《国内外油气管道泄露检测技术的发展现状》由会员分享，可在线阅读，更多相关《国内外油气管道泄露检测技术的发展现状（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 综 述国 内 外 油 气 管 道 泄 漏 检 测 技 术的 发 展 现 状夏 海 波张 来 斌 王 朝 辉石 油 大 学北 京夏 海 波 张 来 斌 等国 内 外 油 气 管 道 泄 漏 检 测 技 术 的 发 展 现 状油 气 储 运 摘 要 介 绍 了 国 内 外 用 于 油 气 管 道 泄 漏 的 十 几 种 检 测 方 法包 括 气 体 检 测 法压 力 分 布 法负 压 波 检 测 法质 量 平 衡 法检 测 元 件 法声 波 法分 段 试 压 法压 力 点 分 析 法压 力 波 阵 面 检 测 法 以及 示 踪 剂 检 测 法 等分 析 了 各 种 管 道 泄 漏 检 测 技 术
2、 的 原 理 和 各 方 法 的 优 缺 点认 为 在 现 代 计 算 机技 术 的 支 持 下那 些 基 于 快 速 算 法 的 实 时 管 道 泄 漏 检 测 技 术 将 显 示 其 优 越 性主 题 词 油 气 管 道 泄 漏 检 测 技 术 现 状 研 究 发 展 趋 势管 道 设 备 用 于 输 送 油 气 具 有 较 多 的 优 点便 于管 理 和 控 制同 时 成 本 费 用 又 较 低但 随 着 长 时 间 的运 行 磨 损设 备 的 自 然 老 化地 理 和 气 候 环 境 的 变 化以 及 人 为 损 坏 等 原 因泄 漏 故 障 时 有 发 生特 别 是 石油 化 工 行
3、 业 的 输 送 管 道 一 旦 发 生 泄 漏 事 故将 造 成严 重 的 环 境 污 染 和 危 险 事 故同 时 也 因 输 送 物 料 的大 量 泄 漏 带 来 重 大 的 经 济 损 失建 立 管 道 泄 漏 故 障监 测 诊 断 系 统及 时 准 确 报 告 事 故 的 范 围 和 程 度可以 最 大 限 度 地 减 少 经 济 损 失 和 环 境 污 染因 而 要 求管 道 泄 漏 监 测 诊 断 系 统 应 具 有 下 列 基 本 特 性 准 确 可 靠 地 诊 断 泄 漏 故 障 位 置 迅 速 可 靠 地 报 告 泄 漏 程 度 泄 漏 诊 断 技 术 系 统 原 理 简
4、单维 护 和 操 作方 便国 外 一 些 较 发 达 国 家 从 年 代 末 已 经 开 始 对管 道 泄 漏 故 障 进 行 了 研 究 年 代 末 进 入 较 实 用 的商 品 阶 段而 我 国 对 管 道 泄 漏 技 术 的 研 究 起 步 较 晚在 消 化 吸 收 国 外 技 术 的 基 础 上 也 有 几 家 单 位 进 行 了现 场 试 验但 由 于 整 套 技 术 不 够 完 善目 前 还 不 能 进入 生 产 运 行 阶 段根 据 文 献 对 油 气 管 道 的 泄漏 故 障 诊 断 的 一 些 方 法 进 行 介 绍一气 体 检 测 法气 体 检 测 法 就 是 利 用 检
5、测 有 无 可 燃 性 气 体 的 方法 来 确 定 可 燃 性 气 体 及 液 体 的 泄 漏一 般 多 采 用 基于 接 触 燃 烧 热 原 理 的 可 燃 性 气 体 检 测 器可 检 测 约 的 气 体但 不 能 长 距 离 连 续 检测多 用 于 气 体 管 道据 报 道有 一 种 被 称 为 火 焰 电离 子 检 测 器 可 以 检 测 出 的 气 体灵 敏度 极 高已 成 为 检 测 输 气 管 道 是 否 泄 漏 的 主 要 检 测仪 器在 美 国输 气 管 道 地 面 上 的 部 分 管 道 检 测 主 要使 用 气 体 检 测 法使 用 火 焰 电 离 子 检 测 器 在
6、输 气 管道 上 查 找 泄 漏 位 置最 主 要 的 优 点 是 受 温 度污 染 或机 械 运 行 的 影 响 较 小但 是 其 最 致 命 的 缺 点 是对 密闭 空 间 内 的 管 道 泄 漏 检 测 时 易 引 起 燃 烧 或 爆 炸 事故特 别 是 在 管 道 附 近 有 人 居 住 或 厂 矿 单 位 时 更 应小 心 使 用二压 力 分 布 法在 管 道 沿 线 的 各 个 截 断 阀 处 分 别 设 置 传 感 器并 同 时 采 集 压 力 信 号 汇 总 构 成 该 管 道 整 体 压 力 分 布图根 据 压 力 曲 线 梯 度 特 征 确 定 泄 漏 程 度 和 泄 漏
7、位置由 于 地 理 环 境 和 气 候 的 变 化生 产 的 需 要 和 管 道支 线 的 增 多使 得 管 道 布 线 结 构 复 杂或 由 于 调 泵 调阀 时 操 作 条 件 的 改 变在 无 泄 漏 的 情 况 下 也 可 能 出现 异 常 的 图 像 特 征 而 产 生 误 报 警 现 象为 了 克 服 管道 瞬 变 流 产 生 畸 形 压 力 曲 线 图 像通 常 考 察 该 段 管道 压 力 图 像 的 积 分 效 应但 考 虑 这 样 的 时 间 平 均 后 北 京 市 昌 平 区电 话第卷 第期 油 气 储 运检测 及报 警时 间就 要延 长对于 长距 离输 送管 道由于需
8、要布 置较 多压 力传 感器 并且 还有 信号 同步 传输装备因此 整套 检测 系统 耗资 较大三负压 波 检 测 法负压 波检 测法 可迅 速检 测 以上 的突发 性的 大量 泄漏在快 速诊 断法 中占 据重 要地 位在泄 漏发 生时泄漏 处立 即产 生因 流体 物质 损失而 引起 局部 流体 密度 减小 出现 的瞬 时压 力降 低和速度 差这个 瞬时 的压 力下 降作 用在 流体 介质 上就作为 减压 波源 通过 管道 和流 体介 质向 泄漏 点的 上下游以 声速 传播当以 泄漏 前的 压力 作为 参考 标准 时泄漏 时产 生的 减压 波就 称为 负压 波其传 播的 速度在管 道和 输送
9、的流 体中 并不 相同在天 然气 中大 约为 在液 体油 中大 约为 设置 在泄漏 点两 端或 泵站 的传 感器 拾取 压力 波信 号根据两端 拾取 压力 波的 梯度 特征 和压 力变 化率 的时 间差利用 信号 相关 处理 方法 就可 确定 泄漏 程度 和泄漏位 置同时 输送 油气 和管 道吸 收能 量也 使得 负压波振 荡的 物理 参量 特征 减弱压缩 机和 泵机 组的 运行交 变压 力噪 声调阀 时压 力的 瞬间 变化 和管 道沿线输 送油 气进 出管 道时 产生 压力 变化 等因 素给 采集泄漏 信号 造成 很多 困难负压 波法 是目 前国 际上 应用较 多的 管道 泄漏 检测 和漏
10、点定 位方 法清华 大学与中 国石 油天 然气 东北 输油 管理 局在 铁秦 管道 新民黑山 站间天津 大学 和新 乡输 油公 司在 中洛 管道濮阳滑县 站间 均采 用了 负压 波法 的泄 漏实 时监 测系统如何 识别 泄漏 引发 的负 压波 是提 高负 压波 法检测准 确性 和灵 敏度 的关 键技 术之 一清华 大学 根据上述 两种 压力 波传 输方 向相 反的 特点采用 在站 内及在 站外 处各 安装 一个 压力 传感 器 的方 法按两 个传 感器 接收 压力 波的 先后 顺序 进行判别将 的输 出延 时后 与 相减提取 泄漏 信号的特 征但由 于信 号处 理方 法的 缺陷检测 灵敏 度不
11、高此外站外 传感 器维 护的 困难 也影 响了 该系 统的推广天津 大学 研究 了在 站间 的两 端各 只用 一个 传感器采用 模式 识别 方法通过 提取 两种 压力 波不 同的结 构特 征进 行判 别结构 模式 识别 应用 的要 素是识别 对象 具有 可识 别的 形状 特征在油 田的 大量 试验中 发现泄漏 引发 的负 压波 形特 征与 调泵 调阀 引发的 负压 波形 有很 大的 区别但调 泵调阀 所产 生的负压 波波 形特 征随 泵阀管道输送 介质 的不 同而变化而且 对负 压波 形的 描述 是通 过对 波形 的分 段符号 化处 理实 现的根据 大量 的试 验结 果将管 道负压波 形分 为
12、稳 定段剧变 段和 持续 段并在 不同 的波形段 内选 用不 同的 基元 形式 送入 模式 识别 与分 类系统采用 自上 而下 的模 式剖 析算 法识 别与 输入 模式相匹 配的 模式 识别 类从而 判断 泄漏 是否 发生但该方法 经现 场检 验效果 并不 理想负压 波检 测法 的优点是 检测 速度 快操作 人员 少随着 新型 高精 度传 感器的 使用 和高 速计 算机 的发 展信号 检测 和信 号处理技 术正 朝着 以软 件和 硬件 相结 合的 方向 发展特别是 人工 神经 网络 和模 式识 别技 术的 有效 开发 使用负压 波检 漏方 法具 有更 大的 应用 前景针对 泄漏时压 力波 传播
13、 现象 的某 些特 征可以 采取 适当 的检测方 法对于 既定 的输 油管 道如果 流体 的物 理性 质比重容积 弹性 系数已知则可 以求 出压 力波 的传播速 度若同 一种 流体 压力 波传 播速 度基 本保 持不变则测 出压 力波 就能 推算 出泄 漏地 点由于 泄漏 所引起 的压 力变 化必 然导 致压 力下 降这与 人为 地开关阀 门或 启停 泵时 所产 生的 过渡 现象 截然 不同后者在 操作 点的 上下 游呈 现出 一端 压力 高一端 压力低的 现象因此根据 压力 波动 的情 况能 比较 容易 判断是 否泄 漏四质量 平 衡 法根据 质量 守恒 定律在管 道无 泄漏 的情 况下 进
14、入管 道的 质量 流量 应等 于流 出管 道的 质量 流量当泄漏 程度 达到 一定 量时入口 与出 口就 形成 明显 的流量 差检测 管道 多点 位的 输入 和输 出流 量或检 测管道 两端 泵站 的流 量并 将信 号汇 总构 成质 量流 量平衡图 像根据 图像 的变 化特 征就 可确 定泄 漏的 程度和大 致的 位置由于 管道 内可 能顺 序输 送不 同种 类的成 品油若管 道沿 线进 出支 线较 多则管 道流 体状态及 参数 复杂 而影 响管 道计 量的 瞬时 流量 因素 也多因此 该方 法可 采用 时间 累计 平均 估计这使 得检测时 间较 长并 且检 测精 度低流量 计的 精度 也直
15、接影响 泄漏 诊断 的准 确性其检 测精 度的 上限 依管 道的规 模操作 条件流量 运算 周期 而定当油 品沿 管道运 行时其温 度压力 和密 度可 能发 生变 化这意味着进多 少出 多少的简 单系 统在 某些 应用 中是 不油气 储运年够完 善的为此 质量 平衡 法检 测管 道泄 漏的 故障 方法需 要配 合其 它方 法联 合使 用五检测 元 件 法在管 道外 侧按 适当 间隔 设置 相应 的检 测元 件以检测管 道泄 漏的 油料其中 作为 检测 元件 的油膜检 测器导电 性粉 体元 件渗油 后电 极之 间阻 抗增大的小 圆板需要 导油 沟道 和积 油槽 与之 配合使用 电缆 阻抗 检测 法这种 方法 是由 加拿 大开 发出 来的在管 道建 设时将一 种能 与油 气进 行某 种反 应的 电缆 沿管 道铺设泄漏 发生 时泄 漏油 气与 电缆 发生 反应改变 电缆的阻 抗特 性并 将此 信号
