输油管道泄漏检测技术

输油管道泄漏检测技术（共11篇）

输油管道泄漏检测技术 篇1

随着经济建设的日益推进, 管道运输用途越来越广, 作用越来越大, 对社会经济建设的影响越来越重要, 在此过程中, 由于一系列外部因素, 导致的管道泄漏问题, 严重威胁了人们日常的生命财产安全, 不利于环境保护, 以及国家经济建设的可持续发展。为了确保管道建设的安全运行, 需要研究更加具有可靠性、准确性的泄漏检测技术, 以促进管道运输运行的安全。

1 关于输油管道泄露检测及定位的性能评价

进行严格的输油管道泄漏技术检验工作, 能够有效预防管道泄漏, 有利于避免管道泄漏带来危害, 减少日常的经济损失, 有利于保护环境。对于日常输油管道泄漏的检测技术工作开展, 需要从以下几个方面开展。为了确保输油管道的顺利运行, 需要积极进行泄漏检测的灵敏度分析。及时对于非常小的泄漏信号也能做出反应, 给出借测结果, 有利于防范日常的管道泄漏问题, 为了满足现实的需要, 需要积极实现泄漏系统的及时反馈, 通过操作人员的具体应用, 得到管道泄漏的具体信息, 再通过具体的仪器, 反馈到操作者手中, 以实现对管道泄漏问题的监控管理。为了确保有效避免管道泄漏的问题, 需要提升泄漏报警的准确性, 避免由于其他原因, 导致的误报的问题。以确保管道检测的准确度, 通过科学性、合理性的措施, 实现对整体管道检测的实时监控, 确保管道泄漏故障的及时排除。

2 关于管道泄漏检测方法简介

目前来说, 国际上现有的检测方法一般分为基于硬件的方法、基于生物的方法以及基于软件的方法等。

2.1 关于生物方法的分析

所谓的生物方法, 就是利用训练有序动物或者利用相关经验丰富的人, 依靠系列感官, 找到管道的泄漏点, 进而采取一系列措施, 降低损失。通过这些方式检测管道泄漏, 不利于省时省力, 并且对于一些特定的环境, 比如海底, 沼泽以及荒原中的管道难以进行人工巡查。在检测过程中, 生物巡查效果主要依靠个体经验以及动物训练水平, 随着经济的发展, 这种检测方式已经不能适应时代需要了, 只是有些特殊场合, 需要运用这种方法罢了。

2.2 关于硬件方法的分析

在日常管道检测中, 利用一系列硬件进行泄漏孔与泄漏物的检测工作, 主要的硬件设备有, 气体传感器、声学传感器、压力传感器以及放射物传感器等。

2.3 关于软件方法的分析

在管道检测环节中, 利用一些计算机软件包来进行检测也是不错的方法, 对管道泄漏的存在进行检测找出泄漏孔的位置。所谓的计算机软件包就是利用信息科技手段, 对管道泄漏造成的流量、压力、流速等信息参数的变化进行日常采集、处理、评估工作。对管道的非线性、不确定性、随机性因素引起的误差进行补偿, 提高泄漏检测的灵敏度以及定位精度, 在此过程中, 软件包的可靠完整性是很重要的, 这些方法包括质量体积平衡法, 动态模型法以及压力点分析法等。

2.4 关于声学法的分析

管道发生泄漏问题的时候, 其必然会出现一些现象, 这些现象能够被我们所用, 作为检查管道泄漏的一种手段, 管内高压流体由破裂处喷成, 因为其与管壁发生的相互作用, 容易产生一种振动噪声, 通过应力波的形势沿着管壁进行传播, 这种管道泄漏声信号属于一种连续声发射信号, 利用设置好的传感器来接收这种声波, 从而对管道的泄漏情况进行检测定位。一般来说, 这种方法的成本比较高, 它不适合应用于埋地输油管道的检测。

2.5 关于气体法

当输气管道发生泄漏的时候, 由于其气体具有挥发性, 可以通过一定的检测设备, 检测出管道周围环境的气体浓度, 进而判断管道的泄漏情况。一般来说, 这种气体检测设备要距离检测环境比较近的距离以方便检测管道四周流散的气体的浓度, 需要伴随着管道线路进行检测, 其检测时间也是比较长的, 这种检测方法不适合应用于输液管道检测。

2.6 关于放射物法

放射物法对一些特定环境的管道检测具有一定的意义, 这种检测方法起源于美国, 其一次检测长度在20千米以上, 主要适用于水管道、气管道以及油管道等, 由于这种检测方法需要的操作周期较长, 并且不利于在线实时检测管道运行, 一般情况下, 很少被使用。

3 基于软件的方法的具体分析

3.1 关于压力波法

当管道发泄泄漏的时候, 其泄漏部位会产生一定范围的减压波, 我们称它为负压波, 在管道两侧进行压力传感器设计, 就能有效检测出管道泄漏的位置, 进而有利于泄漏定位。应用负压波检测法的关键问题是如何区分正常操作与泄漏带来的负压波。负压波检测法灵敏准确, 可以迅速地检测出大的泄漏, 但是对于比较小的泄漏或已经发生的泄漏效果则不明显。

3.2 关于压力点分析方法

压力点分析法就是我们日常所用的PPA法, 这种方法的应用范围是比较广泛的, 具体来说, 它对于不同方式的管道检测具有很重要的作用, 比如对日常管道运输中的气体、液体等进行的管道检测泄漏等。通过对其稳定安全状况的管道运行情况以及出现故障的管道运行情况, 进行比较得到两者不同的结论。从而采取不同的管道泄漏检测方法进行分析, 以确保日常管道泄漏问题的合理解决。在压力点分析法的运行过程中, 需要借助专业的计算机运行系统, 该计算机系统通过对管道检测各个环节的监控, 得到确切的结论, 对这些得出来的数据信息进行分析, 以确定管道泄漏点的具体位置, 实现定点定时监控, 及时进行故障排除, 实现日常管道运行的正常开展。

3.3 关于小波分析法的分析

小波分析法是以前非常流行数学理论方法, 它有利于积极进行时频分析。对于日常管道检测中信号进行积极的分析, 得出具体的解决数据。实现对具体故障的及时排除, 实现管道检测的科学性, 合理性, 有效性。小波变换法的优点是不需要管线的数学模型, 对输入信号的要求较低, 计算量也不大, 可以进行在线实时泄漏检测, 克服噪声能力强, 但是, 此方法对由工况变化及泄漏引起的压力突降难以识别, 易产生误报。

结束语

根据前文所讲, 管道泄漏的检测方法是多种多样的, 只有针对管道泄漏的具体情况, 运用相应的检测方法, 才能确保管道泄漏检测的顺利进行。有利于避免泄漏事故的发生, 有利于保证人民的生命财产安全, 保证国家经济建设的顺利开展。在有些情况下, 运用一种检测方法是不够的, 就需要综合运行多种技术, 进行检测, 实现对输油管道泄漏的检测以及定位。

参考文献

[1]游保华.输油管道泄漏检浏技术[J].甘肃科技, 2009.[1]游保华.输油管道泄漏检浏技术[J].甘肃科技, 2009.

[2]隋溪, 韩东.输油管道泄漏检测技术综述[J].内蒙石油化工, 2009 (20) .[2]隋溪, 韩东.输油管道泄漏检测技术综述[J].内蒙石油化工, 2009 (20) .

[3]宋艾玲, 梁光川, 王文难.世界油气管道现状与发展趋势[J].油气储运, 2006 (10) .[3]宋艾玲, 梁光川, 王文难.世界油气管道现状与发展趋势[J].油气储运, 2006 (10) .

输油管道泄漏检测技术 篇2

发布时间：2005.11.07 阅览次数：1657 作者：曹志阳 单位：

摘要：文章对国内外输油管道泄漏检测方法进行了分析，对油田输油管道防盗监测的方法进行了探讨。针对油田输油管道防盗监测问题，指出了油田输油管道防盗监测系统的关键技术是管道泄漏检测报警及泄漏点的精确定位，并介绍了胜利油田输油管道泄漏监测系统的应用情况。

主题词：输油 管道 泄漏 监测 防盗

泄漏是输油管道运行的主要故障。特别是近年来，输油管道被打孔盗油以及腐蚀穿孔造成泄漏事故屡有发生，严重干扰了正常生产，造成巨大的经济损失，仅胜利油田每年经济损失就高达上千万元。因此，输油管道泄漏监测系统的研究与应用成为油田亟待解决的问题。先进的管道泄漏自动监测技术，可以及时发现泄漏，迅速采取措施，从而大大减少盗油案件发生，减少漏油损失，具有明显的经济效益和社会效益。国内外输油管道泄漏监测技术的现状

输油管道泄漏自动监测技术在国外得到了广泛的应用，美国等发达国家立法要求管道必须采取有效的泄漏监测系统。

输油管道检漏方法主要有三类：生物方法、硬件方法和软件方法。

1.1 生物方法

这是一种传统的泄漏检测方法，主要是用人或经过训练的动物（狗）沿管线行走查看管道附件的异常情况、闻管道中释放出的气味、听声音等，这种方法直接准确，但实时性差，耗费大量的人力。

.2 硬件方法

主要有直观检测器、声学检测器、气体检测器、压力检测器等，直观检测器是利用温度传感器测定泄漏处的温度变化，如用沿管道铺设的多传感器电缆。声学检测器是当泄漏发生时流体流出管道会发出声音，声波按照管道内流体的物理性质决定的速度传播，声音检测器检测出这种波而发现泄漏。如美国休斯顿声学系统公司（ASI）根据此原理研制的声学检漏系统（wavealert），由多组传感器、译码器、无线发射器等组成，天线伸出地面和控制中心联系，这种方法受检测范围的限制必须沿管道安装很多声音传感器。气体检测器则需使用便携式气体采样器沿管道行走，对泄漏的气体进行检测。

1.3 软件方法

它采用由SCADA系统提供的流量、压力、温度等数据，通过流量或压力变化、质量或体积平衡、动力模型和压力点分析软件的方法检测泄漏。国外公司非常重视输油管道的安全运行，管道泄漏监测技术比较成熟，并得到了广泛的应用。壳牌公司经过长期的研究开发生产出了一种商标名称为ATMOS Pine的新型管道泄漏检测系统，ATMOS

Pine是基于统计分析原理而设计出来的，利用优化序列分析法（序列概率比试验法）测定管道进出口流量和压力总体行为变化以检测泄漏，同时兼有先进的图形识别功能。该系统能够检测出1.6kg/s的泄漏而不发生误报警。

目前国内油田长距离输油管道大都没有安装泄漏自动检测系统，主要靠人工沿管线巡视，管线运行数据靠人工读取，这种情况对管道的安全运行十分不利。我国长距离输油管道泄漏监测技术的研究从九十年代开始已有相关报道，但只是近两年才真正取得突破，在生产中发挥作用。清华大学自动化系、天津大学精密仪器学院、北京大学、石油大学等都在这一方面做过研究。如：中洛线（中原—洛阳）濮阳首站到滑县段安装了天津大学研制的管道运行状态及泄漏监测系统（压力波法），东北管道局1993年应用清华大学研制的检漏系统（以负压波法为主，结合压力梯度法）进行了现场试验。管道泄漏监测技术的研究

通过对国内外各种管道泄漏检测技术的分析对比，结合油田输油管道防盗监测的特殊要求，胜利油田油气集输公司等单位组织开展了广泛深入的调查研究。

防盗监测系统的技术关键解决两方面的问题：一是管道泄漏检测的报警，二是泄漏点的精确定位。针对这两项关键技术胜利油田采用的技术思路是：以压力波（负压波）检测法为主，和流量检测法相结合。2.1 系统硬件构成

① 计算机系统:在管道的上下游两端各安装了一套工业控制计算机,用于数据采集及软件处理。

② 一次仪表: 压力变送器 温度变送器 流量传感器

③ 数据传输系统:两套扩频微波设备，用于实时数据传输。

2.2 检漏方法

2.2.1负压波法

当长输管道发生泄漏时，泄漏处由于管道内外的压差，使泄漏处的压力突降，泄漏处周围的液体由于压差的存在向泄漏处补充，在管道内产生负压波动，这样过程从泄漏点向上、下游传播，并以指数律衰减，逐渐归于平静，这种压降波动和正常压力波动大不一样，具有几乎垂直的前缘。管道两端的压力传感器接收管道的瞬变压力信息，而判断泄漏的发生，通过测量泄漏时产生的瞬时压力波到达上游、下游两端的时间差和管道内的压力波的传播速度计算出泄漏点的位置。为了克服噪声干扰，可采用小波变换或相关分析、基于随机变量之间差异程度的kullback信息测度检测等方法对压力信号进行处理。前苏联从20世纪70年代开始研究和使用自动检漏技术，负压波检漏系统的普及，使输油管线泄漏事故减少88%。负压波的传播规律跟管道内的声音、水击波相同，其速度取决于管壁的弹性和液体的压缩性。国内曾经实测过大庆原油管道在平均油温44℃、密度845kg/m3时的水击波传播速度为1029m/s。对于一般原油钢质管道，负压波的速度约为1000～1200m/s，频率范围0.2～20kHz。负压波法对于突发性泄漏比较敏感，能够在3min内检测到，适合于监视犯罪分子在管道上打孔盗油，但是对于缓慢增大的腐蚀渗漏不敏感。

负压波法具有较快的响应速度和较高的定位精度。其定位公式为

上下游分别设置压力测点p1、p2，当管线在X处发生泄漏时，泄漏产生 的负压波即以一定的速度α向两边传播，在t和t+τ0时刻被传感器p1、p2检测到，对压力信号进行相关处理，式中α为波速，L为p1、p2之间的距离

未发生泄漏时，相关系数Φ（τ）维持在某一值附近；当泄漏发生时，Φ（τ）将发生变化，而且当τ＝τ0时，Φ（τ）将达到最大值。

理论上：

解出定位公式如下：

式中：X 泄漏点距首端测压点的距离 m

L 管道全长m

a 压力波在管道介质中的传播速度 m/s

上、下游压力传感器接收压力波的时间差 s

由以上公式可知要实现准确的定位，必须精确的计算压力波在管道介质中的传播速度a和上、下游压力传感器接收压力波的时间差。

① 压力波在管道介质中传播速度的确定

压力波在管道内传播的速度决定于液体的弹性、液体的密度和管材的弹性：

式中 α——管内压力波的传播速度，m/s；

K——液体的体积弹性系数，Pa；

ρ——液体的密度，kg/m ；

E——管材的弹性，Pa；

D——管道的直径，m；

e——管壁厚度，m；

C ——与管道约束条件有关的修正系数；

式中弹性系数K和密度ρ随原油的温度变化而变化，因此，必须考虑温度对负压波波速的影响，对负压波波速进行温度修正。在理论计算的基础上，结合现场反复试验，可以比较准确的确定负压波的波速。

② 压力波时间差 的确定

要确定压力波时间差，必须捕捉到两端压力波下降的拐点，采用有效的信号处理方法是必须的，如：Kullback信息测度法、相关分析法和小波变换法。

③ 模式识别技术的应用

正常的泵、阀、倒罐作业等各种操作也会产生负压波。为了排除这些负压波干扰，在系统中采用了先进的模式识别技术，依据泄漏波与生产作业产生的负压波波形等特征的差别,经过现场反复模拟试验，提高了系统报警准确率,减少了系统误报警。

2.2.2流量检测

管道在正常运行状态下，管道输入和输出流量应该相等，泄漏发生时必然产生流量差，上游泵站的流量增大，下游泵站的流量减少。但是由于管道本身的弹性及流体性质变化等多种因素影响，首末两端的流量变化有一个过渡过程，所以，这种方法精度不高，也不能确定泄漏点的位置。德国的阿尔卑斯管道公司（TAL）原油管道上安装使用了该系统，将超声波流量计，夹合在管道外进行测量，然后根据管道温度、压力变化，计算出管道内总量，一旦出现不平衡，就说明出现泄漏。日本在《石油管道事业法》中也规定使用这种检漏系统，并且规定在30s中检测到泄漏量在80L以上时报警。流量差法不够灵敏，但是可靠性较高，它跟压力波结合使用，可以大大减少误报警。应用效果与推广情况

经过胜利油田组织的专家验收和现场试验，系统达到的主要技术指标：

①最小泄漏量监测灵敏度：单位时间总输量的0.7％；

②报警点定位误差：≦被测管长的2％；

③报警反应时间：≦200秒。

胜利油田输油管道泄漏监测报警系统整体水平在国内居于领先地位，应用效果和推广规模都是较好的，目前胜利油田油气集输公司输油管道上已经推广应用检漏系统，取得了明显的效益，多次抓获盗油破坏分子，有力地打击了盗油犯罪，为油田每年减少经济损失1000多万元，为管道的安全运行提供了保证。

４结论

4.1 采用负压波与流量相结合的方法监测输油管道的泄漏是有效的、可靠的；

4.2 依靠油田局域网进行实时数据传输能够提高泄漏监测系统的反应速度，能够实现全自动的泄漏监测报警与定位；

4.3

在油田输油管道安装管道泄漏监测系统能够确保管道安全运行,明显减少管道盗油事故的发生,具有明显的社会效益和经济效益。

参考文献

1、《管线状态监测与泄漏诊断》 化工自动化与仪表 王桂增等

2、《原油管道泄漏检测与定位》 仪器仪表学报 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

修大队（一队）

systems Pipes & Pipelines International Nov-Dec.1999

作者单位：胜利油田海洋石油开发公司

地址：山东省东营市河口区胜利油田海洋石油开发公司维254273

输油管道泄漏检测技术 篇3

【关键词】卷烟设备；管道漏气；无损检测；声发射

一、引言

在卷烟生产过程中，一些气体输送管道如烟丝管道、压缩机空气管道、烘丝机管道等难免会发生破损，从而产生气体泄漏事故。这样会使得管道内气压偏低，降低设备工作效率并影响产品生产质量，甚至会发生严重事故。由此，对卷烟生产过程中管道漏气的检测很有必要。

声发射（Acoustic Emission，简称AE）检测技术是无损检测（NDT）技术的一种，无损检测是指以不影响或不破坏所检测对象的使用性能为前提，对所检对象中缺陷存在与否进行检测，并通过缺陷的数量、大小及位置等信息，对被检测对象的状态进行推断的全部技术的总称[1]。声发射检测作为一种无损检测方法，对材料内部裂纹产生和扩张等缺陷所产生的声信号进行检测，常用于在役设备中缺陷和缺陷发展的检测。近些年来，声发射检测以其具有实时采集与分析功能、安全环保和良好的敏感性等优势备受关注。声发射方法提出了一种全新的对缺陷的理解，它能够对材料及其内部存在的缺陷或处于变化状态的潜在缺陷进行检测。与其它常规检测方法的主要区别在于能够实时动态监测、检测和判断构件结构是否完整以及动态分析材料断裂等行为。对于无损检测，声发射技术在解决构件或材料产生损伤的时间以及判断损伤的性质、位置和严重程度等问题方面发挥着其重要的作用[2，3]。

二、声发射检测技术原理

声发射（AE）是材料内局部源短时间内释放能量并产生瞬时弹性波的过程[4]。声发射现象普遍存在于自然界中，其信号频率较为宽泛的遍布于次声到超声的范围内。管道气体的泄漏是复杂的气体喷流过程。该过程会产生喷流声源。喷流声源的产生与流场状态、泄漏孔径大小、环境等因素息息相关[5]。

管道在泄漏过程中，在管内外压力差作用下，介质在孔口形成最高的流动速度。泄漏的介质高速穿过微小空隙时，由于震动、突然膨胀、减速、扩张或撞击，流体产生雷诺应力或剪力形成湍流导致空气动力发声[6]。如果输送气体管道发生破损出现气体泄漏，高速的气体分子会与管壁摩擦碰撞产生声发射信号。利用声发射探头可以检测到这一信号。

三、实验应用

卷烟生产过程中会用到烘丝机将烟叶丝进行烘烤处理，使烟丝达到设定的工艺水份值，以满足后续的工艺加工需求。本文将声发射系统应用到烘丝机管道泄漏检测之中。声发射检测系统结构图如图1所示。

其中声发射传感器谐振中心频率为80kHz，放大增益为40dB，滤波为低通滤波，截止频率为500KHz，数据采集卡采用16位A/D转换器，采样率为1MHz，数据采集卡连接到PC端。

将声发射传感器安置在存在气体泄漏的烘丝机输气管道上，安置示意图如图2所示。

传感器1接收到的信号经过滤波后时域显示如图3所示，频域显示如图4所示。传感器2接收到的信号经过滤波后时域显示如图5所示，频域显示如图6所示。

四、结果分析与结论

由图4和图6可知，当存在气体泄漏时会产生声发射信号，对比图4和图6可知，传感器的位置不同接收到信号的大小也不同，并且信号大小是随着传感器距离气孔的长短而不同，距离气孔越远，信号越弱。

采用互相关分析方法对管道漏气孔进行线性定位，通过对两个声发射信号进行互相关，计算分析得到的管道漏气孔位置与实际漏气孔位置相差1.5厘米。

通过声发射检测系统对烘丝机进行漏气检测取得了较好的效果，证明声发射检测技术能够应用到卷烟生产过程中一些管道漏气的检测中去，能够通过声发射技术的检测防止一些事故的发生，提高工作效率，具有重大意义。

参考文献

[1]张俊哲等.无损检测技术及其应用[M].北京：科學出版社，1993.10

[2]胡昌洋，杨钢锋，黄振峰等.声发射技术及其在检测中的应用[J].计量与测试技术，2008， 35（6）：1-2

[3]叶琳，张艾萍.声发射技术在设备故障诊断中的应用[J].新技术新工艺，2000， （8）：

16-17

[4]王祖荫.声发射技术基础[M].济南：山东科学技术出版社，1990.10

[5]王福军.计算流体力学分析—CFD软件原理与应用[M].北京：清华大学出版社，2004.

[6]马大猷.现代声学理论基础[M] .北京：科学出版社，2004.296-306.

作者简介

输油管道泄漏检测技术综述 篇4

关键词：输油管道,泄漏,检漏

一旦输油管道发生泄漏事故, 就会对环境造成污染, 危及人们的生命和财产。同时, 输油管道的泄漏也会给国家财产造成重大经济损失, 严重的甚至导致技术人员伤亡。因此, 输油管道泄漏点的监测变得十分重要。相关技术人员可以通过监测方法估计出泄漏点和泄漏量, 并有针对性的采取管道维护和修理, 防止泄漏事故的再次发生, 保障石油管道的安全运行。

1 基于硬件的测漏方法

1.1 直接观察法

直接观察法就是依靠经验丰富的输油管道工人进行管道巡查, 通过看、闻和听来判断输油管泄漏位置。目前, 美国OILTON公司正在开发一种由直升飞机携带高精度红外摄像机, 沿输油管道飞行判断输油管道泄漏点的方法。这种方法主要通过输送物资与周围土壤的温差来判断输油管道泄漏点。这种方法存在不能连续检测的问题, 所以输油管道实时性差。

1.2 超声波法

当输油管道出现泄漏时, 输油管道中的流体就会出现扰动, 导致接收换能器上的电压出现波动。技术人员可以通过收集泄漏点的电压, 描绘泄漏点电压变化曲线, 并通过相关计算公式确定泄漏点。这种方法可以通过观察检测仪表电压变化发现输油管道的泄漏点。压电陶瓷换能器类似超声波的工作原理, 即当输入电压的频率为谐振频率时, 超声波在介质中产生的驻波最强。一旦输油管道中出现泄漏, 接收换能器的电压就会随之发生变化。检测人员可以依据电压变化, 并按拟合曲线计算出管道泄漏的位置。

1.3 光纤检漏法

目前, 输油管道检测技术中的准分布式光纤检漏法己较成熟。这一方法主要以棱镜、光发与光收装置构成传感器的核心部件。一旦棱镜底面接触不同种类的液体时, 光线在棱镜中的传输损耗就会发生变化。检测人员可以根据光探测器接收的光强, 来确定输油管道的泄漏情况。光纤检漏法不能检测石油不接触棱镜的情况, 所以存在一定的局限性。

1.4 放射性示踪剂检漏法

放射性示踪剂检漏法就是将放射性示踪剂 (如碘131) 输入到输油管道中, 并随着输送物质一起运动。一旦输油管道出现泄漏, 放射性跟踪剂就会流出输油管道外, 并附着在土壤中。示踪剂检漏仪置于管道内部, 设备中指向管壁的诸多传感器可以对管道壁进行360度的监测, 如监测出泄漏到管外的放射性跟踪剂, 便进行记录以确定管道的泄漏点。这种方法可以准确的进行泄漏点检测, 但是检测周期比较长, 不适合实施检测。

1.5 光纤温度传感器检漏

输油管道中输送天然气、粘油和原油等介质, 能引起周围环境的温度变化。分布式光纤温度传感器可以对输油管道周围温度进行持续检测, 进而了解输油管道的泄漏情况。据报道, Y0RK公司的DTS系统 (分布式光纤温度传感系统) , 一个光电处理单元可连接几根温度传感光缆, 长度达25km, 对于温度的变化可在几秒钟内反应。DTS可设定温度报警界限, 当沿管道的温度变化超出这个界限时, 会发出报警信号。

2 基于软件的检漏法

2.1 质量平衡检漏法

质量平衡检漏法的理论基础是质量守恒, 流体在管道传输过程中流入质量等于流出质量。一旦管道出现泄漏就会造成流入质量和流出质量之间的误差。输油管道多点位置进行流入质量和流出质量检测, 并将所有数据绘制成流入质量和流出质量平衡图。相关技术人员对流量平衡图进行观察, 可找出输送管道的泄漏点。质量平衡检漏法具有简单、直观的特点。同时, 在进行管道泄漏检测时, 流量计的精度和管道油品存余量的估计误差是质量平衡检漏技术中的两个要素。动态流量平衡法需要建立动态模型, 以此来确定输油管道的泄漏点。质量平衡检漏法不能检测出少量泄漏, 所以其必须与其他方法进行联合使用。

2.2 压力点分析法

压力点分析法就是利用压力波进行输油管道检漏的方法。压力点分析法是依据能量和动量平衡原理进行泄漏点检测的方法, 其依据某一检测点来获取数据。相关人员在检测点安装压力传感器, 泄漏点产生的负压波就会向检测点传导, 导致压力发生变化。相关人员对检测点数据与正常数据进行比较, 可以确定泄漏点位置。

2.3 负压波法

一旦输油管道发生泄漏, 其泄漏点的局部液体密度减小, 即出现瞬时低压。减压波通过管线和流体向泄漏点的上下游进行传导, 就会产生负压波。安装在泄漏点两端的传感器通过检测负压波的强度, 就可以确定泄漏点位置。负压波法可以准确确定泄漏点, 也不必建立数学模型, 具有很强的适用性。然而, 负压波法不能处理突发泄漏事件, 也不能处理缓慢泄漏事件。

2.4 压力分布图法

在输油管道截断阀处, 技术人员可以放置压力传感器, 并将各种压力信号传送到检测中心。检测中心将这些数据进行汇总, 并绘制输油管道压力分布图, 帮助技术人员了解压力梯度特征和拐点位置, 以便更加容易的找到泄漏位置。输油管道为了适应生产和环境, 必须采取复杂的铺设工艺。在输油管道无泄漏的情况下, 也可能产生异常压力分布图, 并出现误报警现象。工作人员通常考察压力分布图中的积分反应, 延长报警时间, 以此克服管道瞬变流产生的非正常压力图。

2.5 分段试压法

输油管道分段设置阀门, 通过观察阀门关闭后压力变化情况来判断泄漏位置。输油管道运输要求对新管道运行进行分段试压法试验, 并将其纳入安全规则中。分段试压法进行检测时, 不仅会影响输油管道的正常运行, 还不能及时、准确的进行定位, 所以分段试压法的检测工作量比较大。

2.6 实时模型法

实时模型法既能检测少量泄漏, 又能进行准确定位。实时模型法的工作原理就是组建精确输油管道实时模型, 以此模拟输油管道中的流体运动, 保持模型与实际管道运行的同步进行。技术人员定时获取管道上的数值, 如压力、流量和测量值, 然后对这些估计值和实测值进行对比来发现泄漏点。模型中的方程主要包括质量平衡、动量平衡、能量平衡和流体状态等。相关技术人员在输油管道的出口和入口安装传感系统, 以此获取管道压力和流体流量。监测点数量越多, 监测结果越准确。

3 结束语

目前, 输油管道泄漏检测技术主要以软件检测技术和硬件检测技术为主。计算机技术、控制理论、信号处理、模式识别和人工智能等学科的不断发展, 促进了以软件为主的输油管道检测技术的发展。这两种方法既对输油管道进行实时检测, 又能及时发出报警信号。因此, 软件检测技术和硬件检测技术相结合的方法是输油管道泄漏点检测的研究热点。

管道燃气泄漏十大原因 篇5

2014-04-14 燃气爆炸

2014年，燃气爆炸事件已达70余起，死伤170余人，经济损失达1500万元。燃气泄露是燃气爆炸的根源，常见的燃气泄漏的原因有： 第一，燃气胶管破裂、脱落，导致燃气泄露。

30%的燃气泄露事件都是因胶管破裂、脱落而起，导致胶管破裂脱落的原因有：

1、胶管两端未打卡子或卡子松动。

2、胶管超期使用，老化龟裂。

3、使用易腐蚀、老化的劣质胶管。

4、疏于防范使胶管被老鼠咬坏、尖锐物体刮坏等。

第二、户内燃气管道损坏，导致燃气泄露。

户内燃气管道损坏的主要原因有：

1、长期接触水或腐蚀性物质，导致管道腐蚀。

2、家庭装修、管壁悬挂物品等外力作用，使管道接口松动。

3、管线防腐漆（层）脱落未及时补刷，金属与空气长期接触，导致管线腐蚀。

第三、燃气表损坏，导致燃气泄露。

造成燃气表漏气的主要原因：

1、超期使用内部构件老化，导致燃气渗漏。

2、外力破换，引起燃气表表体或接头损坏，导致泄漏。

第四，燃气灶具点火失败，导致燃气泄露。

燃气点火失败的原因有：

1、风门没调好，进空气口太大，空气太多。

2、打火触点形成污垢或是微动开关失灵。

3、电池没电。

4、电路接触不良。

5、过压保护。

6、管道堵塞。

7、点火针位置不当。

第五，锅内液体溢出，浇灭正在燃烧的火焰，导致燃气泄露。

导致锅内液体溢出的原因有：

1、大火蒸煮发生沸汤，处理不及时。

2、忘记煲汤、煮粥的时间，人员长时间离开。

第六，忘关燃气阀门，导致燃气泄露。

忘关燃气阀门的原因有：

1、缺乏关阀意识。

2、紧急出门或有紧急事件处理。

3、老人或小孩忘记关阀。

4、停气后短期未供气。

第七、燃气阀门接口损坏，导致燃气泄露。

导致燃气阀门损坏的原因：

1、长期开关阀门，阀门松动。

2、年久失修。

3、阀门被腐蚀。

第八、燃气灶具损坏，导致泄露爆炸。

燃气灶具损坏的原因：

1、气灶本身年久失修。

2、气灶质量不合格。

3、人为外力碰触和摩擦导致破坏。

第九、私改燃气管线，导致燃气泄露。

私改管线的原因：

1、为室内美观，私自改造燃气管线。

2、为增加燃气设施，自行增设三通延长管线。

3、贪图小利益，为燃气表不计量或少计量，偷改管线。

第十、燃气公司违规操作，导致燃气泄露。

燃气公司的违规操作主要有：

1、燃气相关单位在新投运管网或管网检修时置换不到位。

2、没有竣工验收或停用的管线盲目投运。

3、置换或维修时未对设备进行全面检查便进行通气。

4、意外泄露发生时未及时到达现场或为采取适宜的处置措施引发二次泄露。

浅谈煤气管道泄漏的抢险 篇6

【关键词】煤气管道；泄漏；抢险

煤气是由多种可燃气体组成的混合气体，其主要成分是氢气、一氧化碳和氢烃类，当它与空气混合达到爆炸浓度极限时，遇到火源就会发生爆炸起火。因此，遍布地下的煤气管道也给人们带了忧患。我们永远记得，去年12月8日至11日上海、西安两地连续发生的三起大爆炸，损失惨重。因此，本文介绍了煤气管道泄漏的原因以及抢险措施。

1.煤气管道损坏漏气的原因

1.1自身缺陷和受长期腐蚀的煤气管道

一方面是管道本身存在质量间题，在使用过程中容易产生裂纹、穿孔等现象，造成漏气。另一方面是管道受外界影响。由于煤气、合成氨以及甲醇企业的煤气管道跨度长、数量多、管径大，管道上的闸阀、法兰、膨胀节和焊缝多，管道受到管道内煤气及氨水的长期腐蚀，加之有不少管道都处在化工生产区域，同时也受到生产环境中的烟气和露天气候的影响，随着时间推移，管道上的各个连接处和焊缝部位等都易因长期腐蚀和锈蚀而造成管道上不同部位出现不同程度的泄漏。

1.2煤气管道在施工中存在一定问题

煤气管道绝大部分都是高空沿水泥构架或钢架多根管道并行架设安装，长距离的管道在施工安装过程中，如果整体水平达不到要求，则会造成部分管道长期使用过程中逐步出现局部微小的下沉。在这种情况下，部分管道上的焊缝的下部位置就会先后出现程度不一的开裂现象，有的则是在施工中因焊接作业时质量把关不严，焊缝上的金属填充物堆积不均，有厚有薄，这些焊缝薄弱处强度减小，逐步发生泄漏。

同时，各类地下管线施工时，对相邻煤气管未及时采取保护措施，如管位较深的下水道施工时，采用井点抽水，使泥土流失，影响管基，导致煤气管道不均匀下沉，接口处漏气，甚至断裂漏气。

1.3压力、温度的影响

由于煤气压力不稳定及热胀冷缩的影响，管道受一定交变应力作用，容易在管道母材或焊缝缺陷处产生裂纹，造成漏气。

1.4其他工程施工的影响

由于道路扩建，使煤气管道上的地面空间由原来的人行道变成车行道或违章建筑物，导致重车在管道上方碾压等现象，造成管道接口松动、开裂甚至管道折段。给排水、电力、电信、道路等工程施工时，由于施工队伍未查明煤气管道位置，采用机械开挖容易造成漏气。特别是凝水缸抽水管，一旦被铲断即造成煤气泄漏。据统计这类因违章施工造成管道破损引起的煤气事故约占事故总数的20%。

1.5外界环境的影响

路面环境的影响。当超过道路荷载的重型车辆（如重型施工机具、履带式起重机等）经过结构等级不高的道路时，将会压坏路面下的煤气管，致使断裂漏气；地下环境影响。工厂的腐蚀性酸液任意排放、浸蚀土壤，导致煤气管腐烂穿孔或破裂漏气。室内煤气管若长期受腐蚀性气体（如二氧化琉等）的污染、侵蚀，也会导致管道腐烂漏气；天气的影响。因气温骤变，尤其寒潮来临，使地下煤气管收缩拉断而漏气。

2.煤气泄漏的抢险措施

2.1当发现管道煤气泄漏时，应立即拨打报警电话报警，并及时通知医院和供气等部门配合，一方面要在事故现场和周围划出警界线并布置岗哨，禁止非抢险人员入内；另一方面，进入煤气危险区域的消防救援人员必须佩戴空、氧气呼吸器，不能采用简易的防毒措施，以免造成中毒。在事故的处理过程中所有人员必须服从统一的领导和指挥，积极抢救被困人员，迅速将残余煤气处理干净，同时还要严格控制各种火源，以防发生爆炸事故。

2.2对于直径小于100mm的煤气管道起火可直接采取关闭煤气阀门的方法灭火，但当使用煤气的设施着火时必须在保证设施内压力不低于100Pa的条件下通入水蒸气或氮气灭火，严禁突然关闭管道上的阀门，以防止回火爆炸。

2.3当泄漏的煤气正在稳定燃烧时，一般不要急于灭火，而应首先对泄漏的燃烧管道及其周围的容器、管道、阀门等设备和受到火焰、高温威胁的建筑物、构筑物进行冷却保护，在充分准备、确有把握处置事故的情况下，方可灭火。

2.4一旦发生爆炸起火，千万不要惊慌失措，要立即关闭进气总阀门和电源总闸。在用毛毯、被褥等浸水扑救或使用二氧化碳、干粉、“1211”灭火器进行扑救的同时，迅速疏散群众，切断电源和煤气，以防发生二次爆炸。

2.5煤气泄漏事故的扑救难度大，在事故原因尚未查明之前不得向煤气设施恢复送气。对在扑救过程中出现头晕、呕吐等症状的伤员应及时送往附近医院救护，对出现口吐白沫，失去知觉已停止呼吸者，应在现场立即进行人工呼吸，待恢复知觉后送往医院进行治疗。

2.6泄漏管道的处理

2.6.1降压处理

（1）降压后直接焊补。当管道漏点较小或管道运行时间不长且管材质量较好时，将压力降到300-500Pa，直接进行焊补。对焊缝漏气，应将焊缝漏气部位重新打坡口，然后直接焊补漏气点，焊完后提高煤气压力，用肥皂水或检漏检查焊口。如无漏气现象，即可认为补焊合格，将煤气压力恢复正常。（2）嵌填焊补。当管道漏气部位为腐蚀穿孔或泄漏缝隙较大以及管道材质较差时，应用相同材质钢材嵌填，以减少漏气面积，然后降压进行焊补，检测方法同直接焊补。（3）复贴焊补。当管道漏气部位为面状泄漏，应用钢板复贴在漏气部位，然后将钢板与管道焊接牢固.（4）抱箍法焊接。当管道漏点较分散，可采用抱箍法焊接。预先做好抱挖出法兰连接处，紧固螺栓后防腐回填，效果不理想。后采用抱箍法焊接，解决法兰漏气的难题。（5）更换管道。当管道存在多处腐蚀泄漏时，由于管道本身管壁较薄，不易焊补，应予以更换。当管道附属设施，如阀门、补偿器、自制短节之间或上述附件与管道法兰连接之间漏气时，大多数情况下是密封垫破损，应降压后更换密封垫。

2.6.2非降压处理

（1）管道快速修补器。由于腐蚀穿孔、裂纹等原因，煤气管道发生漏气时，可采用管道快速修补器。在穿透的管壁破坏点上放置由韧性材料（如铅片或纤维材料）制成的垫片，用螺栓将包住管道的管箍（或管夹）与盖板拧紧，将垫片压紧。这种管箍常用在低压煤气管道上。高压管道可先用急修管箍作临时修理，然后焊上补强的钢环作为正式处理。（2）引燃法。当煤气管道泄漏急需补焊，而又必须维持供气不能停气排空时，必须采用带气带压操作办法予以补焊。引燃法适用于低压管道漏气情况。（3）临时木塞封堵。当凝水缸立管发生整体折断且压力较高时，在特殊条件下，可采用同口径木塞堵住漏气点。作业人员堵漏时应穿防静电服装，戴好防毒面具，钢制工具涂抹黄油，严禁产生火花，必须配备消防器材，由专业人员操作。（4）直接更换法。当凝水缸抽水管阀门、弯头等断裂，在压力允许条件下可以直接带压更换。适用于低压情况，但要注意采取安全保护措施。（5）紧固法兰连接螺栓。当漏气部位为法兰时，在多数情况下，由于管道受热胀冷缩作用，管道连接螺栓松动，可采用更换、紧固螺栓方法处理漏气。更换螺栓前，应向螺栓喷洒松动剂，逐个更换螺栓，如遇锈死螺栓可用钢锯割断，更换螺栓时严禁明火。

【参考文献】

[1]李晓星.钢制煤气输送卷管的带气抢修[J].煤气与热力，2000，（4）：313-315.

输油管道泄漏检测的系统设计 篇7

世界各国的石油化工行业把管道输送作为一种重要而经济的运输方式。但是随着管道老化、腐蚀以及其他自然或人为等原因, 导致管道泄漏事故频频发生, 不仅严重影响了正常生产, 还会造成大片耕地面积被毁, 形成环境污染以及可能形成可燃物质流失引起的火灾事故。因此管道的维护及防漏检漏成为不可忽视的问题。

一、计算机系统总体结构

系统的结构形式采用三点一线式, 即管理监测站、现场工作站、调度室服务器和通信网络, 实现了分散控制、集中管理和操作的功能。

工作站负责信号的采集、处理以及本站各参数信号的实时显示, 并通过通讯网络将数据传送给调度室服务器。它由独立运行的三部分组成, 分别为 (1) 压力、温度和流量的处理模块; (2) 负压波检测模块; (3) 数据库操作模块。

调度室服务器主要完成对各工作站的实时监测、泄漏报警、泄漏点定位、历史数据查看和打印等功能。数据存放采用数据库结构, 每个站点的历史数据分别存放在各自的数据表里, 每个站点对应一个泄漏数据表。服务器也由三大部分组成, 分别为 (1) 显示各站点实时数据模块; (2) 泄漏诊断模块; (3) 数据库管理模块。

管理监测站是利用LABVIEW的网络发布功能, 通过网络可在任何一个地方对现场数据进行实时监测。

1.1 系统网络结构

网络结构如图1所示。在现有局域网的基础上利用无线通讯网络组成整个系统网络。现场工作站2通过光纤与局域网连接;工作站1, 3, 4, 5, 点对点分别安装一对10MHz或以上的高速产品BU-DS.11和RU-DS.11及一面24dBi定向天线, 组成无线通讯网络;无线网络接入就近的网络站点, 实现整个系统网络互联。网络之间无缝透明连接, 支持所有上层协议、网络操作系统与应用软件。

注:描述的工作站1、2、3、4、5, 即图1中的工1、工2、工3、工4、工5。

1.2 数据采集系统

数据采集系统的结构如图2所示。管道温度由A级Pt100铂电阻测量, 静压采用较高精度的压力智能变送器测量, 流量可采用双转子流量计/质量流量计。为了便于远距离传输, 压力和温度的测量信号都是以4~20mA标准电流环输出。采集卡具有16-bit转换分辨率、光隔离模入接口、可与标准的图形化编程软件轻松集成。

1.3 时间同步系统

GPS校时模块, 每隔一定周期就同步一次调度室服务器的内部时钟, 使服务器获取标准时间。然后通过网络同步所有工作站的时间, 从而使整个网络的时钟保证准确一致。具体实现方法是在LABVIEW平台下用执行命令函数来执行net use和net time命令, 使各个工作站每隔一定周期读取一次服务器的系统时间来校正自己的系统时间。

二、定位和判漏

管道泄漏的检测方法有多种, 一般分为直接检测和间接检测。直接检测法主要是基于硬件对泄漏物的直接检测, 例如, 直接观察法、检漏电缆法、放射性示踪法、光纤检漏法等;间接检测是基于软件对流体的参数进行测量, 根据参数的变化来判断是否发生泄漏并定位, 例如瞬态负压力波法、统计检漏法、流量输差法等。

由于管道材质、油品物性、环境因素、泄漏形式等的多样性, 通常要根据现场情况, 结合多种方法进行泄漏诊断。以下论述几点关于泄露的测量方法。

2.1 瞬态负压波检漏

所谓压力波实际上是在管输介质上传输的声波。当管道发生泄漏时, 由于管道内外的压差, 泄漏点的流体迅速流失, 压力下降, 泄漏点两边的流体由于压差而向泄漏点补充。这一过程迅速向上下游传递, 相当于泄漏点处产生了以一定速度传播的负压力波。根据泄漏产生的负压力波传播到上下游的时间差和管内压力波的传播速度就可以计算出泄漏点的位置。

首先利用中值滤波和取均值的方法来处理压力信号, 然后采用逻辑判断方法检测负压波。

由于各种因素如流体的密度、压力、比热和管道材质等影响, 负压力波在管道中传播速度不一定是常数, 而可能是一个变量, 因此需要采用一种线性模型来修正传统定位方式。具体方法如下:在工作站上, 每0.1s取一个压力值, 放入一个200维的栈中, 形成20秒200个数的历史数据段。取这200个数的均值和最小值, 均值与最小值的差值再乘以报警阈值修正系数得到报警阈值。每一个新进栈的压力值与其前200个数的均值进行比较, 变化值如果超过报警阈值, 则报警级别升高一级。如果报警级别连续升高达到所设定的报警级别阈值, 则判断发生泄漏。同时把报警级别为1时对应的时间作为泄漏时间, 供服务器定位使用。调整报警阈值修正系数和报警级别阈值的大小可以调整系统报警的压力灵敏度及时间灵敏度。

2.2 压力流量综合检漏

由于启泵、停泵和调阀等正常操作, 也会产生负压波, 而且与泄漏产生的负压波信号非常相似, 在实际应用中, 必须进行区分。通常采用硬件的方法来区分, 传统的方法是在管道的两端相隔一定的距离各加装两个压力传感器, 通过判断负压力波的传播方向进行识别。这种方法结构复杂, 安装困难, 不宜维护, 成本较高。压力流量综合检漏利用软件的方法解决了这一问题。

压力流量综合检漏法的具体实现为:首先利用瞬态负压波法检测到压力下降, 然后计算压力下降发生时一段时间间隔内首末站流量差的变化率, 如果该变化率超过前一段相同时间间隔内首末站流量差的变化率, 则认为发生泄漏, 系统报警。本系统检测2分钟内首末站流量差的变化率。

2.3 流量输差检漏

瞬态负压力波检漏比较适用于泄漏点处压力发生突降的情况, 大管道事故通常都具有这一特征, 但对于缓慢发生的事故或已发生的事故, 该方法具有一定的局限性。利用流量输差检漏来诊断渗漏的发生。对首末站的流量差进行积分运算, 该值如超过某阈值, 则认为发生渗漏, 发出报警。本系统每15分钟计算一次流量差的积分值, 判断前30分钟内的流量差是否超过设定的阈值, 如超过, 系统发出渗漏报警。

三、结束语

通过对输油管道的泄漏检测, 可准确定位出管道的泄漏位置, 从而达到第一时间判断、第一时间处理并解决问题, 为降低损耗, 减少污染以及可能造成的其他危害提供了强有力的保证。

摘要：输油管道泄漏检测的系统设计, 采用三点一线式结构, 集成了传感器技术、计算机技术、无线通信技术和自动化技术。描述了系统的组成、网络结构与数据采集。采用了瞬态负压波法、流量输差法以及压力流量综合法等多种泄漏诊断方法。该系统具有可扩展性。

关键词：输油管道,泄漏检测,计算机系统

参考文献

[1]王立坤, 周琰, 金翠云.输油管道新型泄漏监测及定位系统的研制[J].计算机测量与控制.2002, 10 (3) 152-155

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输油管道泄漏检测技术 篇8

输油管道泄漏检测是世界各国特别是一些产油大国非常重视的技术领域,该领域的任何研究进展和新技术都会受到世界范围内的关注。仅以油田为例,从油井到计量间、从计量间到中转站、从中转站到联合站、从联合站到成品油销售中心以及从成品油销售中心到各站点,主要是由管道输送完成的。这些遍布地下的输油管道,随着油田开采时间的增长,管道长期处于磨损及腐蚀状态,再加上人为损坏等原因,管道出现了漏失现象,存在较多的泄漏点,给各油田造成了巨大的经济损失。而目前油田现场所应用的输油管道泄漏检测技术只能检测比较大的泄漏事故,对小泄漏却无法准确检测和定位。油品的微泄漏已在各国油品输送过程中造成了巨大的经济损失,因此,开发研制能够对输油管道微小泄漏进行准确检测和定位的新技术是世界范围内的广泛需求,存在广阔的市场空间,开发研制检测准确率高、操作简单及价格低廉的输油管道微小泄漏检测仪器是各油田及输油管道管理部门的当务之急。基于RFID的输油管道的泄漏检测技术就是在这样的背景下展开的。

1 基于RFID技术的管道泄漏识别系统的系统组成及工作原理

1.1 系统组成

目前输油管道的大泄漏及人为破坏的泄漏检测与定位技术[1,2,3,4]已较成熟,如漏磁法、超声波法、压力梯度法、质量平衡法等。但对于腐蚀泄漏、管道老化等出现的小泄漏点却始终没有一个检测与定位的有效办法。针对此种情况,研制了基于RFID技术的管道泄漏识别系统。

RFID技术[5,6]的管道泄漏识别系统由载体、芯片(电子标签)、阅读器、计算机处理系统、移动小车等组成。

1.1.1 载体

载体是携带电子标签的工具,设计时采用了管道的清管器作为载体,这是因为,输油管道的管理部门要求,在一段时间内输油管道必需进行管道清理(清理污杂物、蜡等),在清理管道的同时,实施管道的泄漏检测是再好不过的事情,节省了大量的人力、物力和财力。

1.1.2 芯片—标签

标签相当于信号发射机。标签一般是带有线圈、天线、存储器与控制系统的低电集成电路。

1.1.3 阅读器

阅读器相当于信号接收机。根据支持的标签类型不同与完成的功能不同,阅读器的复杂程度是显著不同的。阅读器的基本功能就是提供与标签进行数据传输的途径。阅读器还提供相当复杂的信号状态控制、奇偶错误校验与纠正功能等。标签中除了存储需要传输的信息外,还必须含有一定的附加信息,如错误校验信息等。

1.1.4 编程器

只有可读可写标签系统才需要编程器。编程器是向标签写入数据的装置。编程器写入数据一般来说是离线完成的,也就是预先在标签中写入数据,等到开始应用时直接把标签黏附在被标识项目上。也有一些RFID应用系统,写数据是在线完成的,尤其是在生产环境中作为交互式便携数据文件来处理时。

1.1.5 天线

天线是标签与阅读器之间传输数据的发射、接收装置。在实际应用中,除了系统功率,天线的形状和相对位置也会影响数据的发射和接收,需要专业人员对系统的天线进行设计、安装。

1.1.6 移动小车

由于目前的RFID的信号发射距离较短(本系统采用发射距离≤20m,超过20m以外的范围无法接受到射频信号,再加之埋地管线外的泥土层对射频信号能量的吸收,降低了无线射频信号的传播距离,因此,将阅读器、微机处理系统等外部设备安装在移动小车上,工作时,移动小车沿着管道铺设的路线图随管道内的清管器(内载有芯片)同步前行。

1.2 系统的工作原理

将载有信息的标签安装在清管器的内部,在清理管道时,标签随清管器沿管道移动,清管器可将管道周围的污物、蜡等杂质清除掉,有助于信号的发射与接受,同时清管器的前端液体较少(因为清管器是靠前后两端的压力差而运行的),这样液体对电磁波的屏蔽作用将大大减轻,同时,载有阅读器、微机处理系统的移动小车沿着管道铺设的路线图随管道内的清管器同步运行,误差不超过15m。

系统的RFID芯片为有源芯片,不断向管壁径向发射信号,载有信息的信号可以通过直射或反射穿过缝隙被管外的阅读器接收,无线射频识别系统阅读器的阅读范围选择在20m以内,当阅读器接受来自于管内芯片发射出来并通过泄漏点穿过管道壁的射频信号,通过解码将该信号传输给后台的计算机处理,完成整个信息处理过程。当管道无泄漏点时,无线射频信号将完全被管道壁屏蔽(无法穿透管壁),管道外的阅读器将无法接受到射频信号。20m范围内的泄漏点的准确测定(及存在泄漏点),这在工程上就具有重大的现实意义(以往任何测试方法所获得的泄漏点位置的误差更大),20m—30m的距离是维修埋地管道的最佳距离(适合于工程机械车的操作空间),就此种意义上说,在该范围内检测到的泄漏点位置可以认为是零误差,因为一次维修作业就可找到泄漏点,这就大大降低了由于管道泄漏点的误判而重复作业的工作量,节省了大量的作业费用。系统的工作原理如图1所示。

1.3 系统的优点

(1)系统可应用到输油管道的小泄漏检测与定位,误差小,缩短维修作业时间,减少作业费用。

(2)系统可适时显示芯片在管道内的运行数据,可方便查询和分析历史运行情况。

(3)基于RFID无线射频识别技术的输油管道泄漏检测定位系统使用方便、灵活、成本低,并有利于系统功能的扩展,如远距离传输等功能的开发。

(4)基于RFID无线射频识别技术的输油管道泄漏检测定位系统,具有广阔的可拓展应用领域。如把系统加以针对性的改进,可开发为城市自来水、煤气、污水等主干管道安全运行的管道泄漏监测与定位系统。

2 RFID管道泄漏检测识别系统的试验与分析

试验是在实验室内进行的,管道系统是自行设计的,试验分为静态检测试验和动态检测试验两种。静态检测试验和动态检测试验又分别划分为地上管道和埋地管道的静态检测和动态检测试验。

2.1 地上管道裂缝的静态检测试验

静态检测试验采用两段封闭的内装液体管道,管道中间开有人造裂缝或孔洞,裂缝宽为(1—3)mm之间,在管道内的裂缝处放置一个大于管道直径的充气橡皮球,橡皮球内置10个不同编号的RFID芯片,管道内橡皮球两侧液体的液面高度不同,橡皮球的位置正好处于管道裂缝或孔洞的位置,由于管道内的液体、橡皮球相对于管道处于静止状态,故测试属于静态测试。管道裂缝静态检测试验示意图见图2。静态管道裂缝试验按管道的材质不同分三组进行,管道的材质分别为直径为150mm的45号钢管、玻璃钢管、PVC管。三组的实验数据见表1,表中on表示接收到信号,off表示无信号。

2.2 地上管道裂缝的动态检测试验

地上管道裂缝的动态检测试验的主要特征是管道内液体流动,橡皮球在两端液体的压力差作用下在管道内移动,不同的压力差像皮球的移动速度也不相同,当橡皮球在不同的速度经过裂缝位置时,检测识别信号的有无。橡皮球的移动速度是靠改变管道外的注水泵的流量和流压来实现的。管道裂缝动态检测试验示意图见图3。管道的材质分别为直径为150mm的45号钢管、玻璃钢管、PVC管的三组的实验数据见表2。

2.3 埋地管道裂缝的静态检测试验

埋地管道裂缝的静态检测试验,是在地上管道裂缝的静态检测试验基础上进行的,区别是在于将上述试验设备分别埋在深0.5m、0.8m、1m、1.2m、1.5m的地下泥土中进行试验的。埋地管道裂缝静态试验同样按管道材质分三组进行:直径为150mm的45号钢管、玻璃钢管、PVC管。三组的实验数据见表3。

2.4 埋地管道裂缝的动态检测试验

埋地管道裂缝的动态检测试验是在45号钢管道进行的,管道的埋地深度分别为0.2m、0.5m、1m,管道内液体流动速度控制在0.2 m/s、0.4m/s、0.6m/s、0.8m/s,当橡皮球在不同埋地深度、不同的速度经过裂缝位置时,检测识别信号的有无。橡皮球的移动速度是靠改变管道外的注水泵的流量和流压来实现的。45号钢埋地管道裂缝动态测试实验数据见表4。

2.5 实验分析

(1)从表1可看出,地面各种材质的管道在静态时,芯片与阅读器之间的通信都能穿过管道的人工裂缝正常进行,表明此种方案是可以检测到管道泄漏点的存在。

(2)从表2可看出,地面各种材质的管道在动态测试时,芯片与阅读器之间的通信基本上能穿过管道的人工裂缝正常进行。而45号钢管在测试中出现了off现象,即金属对无线射频信号的屏蔽作用的显现,且移动速度越快,这种屏蔽作用也明显,但总体上表明此种方案是可以检测到管道泄漏点的存在。

(3)从表3可看出,45号埋地钢管的静态测试时,芯片与阅读器之间的通信基本上能穿过管道的人工裂缝正常进行。同时表3也能看出,埋地管道随着埋地深度的增加,测试中出现的off现象也越明显,这说明了地层的介质对信号强度有衰减作用,盖层越厚,衰减越严重。试验中的芯片是沿着橡皮球的周向均匀分布的,No.5、No.6、No.7号芯片位于管道的下部,芯片与阅读器的通信信号理论上需经多次反射后穿过裂缝和盖层到达地面被阅读器接收到,此过程信号经过多次衰减,能量消耗较多,甚至无法穿过地面,以至于出现芯片与阅读器通信的off现象。

(4)从表4可看出,45号埋地钢管的动态测试时,芯片与阅读器之间的通信随着埋地深度的增加和芯片在管道中的移动速度的增加,off现象也越明显,尤其No.5、No.6、No.7号芯片更为明显。但总体上芯片与阅读器之间的通信是可以通过人工裂缝传输的。

3结论

基于RFID无线射频识别技术的输油管道泄漏检测的试验是在实验室内进行的,实验室研究的结果表明:RFID无线射频识别技术应用到输油管道的小泄漏检测与定位是可行的,且泄漏点的定位误差可以缩小到(10—20)m之间,但目前还存在一些技术难题,如合适的射频频率的选取以及芯片的天线的合理设计与制作等,待这些技术难点解决后,基于RFID无线射频识别技术的输油管道泄漏检测与定位系统将转向油田现场试验,改进后可得到实际应用。

摘要：基于RFID无线射频识别技术的输油管道泄漏检测的试验是在实验室内进行的,实验室研究的结果表明:RFID无线射频识别技术应用到输油管道的小泄漏检测与定位是可行的,且泄漏点的定位误差可以缩小到(10—20)m之间。但目前还存在一些技术难点待解决,有望在不远的将来,基于RFID无线射频识别技术的输油管道泄漏检测与定位系统将转向油田现场试验,改进后可得到实际应用,这对输油管道管理部门有着重大的现实意义。

关键词：RFID,输油管道,泄漏检测

参考文献

[1]郑贤斌,陈国明,朱红卫.油气长输管线泄漏检测与监测定位技术研究进展.石油天然气学报,2006;3(28):152—155

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针对油气管道中泄漏检测技术研究 篇9

一、油气管道检漏方法指标

性能良好的油气管道检测仪器或技术应当具有高效可靠的泄露定位系统, 能够在细微泄露问题发生的过程中及时报警, 并对泄露位置进行快速定位、预测估计已经发生的泄漏量, 其对于工程的不同情况要具有相应的适用性能, 具有较高的鲁棒性和较低的漏报率与误报率, 且维护简单。总结其性能指标应当包括有效性、响应时间、评估水平、灵敏性、维护指标、定位精度、成本、误报率等方面。

1. 综合性能指标

(1) 自适应能力:是指检测系统对于不同的检测对象具有相应的自适应能力, 并能够根据变化的信息来完善自身的性能。

(2) 鲁棒性:是指检测系统在存在建模误差、干扰、噪声影响等状况下仍能准确完成对泄露对象的检测, 且能确保漏报率与误报率在规定标准范围以内。检测系统具有越强的鲁棒性, 其可靠性程度就会越高。[1]

2. 诊断性能指标

(1) 泄露检测的精度:即是指检测系统在估计泄露问题的时变特性和大小时所能达到的准确性。精确估计管道泄露的时变特性, 不但能够了解泄露发生的程度, 还能预测管道腐蚀、老化的情况且制定恰当的处理方案。

(2) 泄露与正常工序操作的分离能力:是指检测系统对于倒灌、调阀、启泵、停泵、管道泄漏情况等的区分性能。检测系统具有越强的区分性能, 其误报率与虚报率就会越低。

在具体的工程设计过程中, 应当根据工程的性能要求与工程条件等明确不同性能要求之间的从属关系, 然后据此分析相应的泄露检测方法与技术, 合理取舍后采取最佳的解决措施。

二、油气管道泄露检测技术

1. 统计分析技术

统计分析技术的原理是在油气管道出现泄露问题时, 其流量与压力状态等都会出现不同程度的变化, 如进出口处的流量会出现差异、压力降低等, 对于原管道所采用的流量与压力关系模型就不再成立。统计分析技术主要采用序贯概率比检验法, 其是一种以“顺序概率测试”为基础的假设检验统计方法, 此方法能够根据实际检测到的流量与压力指标呈现泄露发生的置信水平。此种方法的优点是能够避免管道模型的建立, 所需的计算量较小, 误报率较低, 且能够较强的适应工程条件的变化, 主要缺点是需要较高的仪器精度, 其需要在流量指标检测的基础上对管道泄露进行评估, 响应时间较为缓慢。在具体统计过程中, 需要通过流量变化情况来平衡输入与输出的质量, 由于输出的流量与压力均值相比于输入的流量与压力均值具有一定的差异, 而其差异的大部分是在可允许接受的范围以内, 只有较小部分的偏差属于异常值, 因此通过计算分析标准偏差并对零假设进行检验, 在显著性检验的基础上便能够诊断故障是否发生, 最后采用最小二乘法即可对故障部分进行定位。[2]

2. 负压波法

在油气管道出现意外泄漏时, 其泄露处由于流体物质的减少会降低局部液体的密度, 进而造成瞬态压力的突然下降以形成负压波。生成的负压波会按照一定的速度分别向管道两端传输, 此时管壁作为波导管会让压力波在传输过程中出现不同程度的衰减, 以使其传输到更远的距离位置。在经过较长时间传至上下游后, 上下游的压力传感器就能及时采集到明显的瞬态压力波形, 以此完成对泄露故障的诊断。通过计算上下游压力传感器接受瞬态压力的时间差, 然后依据压力波的传输速度就能够预测出泄露发生的位置。负压波法检测管道泄露的示意图如图1所示:

管道泄露位置计算公式为:

L1=[L (c-v) + (c2-v2) *t]/2c

公式中, L1表示A点到泄露点的距离, 管道长用L表示;c表示负压波传输的速度;v表示液体的流动速度;t表示负压波传送到A点、B点之间的时间差。通常负压波在原油管道中的传播速度为1200m/s, 而在气体管道中的传播速度为320m/s。[3]

在实际管道传输过程中, 棺材的弹性、温度、液体的弹性、密度等因素都会对负压波的传播速度造成影响, 因此使用此方法的重点是正确计算出负压波的传播速度。此种方法具有较高的灵敏度和准确性, 且不需要对管线的复杂数学模型进行建立, 工作原理简单可靠, 具有较好的适用性, 因此在油气管道泄露检测中应用广泛。

结束语

泄露检测质量的好坏将直接关系到油气管道运行的安全性和可靠性, 因此, 相关技术与研究人员应当加强有关油气管道泄露检测技术的分析与探讨, 总结油气管道泄露问题发生规律与原因, 并不断引进高新检测技术与仪器, 以逐步提高油气管道泄露检测质量与水平了, 进而为油气管道的正常运行提供保障。

摘要：作为油气管道管理中的重要内容, 油气管道泄露检测技术对于提高油气管道运行的安全性和可靠性具有重要作用。本文首先对油气管道的检漏方法指标进行简介, 然后具体阐述了相关的泄露检测技术, 以期为相关技术与研究人员提供参考。

关键词：油气管道,泄露,检测技术

参考文献

[1]肖智光, 吴嗣跃, 薛小红.管道泄漏检测技术应用分析[J].管道技术与设备.2011, 06 (10) :61-62.

[2]阳光, 邓松圣, 张福伦.油气输运管道泄漏检测的部分方法及优缺点分析[J].中国储运.2010, 12 (29) :62-63.

石油输送管道泄漏检测方法探讨 篇10

管道泄漏检测主要有两个目的:一是防止泄漏对人及环境造成危害和污染, 二是防止管道输送油品的泄漏损失。目前比较实用的管道泄漏监测技术大致可分为直接检测法和间接检测法两类。

(一) 石油输送管道泄漏直接检测法

直接检测法是测出泄漏的输送液体在地表的痕迹或挥发气体。如:利用检漏电缆、检漏光纤等测量泄漏后检测元件的阻抗、电阻率等特性变化来检测泄漏。或者采用人工巡线或机载仪器飞行巡线检查泄漏。近年美国OILTON公司开发出一种机载红外检测技术, 由直升飞机带一高精度红外摄像机沿管道飞行, 通过分析输送物质与周围土壤的细微温差来确定管道是否泄漏。

(二) 石油输送管道泄漏简介检测法

间接检测法是通过测量泄漏时管道系统的流量、压力、压力波等物理参数的变化来检测泄漏的方法。主要分为3种类型:

(1) 实时模型法

实时模型法是研究得最多的一种方法, 它应用实时诊断系统与管道SCADA系统相结合, 进行动态泄漏检测。这种方法的关键是建立准确的管道实时模型。定时取管道的一组实测参数作为边界条件, 由实时模型计算管道中流体的压力、流量值, 然后将这些计算值与实测值作比较, 当计算结果的偏差超过给定值时, 即发出泄漏警报。现场实验表明, 目前用实时模型法能检测出大于输量4%的泄漏, 定位精度较低, 不足10%。

(2) 质量平衡法

基于质量守恒原理, 一条不泄漏的管道, 流入与流出的质量流量必相等。实时测出管道出口与入口流量, 有一定的差值则表明管段内可能发生泄漏。由于所测流量与流体的各种性质 (如温度、压力、密度、粘度) 有关, 从而使情况变得复杂, 在实际应用中需要进行修正。由于管道瞬态工况会影响流量变化及准确测量, 通常采用累计平均值来判断, 这使检测时间增长并降低了检测精度。故采用质量平衡法检漏时, 常需配合使用其他方法。

(3) 基于信号处理的方法

在管道沿线的关键点, SCADA系统通过传感器测量流量、温度、压力等参数对管道进行实时监测, 测量到的数据被送往中央控制中心, 运用各种算法实时分析处理, 以此进行泄漏检测和定位。常用对泄漏前、后沿线压力分布变化或负压波传播情况的分析来检测泄漏及定位。这种方法包括压力梯度法、负压波法、压力点分析法和统计分析法等。目前国内输油管道上应用最多的是负压波法。

两类方法相比, 泄漏直接检测法敏感性好, 定位精度高, 误报警率低, 但对管道进行一次完整的检测需要较长的时间;间接检测法可以连续检测泄漏, 实现对管道的实时监测, 但敏感性和定位精度相对较低, 误报警率也较高。

(三) 石油输送管道泄漏负压波检测法

输油管道发生泄漏时会导致该点压力的下降, 压降沿管道向两端扩散而形成负压波, 其传输速度与声波在流体中的传播速度相同。根据安装在管道上、下游的传感器检测到的负压波的时间差及负压波的传播速度, 可确定泄漏的具体位置。

图10-4为负压波法检漏定位的原理图。可利用下式计算出泄漏点的位置。x=L?a (t 2?t1) 2式中x———泄漏点至上游站的距离, m;L———站间管道长度, m;t1, t 2———负压波传播到上、下游站的时间, s;a———管输介质中负压波的传播速度, m/s。

影响泄漏点定位精度的两个关键参数是:压力波的传播速度和负压波传播到上、下游传感器的时间差。压力波的传播速度与液体的密度和管材的弹性系数等因素有关, 而液体的密度是温度的函数。上式中负压波的速度作为常数, 当沿线油流的温度变化不很大时, 可以如此处理, 在油流的温度变化大的加热输送管道上则需要进行修正。对负压波传播到上、下游传感器的时间差有两点要求:一是系统时间的一致和时标的精度, 即要求数据同步;二是在工业噪声背景下准确捕捉负压波到达的相应拐点, 噪声越小越好。目前, 采用卫星定位系统 (GPS) 技术统一各站的计算机的时间, 可以保证时间同步。利用小波变换、模式识别等技术, 可以在大量工业噪声中正确判断泄漏产生的较弱的负压波。负压波检漏法的泄漏报警时间与管道站间长度和泄漏点位置有关, 它至少应等于压力波从漏点传到上下游传感器所需的时间。对于存在不满流的管段, 或站间高点剩余压力不大的情况, 负压波法检漏可靠性比较差。因为低压区若存在气泡, 压力波前峰值和压力波速会迅速衰减。由于泵与管道的调节操作时也可能会产生负压波, 有时不易判断负压波的来源。有的系统采用负压波法与流量输差检漏相结合的方法, 增加对流量变化的分析, 提高了泄漏检测的灵敏度, 可以更及时、准确地发现泄漏。近年来, 这种用负压波法自动进行泄漏检测、定位及报警的系统已应用在中洛线、秦京线、东临线、华北油田至石家庄炼油厂等原油管道上。

由于单一的泄漏监测方法往往有一定的局限性, 很难完全满足实际需要, 在应用中要考虑各种检漏方法的特点, 可以采用多种检测方法配合使用, 组成可靠性和经济性综合效果最佳的泄漏监测系统。

摘要：油气管道的安全输送是石油企业安全中重要的组成部分, 石油管道泄漏检测是维护输送管道的主要工作, 泄漏检测是为了提前预防发生泄漏事件, 防止泄漏对人和环境造成危害, 减少输送石油损失, 本文对输送管道泄漏检测的方法进行简单的介绍。

输油管道泄漏检测技术 篇11

一、声波防盗检验系统分析

1.系统原理

管道受到损害, 抑或发生自然泄漏时发出的声波信号囊括了次声部分, 次声信号可随着固体、液体及气体传播到特别远的地方, 因此可选用次声传感器展开管道的防盗与泄漏检测。于管道的起点及终点各安装一台分站检测装置, 及时检验管道中因为被破坏或泄漏而出现的次生波信号, 凭借高技术的信号分析算法, 于噪音中识别出有效的信号实施定性报警提示。

2.系统结构

整个检测装置主要由如下九部分构成:其一, 传感器;其二, 信号调理模块;其三, 存储模块;其四, 通讯控制接口;其五, 通讯模块;其六, MCUI;其七, MCU2;其八, DSC;其九, 电源。传感器应放置在实验现场, 安装于管道内部, 收集管道内部的次声波信号, 随后再将其转化成电荷信号凭借传输线输送到信号调理部分。信号调理部分具有特别强的阻抗, 可以把电荷信号转化成电压信号, 同时对此电压信号实施放大及滤波。通过信号调理部分处理的电压信号借助接口输送至MCU2及DSC的AD转换接口。校时部分为装置提供准确的实时时间, 校时部分借助GPS及相关的时间信息, 定期对装置时钟进行更新, 使整个装置中的所有部分时间一致, 校时部分输出的信息凭借串口线输送至MCUI。通讯模块的作用为于应用系统的主站及分站间输送信息, 通讯模块系一个具有一致接口标准的诸多模块的总和。通讯模块主要由如下两部分构成:其一, 主通讯模块;其二, 备用通讯模块。之所以要进行备用通讯模块的设置, 其目的就是为了确保主通讯模块出现故障时, 系统可以启动备用通讯模块以实现数据的输送。

次声防盗检验系统统运运用用在在管管道道泄泄漏漏检检验方面的长处:其一, 就整体而言, 次声波信号衰弱特别小, 特别符合长距离的检验要求;其二, 次声波检验系管道出现泄漏时发出次生信号, 和产生的泄漏量没有关系, 所以可以达到包括天然气管道泄漏检验及海底管道泄漏检验的要求;其三, 系统将打孔预警及泄漏报警二者完美地结合在了一起, 具有反应及时的特点, 同时它还可以较好地降低因管道泄漏而带来的损失。

装置通过监控高度处理器对各应用处理器运转情况进行判断, 如果应用处理器出现了异常, 监控高度处理器理应依据设计好的切换流程于各大应用处理器间实施切换, 确保不管在什么时候均有一个及以上的应用处理器正常运转。各应用处理器的作用可完全一致, 也可依据相关设计需要对每一个处理器作用进行单独设计。监控高度处理器与应用处理器间及各大应用处理器间借助于数据总线输送工作状态资料。凭借多处理冗余设计使装置可靠性及稳定性获得较大的提升。

软件研发过程主要囊括了如下几个部分:其一, 离线数据分析;其二, 算法仿真程序;其三, 远程数据采集系统主站软件;其四, 次声管道防盗软件;其五, 泄漏检测系统主站软件。专家数据库系信号识别算法的前提及保障, 信号识别算法结合了神经网络分析算法及小波分析算法两大方法。在研究的过程中, 本人曾经常去现场收集信号, 然后再自行模拟相关事件的信号, 在此基础上创建且完善数据库。在取得相关信号后, 收集对事件有利的特征量, 比方说时域及频域特点等等, 创建神经网络识别装置, 借助这些信号特征量展开训练, 以取得最优神经网络模型参数, 最后推算出恰当的目标定位算法。

结束语

该装置中的次声传感器所发出的次声信号衰弱较小, 可进行长距离输送, 较好地降低了工程投资;将管线的防盗预警与漏点定位完美的结合在了一起, 尤其是对敲击信号也可以做到精准识别, 对盗油点展开精准定位, 可以较好地降低因管道泄漏所带来的损失。此装置在中石化及中国油气管道的泄漏检验及定位方面运用特别广泛, 装置在运用上特别灵活, 可根据需求在以往打孔特别多的管道上使用, 具有特别大的推广前景及价值。

参考文献

[1]李炜, 朱芸.长输管线泄漏检测与定位方法分析[J].天然气工业, 2005 (25) .

[2]张东领, 王树青, 张敏.热输油管道泄漏定位技术研究[J].石油学报, 2007 (28) .