fā)性的，對微小緩慢泄漏不是很有效。基于負(fù)壓波的傳播理論, 提出了兩種定位方法：(1)設(shè)計(jì)了一種能夠快速捕捉負(fù)壓波前鋒到達(dá)壓力測量點(diǎn)的波形特征點(diǎn)的微分算法, 并基于此種算法進(jìn)行漏點(diǎn)定位；(2)將極性相關(guān)引入漏點(diǎn)定位技術(shù), 通過確定相關(guān)函數(shù)峰值點(diǎn)的方法, 進(jìn)行漏點(diǎn)定位。這兩種定位方法是對泄漏時(shí)的壓力時(shí)間序列分別從微分和積分, 從瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)兩方面進(jìn)行處理,提取特征值。這兩種方法配合使用, 相互參照, 能夠提高泄漏點(diǎn)定位的準(zhǔn)確度。

目前,負(fù)壓波法在我國輸油管道上進(jìn)行了多次試驗(yàn),取得了令人滿意的效果,但在輸氣管道上的試驗(yàn)并不多。有文獻(xiàn)指出,負(fù)壓波法完全適合于氣體管道的泄漏檢測, ICI 公司曾經(jīng)使用負(fù)壓波法在乙烯管道上進(jìn)行過成功的試驗(yàn)。使用壓力波法時(shí),應(yīng)當(dāng)選用只對負(fù)壓波敏感的壓力傳感器(因?yàn)樾孤┎粫a(chǎn)生正壓波),傳感器應(yīng)當(dāng)盡量靠近管道,而且要設(shè)定合適的閾值,這樣可以更好地抑制噪音。2.12 壓力點(diǎn)分析法(PPA)PPA較其它方法體現(xiàn)了許多優(yōu)點(diǎn)。該方法依靠分析由單一測點(diǎn)取得數(shù)據(jù), 極易實(shí)現(xiàn)。增添測點(diǎn)可改善性能, 但在技術(shù)上不是必需的。在站場或干線某位置上安裝一個(gè)壓力傳感器, 泄漏時(shí)漏點(diǎn)產(chǎn)生的負(fù)壓波向檢測點(diǎn)傳播, 引起該點(diǎn)壓力(或流量)變化, 分析比較檢測點(diǎn)數(shù)據(jù)與正常工況的數(shù)據(jù), 可檢測出泄漏。再由負(fù)壓波傳播速度和負(fù)壓波到達(dá)檢測點(diǎn)的時(shí)間可進(jìn)行漏點(diǎn)定位。PPA具有使用簡便、安裝迅速等特點(diǎn)。美國謝夫隆管道公司(CPL)將PPA法作為其管道數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)(SCADA)的一部分，試驗(yàn)結(jié)果表明，PPA具有優(yōu)良的檢漏性能，能在10min內(nèi)確定50gal/min的漏失。但壓力點(diǎn)分析法要求捕捉初漏的瞬間信息，所以不能檢測微滲。該方法使用于檢測氣體、液體和某些多相流管道，己廣泛應(yīng)用于各種距離和口徑的管道泄漏檢測。2.13 壓力梯度法

壓力梯度法是上世紀(jì)80年代末發(fā)展起來的一種技術(shù)，它的原理是：當(dāng)管道正常輸送時(shí)，站間管道的壓力坡降呈斜直線，當(dāng)發(fā)生泄漏時(shí)，漏點(diǎn)前后的壓力坡降呈折線狀，折點(diǎn)即為泄漏點(diǎn)，據(jù)此可算出實(shí)際泄漏位置。壓力梯度法只需要在管道兩端安裝壓力傳感器，簡單、直觀，不僅可以檢測泄漏，而且可確定泄漏點(diǎn)的位置。但因?yàn)楣艿涝趯?shí)際運(yùn)行中，沿線壓力梯度呈非線性分布，因此壓力梯度法的定位精度較差，而且儀表測量對定位結(jié)果有很大影響。所以壓力梯度法定位可以作為一個(gè)輔助手段與其它方法一起使用。2.14 小波變換法

小波變換即小波分析是20世紀(jì)80年代中期發(fā)展起來新的數(shù)學(xué)理論和方法，被稱為數(shù)學(xué)分析的“顯微鏡”，是一種良好的時(shí)頻分析工具。利用小波分析可以檢測信號的突變、去噪、提取系統(tǒng)波形特征、提取故障特征進(jìn)行故障分類和識別等。因此，可以利用小波變換檢測泄漏引發(fā)的壓力突降點(diǎn)并對其進(jìn)行消噪，以此檢測泄漏并提高檢測的精度。小波變換法的優(yōu)點(diǎn)是不需要管線的數(shù)學(xué)模型，對輸入信號的要求較低，計(jì)算量也不大，可以進(jìn)行在線實(shí)時(shí)泄漏檢測，克服噪聲能力強(qiáng)，是一種很有前途的泄漏檢測方法。但應(yīng)注意，此方法對山工況變化及泄漏引起的壓力突降難以識別，易產(chǎn)生誤報(bào)警。

2.15 互相關(guān)分析法

相關(guān)技術(shù)實(shí)質(zhì)是在時(shí)延域中考察兩個(gè)信號之間的相似性，包含自相關(guān)和互相關(guān)兩個(gè)內(nèi)容。油氣輸送管道管壁一般都是彈性體，流體發(fā)生泄漏時(shí)，流體受壓力噴射而誘發(fā)彈性波并沿管壁內(nèi)傳播。檢測管道某兩點(diǎn)處的彈性波信號，分析其互相關(guān)函數(shù),利用相關(guān)時(shí)延技術(shù)便可判定是否發(fā)生泄漏及泄漏的位置。相關(guān)檢漏技術(shù)是綜合振動、測試、信號處理等許多學(xué)科知識的高新技術(shù)。用互相關(guān)分析法檢漏和定位靈敏、準(zhǔn)確，只需檢測壓力信號，不需要數(shù)學(xué)模型，計(jì)算量小。但它對快速突發(fā)性的泄漏比較敏感，對泄漏速度慢、沒有明顯負(fù)壓波出現(xiàn)的泄漏很難奏效。2.16 基于瞬變流模型的檢漏法

文獻(xiàn)[18]介紹了一種基于瞬變流模型的檢漏方法。該方法根據(jù)擬穩(wěn)態(tài)流的假設(shè)，考慮了在瞬態(tài)條件下管道的流量變化和壓力分布。對一條假設(shè)天然氣管道的研究結(jié)果表明，即使是對于瞬態(tài)條件，該方法也比以往一些未考慮管道的流量變化和壓力分布的常規(guī)方法更準(zhǔn)確地確定管道的泄漏點(diǎn)。這種方法也能應(yīng)用于設(shè)有能引起管道流量分布突變的配氣站的管道系統(tǒng)。

瞬態(tài)模型法主要針對動態(tài)檢測泄漏,瞬時(shí)模擬管道運(yùn)行工況,它可以提供確定管道存儲量變化的數(shù)據(jù),為流量平衡法提供參考量。使用管道瞬變模型法的關(guān)鍵在于建立比較準(zhǔn)確的管道流體實(shí)時(shí)模型,以可測量的參數(shù)作為邊界條件,對管道內(nèi)的壓力和流量等參數(shù)進(jìn)行估計(jì)。當(dāng)計(jì)算結(jié)果的偏差超過給定值時(shí),即發(fā)出泄漏報(bào)警。2.17 應(yīng)力波法

管線由于腐蝕、人為打孔原因破裂時(shí)，會產(chǎn)生一個(gè)高頻的振動噪聲，該噪聲以應(yīng)力波的形式沿管壁傳播，強(qiáng)度隨距離按指數(shù)規(guī)律衰減。在管道上安裝對泄漏噪聲敏感的傳感器，通過分析管道應(yīng)力波信號功率譜的變化，即可檢測出流體的泄漏。由于影響管道應(yīng)力波傳播的因素很多，在實(shí)際中很難用解析的方法準(zhǔn)確描述出管道振動。有人提出使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)管道正常信號與泄漏信號，進(jìn)而對管道的泄漏進(jìn)行判斷。

2.18 基于狀態(tài)估計(jì)的方法

該方法根據(jù)質(zhì)量平衡方程、動量平衡方程、能量平衡方程及狀態(tài)方程等機(jī)理建模。得到一個(gè)非線性的分布式參數(shù)系統(tǒng)模型, 通常可采用差分法或特征線法等方法將其線性化。設(shè)計(jì)狀態(tài)估計(jì)器對系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行估計(jì),將估計(jì)值作為泄漏檢測的依據(jù),這就是基于狀態(tài)估計(jì)的方法的基本原理。其中估計(jì)器可以是觀測器,也可以是Kalman 濾波器。根據(jù)建立模型的方法,這類方法可分為不包含故障的模型法和包含故障的模型法。

①不包含故障的模型法。不包含故障的模型法的基本思路是,建立管道模型并設(shè)計(jì)估計(jì)器,模型中不含有泄漏的信息。當(dāng)泄漏發(fā)生時(shí),模型估計(jì)值與實(shí)際測量值將會產(chǎn)生殘差,可用殘差信號來進(jìn)行檢測定位。當(dāng)泄漏量大時(shí),該方法不可行。另外,該方法需要設(shè)置流量計(jì),而且對于氣體管道,檢測和定位的響應(yīng)時(shí)間太慢。②包含故障的模型法。包含故障的模型法的基本思路是,建立管道模型時(shí)預(yù)先假設(shè)管道有幾處指定的位置發(fā)生了泄漏, 通過對系統(tǒng)的狀態(tài)估計(jì)得到這幾個(gè)預(yù)先假設(shè)的泄漏點(diǎn)的泄漏量估計(jì)值, 運(yùn)用適當(dāng)?shù)呐袆e準(zhǔn)則便可進(jìn)行泄漏檢測和定位。該方法在長90 km、內(nèi)徑785 mm 的氣體管道上,在80 min 內(nèi)可檢測出2 %的泄漏量,并在100min 內(nèi)可完成定位,定位精度比較高。但當(dāng)實(shí)際泄漏點(diǎn)不處于指定泄漏點(diǎn)之間時(shí),定位公式將無法使用。對于氣體管道,檢測速度相對較慢,仍需設(shè)置流量計(jì)。

2.19 基于系統(tǒng)辨識的方法

通過系統(tǒng)辨識來建立模型是工業(yè)上經(jīng)常使用的方法,與基于估計(jì)器的方法相比,具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)和更加精確等優(yōu)點(diǎn),管道的模型也可以通過系統(tǒng)辨識的方法來得到。目前,采用的方法是在管道系統(tǒng)上施加M 序列信號,采用線性ARMA 模型結(jié)構(gòu)增加某些非線性項(xiàng)來構(gòu)成管道的模型結(jié)構(gòu),采用辨識的方法來求解模型參數(shù),并用與估計(jì)器方法類似的原理進(jìn)行檢漏和定位。

為了對管道的泄漏進(jìn)行檢測,可以對根據(jù)管道實(shí)際情況建立“故障靈敏模型”及“無故障模型”進(jìn)行對比和計(jì)算。系統(tǒng)辨識法的局限性與不包含故障的模型法類似。基于模型法的一個(gè)共同的問題在于,檢測管道泄漏時(shí)的響應(yīng)時(shí)間慢,特別是對于氣體管道。這是由于氣體的動態(tài)特性變化比較緩慢,實(shí)際測量信號的采樣時(shí)間比較長的緣故。另外,基于模型的方法無一例外,都要采用實(shí)際測量的流量信號,由于流量計(jì)價(jià)格昂貴,維護(hù)起來比較困難,因此,我國多數(shù)管道沒有安裝,而且受流量測量時(shí)流體成分、溫度以及壓力等參數(shù)變化的影響,測量的準(zhǔn)確度比較低。2.20 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法

由于有關(guān)管道泄漏的未知因素很多,采用常規(guī)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行描述存在較大困難,用于泄漏檢測時(shí),常因誤差很大或易漏報(bào)誤報(bào)而不能用于工業(yè)現(xiàn)場。基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)檢測管道泄漏的方法,不同于已有的基于管道準(zhǔn)確流動模型描述的泄漏檢測法,能夠運(yùn)用自適應(yīng)能力學(xué)習(xí)管道的各種工況,對管道運(yùn)行狀況進(jìn)行分類識別,是一種基于經(jīng)驗(yàn)的類似人類的認(rèn)知過程的方法。試驗(yàn)證明這種方法是十分靈敏和有效的。理論分析和實(shí)踐表明,這種檢漏方法能夠迅速準(zhǔn)確預(yù)報(bào)出管道運(yùn)行情況,檢測管道運(yùn)行故障并且有較強(qiáng)的抗惡劣環(huán)境和抗噪聲干擾的能力。泄漏引發(fā)應(yīng)力波適當(dāng)?shù)奶卣魈崛≈笜?biāo)能顯著提高神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)算速度?；谏窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)計(jì)算研制的管道泄漏檢測儀器簡潔實(shí)用,能適應(yīng)復(fù)雜工業(yè)現(xiàn)場。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)檢測方法可推廣應(yīng)用到管道堵塞、積砂、積蠟、變形等多種故障的檢測中,對于管網(wǎng)故障診斷有廣泛的應(yīng)用前景。2.21 統(tǒng)計(jì)檢漏法

該方法采用一種“順序概率測試”(SequentialProbability Ratio Test)假設(shè)檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)分析方法,從實(shí)際測量到的流量和壓力信號中實(shí)時(shí)計(jì)算泄漏發(fā)生的置信概率。在實(shí)際統(tǒng)計(jì)上,輸入和輸出的質(zhì)量流通過流量變化(Inventory Variation)來平衡。在輸入的流量和壓力均值與輸出的流量和壓力均值之間會有一定的偏差,但大多數(shù)偏差在可以接受的范圍之內(nèi),只有一小部分偏差是真正的異常。通過計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差和檢驗(yàn)零假設(shè),對偏差的顯著性進(jìn)行檢驗(yàn),來判斷是否出現(xiàn)故障。泄漏發(fā)生后,采用一種最小二乘算法進(jìn)行定位。2.22 水力坡降線法 水力坡降線法的技術(shù)不太復(fù)雜。這種方法是根據(jù)上游站和下游站的流量等參數(shù), 計(jì)算出相應(yīng)的水力坡降, 然后分別按上游站出站壓力和下游站進(jìn)站壓力作圖, 其交點(diǎn)就是理想的泄漏點(diǎn)。但是這種方法要求準(zhǔn)確測出管道的流量、壓力和溫度值。對于間距長達(dá)幾十或百公里的長輸管道, 由儀表精度造成的誤差可能使泄漏點(diǎn)偏移幾公里到幾十公里, 甚至更遠(yuǎn), 給尋找實(shí)際泄漏點(diǎn)帶來困難。因此,應(yīng)用水力坡降線法尋找長輸管道泄漏點(diǎn)時(shí)應(yīng)考慮儀表精度的影響。壓力表、溫度計(jì)和流量計(jì)等的精度對泄漏點(diǎn)的判定都有直接關(guān)系。把上、下游站這3種儀表的最大和最小兩種極端情況按照排列組合方式, 可以構(gòu)成64 種組合, 其中有2 種組合決定泄漏區(qū)間的上、下游極端點(diǎn)。目前這種方法較少采用。檢漏方法性能指標(biāo) 3.1 泄漏檢測性能指標(biāo)

一個(gè)高效可靠的管道泄漏檢測與定位系統(tǒng)，必須在微小的泄漏發(fā)生時(shí)，在最短的時(shí)間內(nèi)，正確地報(bào)警，準(zhǔn)確地指出泄漏位置，并較好地估計(jì)出泄漏量，而且對工況的變化適應(yīng)性要強(qiáng)，也即泄漏檢測與定位系統(tǒng)誤報(bào)率、漏報(bào)率低，魯棒性強(qiáng)，當(dāng)然還應(yīng)便于維護(hù)。歸結(jié)起來可分為:靈敏性、定位精度、響應(yīng)時(shí)間、誤報(bào)率、評估能力、適應(yīng)能力、有效性、維護(hù)要求、費(fèi)用。3.2 診斷性能指標(biāo)

1)正常工序操作和泄漏的分離能力:是指對正常的起/ 停泵、調(diào)閥、倒罐等情況和管道泄漏情況的區(qū)分能力。這種區(qū)分能力越強(qiáng),誤報(bào)率越低。

2)泄漏辨識的準(zhǔn)確性:指泄漏檢測系統(tǒng)對泄漏的大小及其時(shí)變特性的估計(jì)的準(zhǔn)確程度。對于泄漏時(shí)變特性的準(zhǔn)確估計(jì),不僅可識別泄漏的程度,而且可對老化、腐蝕的管道進(jìn)行預(yù)測并給出一個(gè)合理的處理方法。3.3 綜合性能指標(biāo)

1)魯棒性:指泄漏診斷系統(tǒng)在存有噪聲、干擾、建模誤差等情況下正確完成泄漏診斷的任務(wù),同時(shí)保證滿意的誤報(bào)率和漏報(bào)率的能力。診斷系統(tǒng)魯棒性越強(qiáng),可靠性就越高。

2)自適應(yīng)能力:指診斷系統(tǒng)對于變化的診斷對象具有自適應(yīng)能力,并且能夠充分利用由于變化產(chǎn)生的新的信息來改善自身。

在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中,首先要正確分析工況條件及最終性能要求,明確各性能要求的主次關(guān)系,然后從眾多的泄漏檢測方法中進(jìn)行分析,經(jīng)過適當(dāng)權(quán)衡和取舍,最后選定最優(yōu)解決方案。4 存在問題及發(fā)展趨勢

長輸管道的泄漏檢測與定位具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義,盡管已經(jīng)取得很大的進(jìn)步,工程實(shí)踐中已得到應(yīng)用,取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益,同時(shí)也暴露了許多尚需解決的問題。例如長輸管道的小泄漏檢測和定位仍是重點(diǎn)攻克問題；如何增強(qiáng)泄漏檢測和定位系統(tǒng)的自適應(yīng)能力和自學(xué)習(xí)能力；如何將多種方法有機(jī)的結(jié)合起來進(jìn)行綜合診斷,發(fā)揮各自的優(yōu)勢,從而提高整個(gè)系統(tǒng)的綜合診斷性能；如何有效解決長輸管道的非線性分布參數(shù)的時(shí)間滯后問題等。

目前的泄漏檢測和定位手段是多學(xué)科多技術(shù)的集成,特別是隨著傳感器技術(shù)、模式識別技術(shù)、通信技術(shù)、信號處理技術(shù)和模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)、粗糙集理論等人工智能技術(shù)等發(fā)展,為泄漏檢測定位方法帶來了新的活力,可對諸如流量、壓力、溫度、密度、粘度等管道和流體信息進(jìn)行采集和處理,通過建立數(shù)學(xué)模型或通過信號處理,或通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模式分類，或通過模糊理論對檢測區(qū)域或信號進(jìn)行模糊劃分,利用粗糙集理論簡約模糊規(guī)則,從而提取故障特征等基于知識的方法進(jìn)行檢測和定位。將建立管道的數(shù)學(xué)模型和某種信號處理方法相結(jié)合、將管外檢測技術(shù)和管內(nèi)檢測技術(shù)相結(jié)合、將智能方法引入檢測和定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能檢測、機(jī)器人檢測和定位等是一研究方向。

第四篇：管道防腐技術(shù)在油氣儲運(yùn)中的全程控制與應(yīng)用分析

管道防腐技術(shù)在油氣儲運(yùn)中的全程控制與應(yīng)用分析

[摘要]油氣運(yùn)輸主要依靠管道運(yùn)輸系統(tǒng)，影響管道運(yùn)輸安全的主要因素是管道腐蝕，其中防腐層失效、油氣成分、溫度等都與管道腐蝕相關(guān)，因此需要采取科學(xué)的防腐技術(shù)，確保管道系?y的安全性。本文對管道腐蝕問題進(jìn)行了簡單分析，然后對防腐工程的質(zhì)量控制、防腐技術(shù)在油氣儲運(yùn)中的應(yīng)用進(jìn)行了論述，希望能引起相關(guān)人士的關(guān)注。

[關(guān)鍵詞]管道防腐技術(shù)；油氣儲運(yùn)；全程控制；應(yīng)用分析

中圖分類號：TE988.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）17-0051-01

導(dǎo)言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，各行業(yè)對能源的需求將不斷增加。油氣能源分布和需求區(qū)域存在很大不平衡性，這就需要建設(shè)更加完善的油氣儲運(yùn)系統(tǒng)，確保油氣運(yùn)輸?shù)陌踩院蜁惩ㄐ?。管道運(yùn)輸是油氣運(yùn)輸?shù)闹饕问?，而腐蝕是影響管道安全的主要問題，要解決該問題，需要對管道周邊環(huán)境進(jìn)行認(rèn)真勘測，編制合理的施工工藝，嚴(yán)格控制工程質(zhì)量，確保防腐工程的有效性，保障油氣能源的安全運(yùn)輸。

油氣儲運(yùn)中管道問題現(xiàn)狀分析

目前儲運(yùn)輸送管道主要的問題包括設(shè)備本身的問題和外部環(huán)境的問題，有關(guān)部門要對兩方面進(jìn)行全方位的研究和整改。

2.1 內(nèi)部問題

在儲運(yùn)過程中，最直接的使用媒介就是基礎(chǔ)管道，其產(chǎn)生銹蝕的基本原因就在于管道表面原有的防腐蝕涂層失效，沒有繼續(xù)產(chǎn)生基本的保護(hù)作用。因?yàn)楣艿朗褂靡欢螘r(shí)間后，由于各種因素影響了管道原有的性能，基本的防腐涂層和實(shí)體管道產(chǎn)生了分離，涂層沒有從根本上保證管道免受空氣、水等基本物質(zhì)的侵蝕，形成管道腐蝕的情況。另外，還有基本油氣的問題。我國儲運(yùn)過程中的油氣不盡相同，由于不同油氣的基本組成不同，導(dǎo)致其基本的性質(zhì)有所差異，對管道產(chǎn)生的侵蝕作用也具有不可控性。在實(shí)際運(yùn)輸過程中，大氣中的二氧化碳經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)會生成具有一定酸性的物質(zhì)。不僅助推了管道的侵蝕，還由于碳酸的電化學(xué)特質(zhì)，形成的離子會對基本的金屬物質(zhì)產(chǎn)生不同程度的破壞，造成管道內(nèi)壁的銹蝕。除了二氧化碳以外的很多氣體還有不同程度的化學(xué)分解和合成，這就造成了油氣對儲運(yùn)管道的必然侵蝕，如果沒有有效可行的辦法，腐蝕的程度只會越來越惡化。

2.2 外部問題

隨著我國油氣輸送行業(yè)的壯大，輸送管道的鋪設(shè)面積也越來越大，并且周邊的基礎(chǔ)設(shè)施和環(huán)境具有一定的地域差異，對管道也會產(chǎn)生不同程度的影響。另外，油氣儲運(yùn)工程是一項(xiàng)十分繁雜綜合的項(xiàng)目，對于工程質(zhì)量的監(jiān)督力度如果沒有嚴(yán)格提升的話，中間可能出現(xiàn)的問題會更多。整體工程施工前，是否對實(shí)際的管道鋪設(shè)地質(zhì)進(jìn)行排查，是否對整體施工設(shè)計(jì)進(jìn)行監(jiān)管，是否對基本的施工材料進(jìn)行驗(yàn)收，這些問題都亟待解決。在施工過程中，各要素的監(jiān)管疏松也不利于儲運(yùn)管道的維護(hù)和管理。此外，油氣的儲運(yùn)設(shè)備深埋在底下的部分會受到土壤的侵蝕，土壤中的基本微生物以及水分也會對管道造成一定的影響；而曝露在外面的部分會受到基本溫度的影響。無論是內(nèi)部還是外部的影響，都會對儲運(yùn)管道造成腐蝕，因此需要給予必要的重視。

強(qiáng)化油氣儲運(yùn)中管道防腐技術(shù)的策略

關(guān)于油氣運(yùn)輸管道腐蝕防控技術(shù)的強(qiáng)化工作中，應(yīng)該提高相關(guān)部門負(fù)責(zé)人或管理人員對油氣運(yùn)輸管道腐蝕情況的認(rèn)知，增強(qiáng)油氣運(yùn)輸管道防腐工作的重視程度，從而制定相關(guān)的策略與方法，降低油氣儲運(yùn)管道腐蝕問題對油氣運(yùn)輸業(yè)帶來的損害。

3.1 從材料的源頭，對油氣運(yùn)輸管道的質(zhì)量進(jìn)行有效的控制

油氣運(yùn)輸管道的質(zhì)量不僅關(guān)系到整個(gè)油氣運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展，也關(guān)系到廣大人民群眾的實(shí)際生活。因此，在油氣運(yùn)輸管道工程項(xiàng)目正式開工以前，要本著嚴(yán)格認(rèn)真的態(tài)度，對到廠的全部材料，尤其是防腐材料的質(zhì)量確認(rèn)工作，要確保防腐材料能夠達(dá)到工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)當(dāng)中的標(biāo)準(zhǔn)水平，沒有達(dá)到要求的材料則給予返廠處理，面對激烈的市場競爭以及油氣儲運(yùn)管道腐蝕對管道運(yùn)輸事業(yè)產(chǎn)生的影響，務(wù)必要確保防腐材料的質(zhì)量達(dá)標(biāo)，為今后的施工打好基礎(chǔ)。此外，在實(shí)際的施工過程中，要勤于檢查，加強(qiáng)管道工程施工的監(jiān)管力度。在安裝與施工的過程中，必須要按照油氣輸送管道的工序流程來進(jìn)行，以免對管道內(nèi)壁或者外壁造成損傷。為了確保油氣運(yùn)輸管道防腐層的質(zhì)量與完整度，可以對檢查中存在的漏洞以及安全隱患進(jìn)行準(zhǔn)確的標(biāo)記，最后將這些隱患與漏洞進(jìn)行整理，并將其報(bào)予上級有關(guān)部門，請求上級部門派遣相關(guān)技術(shù)人員盡快對安全隱患進(jìn)行排除，對于存在腐化漏洞的位置要盡快展開搶修，以免造成油氣資源的浪費(fèi)。對于油氣運(yùn)輸管道補(bǔ)口處的防腐層處理，可以使用剝離測驗(yàn)法對其進(jìn)行檢查，確保油氣輸送管道的整體在基礎(chǔ)組合焊接前能夠始終保持完整與安全。在對防腐層存在問題的部分進(jìn)行修補(bǔ)時(shí)，要使用細(xì)致化的操作工藝，在修補(bǔ)施工完成后，要對修補(bǔ)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)收，并檢查周圍是否還存在其他的問題，以便一次性處理完畢。此外，要特別注意油氣運(yùn)輸管道工程項(xiàng)目施工結(jié)束后的回填工作，管道回填工作是最容易導(dǎo)致管道防腐層發(fā)生脫落的環(huán)節(jié)，如果在回填的過程中，施工人員未按照相關(guān)工作流程進(jìn)行回填，極有可能導(dǎo)致管道防腐涂層破損，使油氣運(yùn)輸管道失去防腐涂層的保護(hù)而出現(xiàn)損壞。為了有效的做好管道回填工作，避免此類事件的發(fā)生，在回填以前，應(yīng)該對現(xiàn)場的環(huán)境進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼?，確?？拥赖钠秸?。然后，將管道鋪放的步驟進(jìn)行分解，并加強(qiáng)對各個(gè)步驟的監(jiān)督與管理，從而確保管道鋪放的全部過程在監(jiān)督和管理下完成，使管道回填的質(zhì)量得到了有效的保障。

3.2 強(qiáng)化油氣儲運(yùn)管道整體涂層防腐技術(shù)

隨著科技不斷發(fā)展，許多傳統(tǒng)工藝為了適應(yīng)科技時(shí)代的需求進(jìn)行了技術(shù)革命，油氣運(yùn)輸管道的防腐技術(shù)作為保證油氣運(yùn)輸管道正常運(yùn)行的關(guān)鍵性技術(shù)，在現(xiàn)代科技的推動下，逐漸走上了技術(shù)強(qiáng)化與更新的道路。以我國目前科技水平來看，熔接環(huán)氧技術(shù)與聚乙烯防腐技術(shù)是應(yīng)用較廣的兩大現(xiàn)代化防腐技術(shù)。例如：西氣東輸工程，便是使用了聚乙烯防腐技術(shù)對管道進(jìn)行了相應(yīng)的防腐處理，并在實(shí)際的使用過程中，取得了較為理想的效果。除此之外，化學(xué)涂層技術(shù)在現(xiàn)階段雖然沒有成為管道防腐涂層技術(shù)的主流，但隨著時(shí)代發(fā)展，也逐漸步入了更多人的視野。通過對化學(xué)中電化學(xué)腐蝕原理的運(yùn)用，通過犧牲電極中的陽極來保證陰極的金屬管道不受腐蝕。

結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，各行業(yè)對能源的需求將不斷增加。油氣能源分布和需求區(qū)域存在很大不平衡性，這就需要建設(shè)更加完善的油氣儲運(yùn)系統(tǒng)，確保油氣運(yùn)輸?shù)陌踩院蜁惩ㄐ?。管道運(yùn)輸是油氣運(yùn)輸?shù)闹饕问剑g是影響管道安全的主要問題，要解決該問題，需要對管道周邊環(huán)境進(jìn)行認(rèn)真勘測，編制合理的施工工藝，嚴(yán)格控制工程質(zhì)量，確保防腐工程的有效性，保障油氣能源的安全運(yùn)輸。

參考文獻(xiàn)

[1] 王琴，李爽，位陳冬，李志平.油氣運(yùn)輸管道中腐蝕問題及防護(hù)措施分析[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2016，36（13）：92-93.[2] 高娟.油氣儲運(yùn)管道防腐技術(shù)現(xiàn)狀與研究進(jìn)展探討[J].石油和化工設(shè)備，2016，19（03）：58-60.[3] 李青.油氣儲運(yùn)中的管道防腐問題探討[J].石化技術(shù)，2015，22（02）：5.[4] 周良棟，孫建波.油氣儲運(yùn)中的管道防腐問題分析[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2013，33（16）：110.

第五篇：管道泄漏檢測技術(shù)在合水油田中的應(yīng)用（xiexiebang推薦）

管道泄漏檢測技術(shù)在合水油田中的應(yīng)用

摘 要： 本文對管道泄漏檢測方法進(jìn)行了綜述，介紹了“負(fù)壓波法”和“輸量平衡法”互補(bǔ)型管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)及受限條件。

關(guān)鍵詞：管道泄漏 負(fù)壓波法 管道輸量平衡法

一、序言

管道作為石油化工領(lǐng)域輸送流體的最基本單元。與車輛拉運(yùn)相比，無論從降低成本、提高安全性等方面都有較明顯的優(yōu)勢。合水油田作為即將挺近百萬噸油田隊(duì)列的一員，原油輸送必不可少，但是由于各種外界環(huán)境及人為因素導(dǎo)致管道經(jīng)常遭受破壞，給國家財(cái)產(chǎn)造成很大的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)對環(huán)境的污染也是不可估量的。管道泄漏檢測定位技術(shù)的應(yīng)用顯得尤為重要。

二、管道泄漏監(jiān)測方法綜述

1.預(yù)警型管道泄漏監(jiān)測報(bào)警定位系統(tǒng)

光纖振動傳感器檢測技術(shù)是沿管線埋設(shè)測震光纖來監(jiān)測距離檢測光纖一定范圍內(nèi)的振動，通過建立各種振動特征庫可以識別“振動”產(chǎn)生的原因與類型，對有可能威脅或正在輸油管線的情況產(chǎn)生預(yù)警并定位，顯然可以防患于未然。但由于測震光纖要求靈敏，所以不適于加“鎧”，而無“鎧”光纖自身的安全性大幅度降低；只適用于新鋪設(shè)的管線，否則施工成本太高；需要比較完備的適用性好的“特征庫”支持，且即便如此誤報(bào)也是在所難免的，因此目前應(yīng)用較少。

振動聲波監(jiān)測法其基本原理是沿管線埋設(shè)若干“測震”傳感器，形成虛擬防線，實(shí)時(shí)監(jiān)測管線及周邊的振動聲波，以此判斷是否有人在管線上實(shí)施破壞行為。很顯然，它也能起到防患于未然的作用。但其“測震”傳感器需要每隔幾百米到幾千米就埋設(shè)一個(gè)，野外設(shè)備的施工、供電、通信和本身的安全維護(hù)與管理維護(hù)等的難度也是顯而易見的。另外它需要一個(gè)涵蓋盡可能寬的“聲源特征庫”來支持，否則“誤報(bào)”“漏報(bào)”在所難免。昂貴的造價(jià)和野外維護(hù)管理難度限制了它應(yīng)用。

2.報(bào)警型管道泄漏監(jiān)測報(bào)警定位系統(tǒng)

報(bào)警型以“管道瞬變模型法”、“負(fù)壓波法”、“管道輸量平衡法”、“振動聲波監(jiān)測法”應(yīng)用最多。

管道瞬變模型法是根據(jù)管道質(zhì)量平衡原理，計(jì)算水利瞬變效應(yīng)，建立數(shù)學(xué)模型，在計(jì)算機(jī)上實(shí)時(shí)運(yùn)算，理論上可以準(zhǔn)確定位。但由于管道的摩阻、流體的溫降梯度等不可能是完全線性的，所以判斷泄漏定位也就打了折扣。另外對壓力、流量、溫度等參數(shù)采集缺一不可，這對于某些不具備條件的管線就不適用，因而在一定程度上也限制了它的推廣。

管道輸量平衡法（簡稱輸量平衡法）根據(jù)質(zhì)量守恒定理，同一期間流進(jìn)和流出管道的油品的質(zhì)量應(yīng)當(dāng)相等。在管道兩端安裝流量計(jì)，實(shí)時(shí)監(jiān)測比對兩端流量，可以判斷有無泄漏發(fā)生。由于某些管線沒有流量計(jì)也不具備安裝流量計(jì)的條件，其應(yīng)用也受到了很大的限制。

泄漏聲波檢測法也叫音波檢測法其基本原理是檢測泄漏時(shí)產(chǎn)生的“泄漏聲波”。聲波檢測法就是檢測沿著管道內(nèi)的液體傳播低頻波，來判斷泄漏和定位的。由于“泄漏聲波”很微弱，需要特殊的聲波傳感器，目前可以做到的最大檢測距離是15km，具有了一定實(shí)用價(jià)值，是一種非常有前途的泄漏檢測預(yù)定位方法。但其造價(jià)過高限制了它的應(yīng)用與推廣。

負(fù)壓波法也叫水擊波報(bào)警法。負(fù)壓波法因其所需參數(shù)可多可少，能夠根據(jù)已有的工藝流程取舍，施工、管理比較方便，對不同管網(wǎng)的適應(yīng)性較強(qiáng)。這種簡單實(shí)用特點(diǎn)，已經(jīng)使其成為目前應(yīng)用最為成功最為廣泛的一種管道泄漏監(jiān)測的方法。負(fù)壓波信號被分別設(shè)在管道起點(diǎn)和末點(diǎn)的壓力變送器捕獲。泄漏位置的不同，兩端變送器響應(yīng)的時(shí)間差也不同，因此可以確定泄漏點(diǎn)的距離。

三、“負(fù)壓波法”和“輸量平衡法”互補(bǔ)型管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)

“負(fù)壓波法”和“輸量平衡法”二者結(jié)合形成了優(yōu)勢互補(bǔ)，不但極大地提高了泄漏監(jiān)測的準(zhǔn)確率，而且一個(gè)測壓點(diǎn)不需要再安裝兩臺壓力變送器了，從而使輸油管到泄漏報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)用更加靈活方便了。合水油區(qū)管道泄漏檢測均采用此方法，以下對此方法進(jìn)行簡單介紹和總結(jié)使用中存在的問題。

1.系統(tǒng)構(gòu)成

“負(fù)壓波法”和“輸量平衡法”互補(bǔ)型管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。該系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集預(yù)處理系統(tǒng)、遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)、監(jiān)視分析與管理系統(tǒng)三大部分組成。

2.“負(fù)壓波法”和“輸量平衡法”互補(bǔ)型管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

“負(fù)壓波法”在判斷有無泄漏發(fā)生時(shí)，可能因?yàn)槟承┱緝?nèi)操作引起的非泄漏“壓力下降”導(dǎo)致發(fā)生頻繁的無意義報(bào)警，從而影響定位的準(zhǔn)確性，更容易造成“狼來了”的惡性后果；“輸量平衡法”的引入使得問題得到有效解決，因此，二者結(jié)合后，形成了優(yōu)勢互補(bǔ)，可以極大地提高泄漏監(jiān)測的準(zhǔn)確率，而且不需要安裝兩臺壓變，從而使其應(yīng)用更加靈活方便。此方法不僅屏蔽了站內(nèi)某些操作引起的壓力下降，而且可以輕而易舉地判斷出是否發(fā)生了泄漏。為生產(chǎn)帶來很大方便。

四、應(yīng)用情況分析

管道泄漏檢測系統(tǒng)在合水油田的應(yīng)用，降低了工人的勞動強(qiáng)度，提高了工作效率，減少了原油輸送過程中打空盜油及原油泄漏事件的發(fā)生。通過近4年的應(yīng)用，該系統(tǒng)在對泄漏事件及管線打眼事件能夠準(zhǔn)確檢測并報(bào)警提示，為生產(chǎn)帶來很大幫助，減少了經(jīng)濟(jì)損失及對環(huán)境的污染。為了保證系統(tǒng)的高精度，在應(yīng)用過程中還需注意以下幾方面。

1.關(guān)于信號干擾與識別

在理想的信號狀態(tài)下，要識別“負(fù)壓力波”信號并不困難。但在實(shí)際生產(chǎn)中，信號中的電磁干擾等會造成壓力下降的假象，加大了真正“泄漏壓力波”的識別難度。系統(tǒng)具有準(zhǔn)確的識別能力外，還需要有良好的抗電磁干擾能力。

要做到這一點(diǎn)首先要合理選擇前端數(shù)據(jù)采集部分的硬件，采取良好的隔離和抗干擾措施，盡量減小電干擾對原始數(shù)據(jù)的影響。對于因工藝流程等引起的固有壓力波動，理論上可以采用各種波形變換手段對采集到的信號波形進(jìn)行變形分析處理。如：均值濾波、中值濾波、小波變換等。這需要根據(jù)管道的工況條件合理運(yùn)用，才能起到有效的作用。

2.關(guān)于多分支復(fù)雜管網(wǎng)

輸油管線大多不是一進(jìn)一出簡單管段，多是中間有一個(gè)或幾個(gè)插入分支構(gòu)成的復(fù)雜管網(wǎng)，這無疑給泄漏監(jiān)測帶來了很大的難度。一般說來，對于多分支管網(wǎng)，最好能在每個(gè)插輸點(diǎn)安裝采集裝置，否則“管道輸量平衡法”將失去有效的依據(jù)，無法把中間站的“減壓操作”與確實(shí)發(fā)生的“泄漏” 區(qū)分開來。

3.關(guān)于多翻越管線

當(dāng)管線穿越山梁溝壑，落差大時(shí)，就有可能形成半管油的充不滿現(xiàn)象，阻斷了壓力波的傳遞途徑，系統(tǒng)也就無法對泄漏進(jìn)行定位。所以對于穿越山區(qū)的輸油管線必須合理選擇監(jiān)測點(diǎn)并合理調(diào)整輸油參數(shù)，必要時(shí)可以適當(dāng)節(jié)流。

4.關(guān)于報(bào)警和定位模式

采用 “自動報(bào)警定位+人工核實(shí)”的模式是比較切合實(shí)際的，且此模式也必須在工況條件比較好的管線上運(yùn)用才有一定的意義。因?yàn)檫@樣可以充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢，有效地避免誤報(bào)。倘若系統(tǒng)沒有“人工手動核實(shí)”功能，一旦“自動報(bào)警定位”出現(xiàn)偏差，將無法作進(jìn)一步的分析判斷，有可能造成一些假象，引起不必要損失。

作者簡介：楊柳，（1986年―）女，漢族，學(xué)歷本科，于2009年畢業(yè)于西安石油大學(xué)（西安）自動化專業(yè)，在長慶油田分公司超低滲透油藏第一項(xiàng)目部從事數(shù)字化管理工作，助理工程師。