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1、 ) i J S S t j 探讨与研 究 输油管道泄漏监测系统应用现状及需注意问题 文 常贵宁 摘 要 ：输油管道泄漏监测 系统 日益成为输油管道安全运行 中必不可少的组成部分，笔者在 近年来的研究、应用工作 中，积 累了多条榆油管道测漏 系统 的设计、建设与应用经验 ，对测漏 系统的设计、构成、使用效果差原因分析 以及使用过程 中应注意的问题进行 了阐述。 关键词：输油管道 ；测漏 系统 ；泄漏监测 泄漏是输油管道运行中的主要故障。在管道运行过程中，由 于腐蚀穿孔或第三方不知情的情况下施工破坏等原 因，泄漏事故 时有发生 ，给企业造成巨大的经济损失 ，严重干扰 了正常的输送 生产 ，也给生
2、产带来重大安全隐患。因此，泄漏监测不仅成 为目 前输送管道安全生产管理的重要工作内容 ，今后也将是管道正常 运行不可缺少的保障。实现输送管道 的泄漏监测，对于及时发现 泄漏故 障、确保生产和管线的安全运行、保障人身安全 、提高长 输管道 的现代化管理水平等都具有重要的意义。 输油管道泄漏 自动监测技术在国外得到了广泛的应用 ，我国 管道测漏技术的研 究起步较晚，清华大学、天津大学等单位从上 世fi E 9 0 年代中期开展 了初步研究 ，而真正 实际应用则是在2 0 0 0 年 以后，由于油区治安形势恶化，犯罪分子打孔盗油犯罪猖獗 ， 使得测漏技术迅速得到 了大规模地研究与推广应用。近年来，随
3、 着社会对环境保护的要求 日益严格 ，在线测漏系统 已经成为输油 管道建设与运行中必不可少的组成部分。以胜利油 田为例 ，已经 有6 O 条以上输油管道安装了在线测漏系统 ，对于保障输油正常生 产，减 少泄漏事故发生，减少泄漏损失发挥 了重要的作用。 1测漏 方法 从国内外输油管道测漏系统的应用实践来看 ，测漏方法主要 分为两类：一类是监测管道运行的工艺参数来判断泄漏的发生及 其位置，另一类是监测泄漏发生时产生的泄漏声波来实现测漏。 从应用效果看，目前 ，最为成熟的是前者 ，即 “ 压力波 +输差分 析 ”实时监测报警 的办法。 2测漏系统构成 测漏系统一般由三部分构成 ：现场数据采集站、通信
4、 系统、 电脑监控软件。 2 1 现场数据采集站 现场数据采集站的任务是采集管道运行工艺参数 ，如管道进 出两端的压力、温度、流量等数据。它包括数据采集器和现场仪 表 。 对于数据采集系统而言，测漏对采集系统的主要指标是要求 采样速度至少应该达到1 O O ms 一次。现在般的数据采集模块都 能满足需求。为了提高定位精度 ，应该实现各数据采集站时钟 同 步 ，即采集GP S i _ 星时钟数据 ，给采集数据加上时间标签。 2 2 通 信 系统 因为要实时对比输油管道沿线各站的压力等数据 ，因此，通 信在测漏系统中发挥着关键的作用，也是 目前测漏系统中故障率 最高的环节。常用的通信方式有：局域网
5、、电台、3 G 电话 宽带 等公网，一般可根据现有条件优选。为了保证系统的可靠性，可 同时采取两种方式 ，互为备用。 中国储运网 H t t p ： www c h in a c h u y u n c o m 1 O5 探讨与研究- j 、 2 3 软件 软件的核心是泄漏判断及定位算法。小波和相关分析是泄漏 点定位最主要的两种计算方法。 小波分析 小波分析上世纪八十年代后期发展起来的应用数学分支 ，它 是-3 信号的时间一 尺度分析 ，在时、频中均具有表征信号局部 特征的能力，是F o u r i e r 分析的发展。与F o u r ie r 变换相比，小波变 换在时、频域中均具有表征信号
6、局部特征的能力，适用于辨识信 号的奇异点及计算奇异性的大小 ，是近年来非常活跃的一种信号 处理方法，被誉为 “ 数学的显微镜 ”。小波变换作为一种新的信 号处理技术 ，已经在许多工程领域中得到了应用。利用小波变换 的极值可以检测信号的边沿 ，并且可以抑制噪声。因此，用小波 变换可以使压力下降边沿更加清晰 ，从而容易确定时间差。 2相 关分析 相关分析是一种非常有用的数学处理方法 ，它经常用来比较 两组数据、两个图形的相似性。由于输油管道是一个压力系统， 我们通过测漏系统实时得到的输油管道两端压力变化的数据肯定 是相关的，具有相似性，只是时间先后不同，而压力变化波动时 间的时间差正是计算压力源位
7、置的关键。 3 效 果不佳 原 因分析 很多单位的输油管道测漏系统使用效果不佳 ，处于瘫痪或半 瘫痪状态，没有发挥应有的作用。究其原 因，有厂家的问题 ，也 有用户 自身的问题。 3 1厂家提供产品与服务不到位 从厂家产品方面的问题来说 ，系统本身设计有缺 陷，软件不 成熟 ，误报太多。也有一些厂家利用用户对泄漏监测技术这一新 生事物不了解 ，玩弄概念骗钱 ，鱼目混珠 ，搅乱 了市场。如一种 所谓 “ 次声波 ( 音波 ) 测漏系统”，使用效果很不理想，试验及 后期应用证明，它只适合检测较大 ( 瞬时泄漏量大于管道瞬时输 量5 ) 的突发性泄漏 ，定位误差跟压力波法相当，没有实用价 值，所有安
8、装的系统现均已废弃。 3 l2 用户维护管理不到位 从用户角度来说，一开始迷信这套 系统 ，经使用后误报多 次 ，就不再认可 ，转而排 斥这套系统。管理人员对测漏系统还不 是很 了解 ，维护管理跟 不上。其实 ，迷信和排斥都是错误 的态 度。正确的态度应该是既用且疑，分析排除。 目前 的管道泄漏监测系统实际上是一种 “ 软”测量 ，它是通 过监测管道运行的压力、温度、流量等工艺参数来推断泄漏的发 生，毕竟不是直接测到漏油，数据采集的误差不可避免，希望靠 电脑软件完全 自动报警是不现实的，也是不必要的。 本来 ，灵敏度跟误报就是一对矛盾 ，想追求灵敏度 ，就必 然带来误报。清华大学王桂增教授就经
9、常举机场安检的例子，安 检员手里拿着 的探测器扫描人体时经常会发出报警 ，安检员再进 行二次确认 ，只有这样 ，才能够保证飞行安全。东营五色石测漏 1 O6 C h i n a s t o r a g e&t r a n s p o r t ma g a z i n e 2 0 1 4 0 3 技术有限公司提出了 “ 人机协作 ”的概念，系统肯定能给你提供 一些有用的数据，还需要监控人员进行分析判断是否发出泄漏警 报。 所以说 ，希望靠系统软件完全自动报警是不现实的，也是不 必要 的。软件的智能分析永远跟人脑之间存在差距。因此 ，应该 由系统采集数据 ，系统自动报警灵敏度设置尽量高一些，提醒监
10、 控人员进行分析 ，从而会大大提高灵敏度 ，提高运行效果。 4 应 用 中需注意 问题 4 1 独 立运 行 测漏系统属于安全仪表 系统中的一种，鉴于测漏系统对于 保障管道正常安全运行 的重要性 ，应该独立于S C A D A系统。 压 力传感器、控制器 、电源等都应单独设计 ，温度传感器 可与 S C A D A系统并采，用模 拟量 “ 一分二”隔离模块 ( 如 上海工业 自动化仪表研究所生产的隔离式安全栅E X 8 0 3 5)，流量计发讯 器则可使用数字量 “ 一分二”隔离模块E X 3 0 6 3 。 4 2 方法 选择 对于输油管道来说， “ 压力波 十输差分析”实时对比分析的 测漏
11、技术是目前最成熟、可靠的泄漏监测定位方法。流量信号在 泄漏监测中有着重要的作用。流量数据分瞬时流量和累计流量。 瞬时流量的实时对比分析报警以及累计流量的输差对 比，可以提 高系统灵敏度、减 少误报。输油流量计有很多种 ，这里推荐两 种容积式流量计和质量流量计 。最常用的是容积式流量计 ，如 腰轮流量计、刮板流量计 ，其次是质量流量计。 4 3 系统选 择 应选用有多套系统成功应用的成熟系统产品。国产 系统 已 经能够满足生产需求，如东营五色石测漏技术有限公司的 “ 五色 石”测漏系统已经应用在大庆油田、胜利油田、辽河油田、大港 油 田等7 5 条原油 、成品油、苯 、硫酸、盐 卤等多种液体输送
12、管 道 ，共计总长1 3 0 0 公里的管道上 ，运行稳定，误报率低 ，服务 良 好 ，使用效果 良好。而国外引进的测漏系统尚未见到在国内有成 功 的应用 案例 。 4 4 监 控 管理 在实践中，设专职监控分析 员的效果最好 ，由调度员或其 他 岗位兼职的效果都不好。这是由于泄漏是小概率事件 ，很少发 生 ，再加上 一旦泄漏造成的损失巨大 ，管理员要承担很大的责 任 ，所以 监控人员住往会 自觉不 自觉地把责任推托到 系统上 面 ，很少主动分析数据 ，而只是放任系统 自动报警。 总的来说 ，液体长输管道的泄漏监测技术是成 熟的、可靠 的，可以实现泄漏的实时监测 自动报警 ，从而可以及时采取停 泵 等应对措施，防止事故进一步扩大。当然在建设、维护、运行 、 管理中也要采取正确的态度 ，注意一些问题 ，才能确保系统的正 常稳定运行，减少泄漏及其引发事故所造成的损失，保障安全， 保护环境。 ( 作者单位：胜利油田油气集输总厂 )
