石油管道泄漏检测与精确定位
《过程装备腐蚀与防腐》科技论文指导老师：黄福川
（2010下学期）
学院：化学化工学院
班级：过程装备与控制工程081班姓名：罗涛
学号：0804310129
管道泄漏检测与精确定位
摘要：本文主要介绍了声波在检测管道泄漏方面的应用。国内外较为广泛应用的管道测漏技术主要为负压波法和新声波法，在介绍声波法原理及发展趋势的基础上，对新声波法测漏技术的原理、系统配置、技术指标、关键技术、现场测漏试验及应注意的问题进行了分析，为国内管道测漏系统的开发提供了技术依据，也在泄露事故和防止盗油有实际意义。
Abstract: This paper mainly describes the acoustic detection application in pipeline leaks. Suction wave and sound wave are widely used for detecting pipeline leaks. Base on the principle and the development trend of acoustic method, analysis for acoustic leak detection technology on the new principles, system configuration, technical indicators, key technologies, on-site leak testing and should pay attention to issues. provide a technical basis on pipeline leak detection system, and it is also meaningful to leak and prevent the Stolen oil and pipeline leaks.
关键词: 石油管道管道泄漏检测与定位声发射检测神经网络小波分析SCADA系统
一、管道泄漏检测与定位的意义：
管道运输已经是我国的主要运输手段之一，目前全国各地建成的各类输送管道长度已超过70 000 km。但是由于管道设备老化（腐蚀）和人为原因(施工、盗油和破坏等)还有防腐失效的影响,管道泄漏事故经常发生。比如最近发生的大连新港输油管道爆炸带来重大污染；英国石油公司可能在墨西哥湾出现的海底管道渗漏都是不仅造成大量的损失而已造成了严重的污染。。因此，及时对流体输送管道的泄漏进行检测和泄漏点的定位,防止泄漏事故进一步扩大,具有重要的经济效益和社会效益。
二、泄漏点检测常用方法和评测手段：
(1) 目前广泛应用的是基于负压波和基于声波信号的泄漏检测与定位方法。当管道某处突然发生泄漏时,在泄漏处将产生瞬态压力下降,形成一个负压波,该波以1 000 m/ s的速度从泄漏点向两端传播然后根据压力信号分析，但是基于负压波的有几类共性的问题：
①由于管道都是高压1—5 MP，所以对小泄露量和缓慢泄露（压力变化0.01MPa左右）不够灵敏和漏报比较普遍。
②这类系统抗工况绕道能力比较差，系统误报比较多。
如果一味的提高对小泄流量检测的灵敏度，会导致更多的误报，所以需要寻找一种更好的方法。
(2) 常用的检测方法。一类是外部环境检测，早期就是用人员的外部巡视法（比较原始）、油气敏线缆、检测光纤（PCS和光纤温度传感器）。另一类是管内流动状态检测，有基于模型、基于信号处理、基于模式和人工神经元网络的方法.
(3)常用的评测方法
对一个实际的故障诊断系统，可以用以下性能指标加以评价：泄漏检测的灵敏度、泄漏点的
定位精度、抗工况扰动能力、系统响应时间。
三、声发射检测技术的原理和优点：
（1）声发射检测的原理众所周知物体间的相互碰撞均会产生振动发出声音形成声波，声波不但能在空气中传播而且能在液体和固体中传播，声波在空气中传播时其传播速度仅为340m/s，而声波在钢管中传播时其传播速度高达5000m/s以上。通常，当管道内液体发生泄漏的瞬间，管道内的压力平衡被破坏，造成系统流体弹性压力的释放，引起瞬间声波震荡，在管道内形成声场。泄漏产生的声波具有较宽的频谱，分布在6-80k Hz之间。声波法是将泄漏时产生的噪声作为信号源，由声波传感器采集该信号，从而确定泄漏位置和泄漏程度。（2）声发射检测法的优点
①在管道流量不稳定及停输等状态下，测漏性能不变，误漏报率低，适用于两相（油、水）或三相（油、气、水）流体。这一点就明显好于以广泛应用的负压波，它会造成压强的不稳定而出现过多的信号早上而极容易产生误报。
②由于声波在钢管中的5000m/s以上的速度决定了这中检测方法的实时性，能在泄露或者是盗油才开始就可以发现，最大程度了保证损失的最小发生。
③稍加改造可以实施监控，为了保证声波（应力波）信号的强度，可以在长距离管道上设置多分站，数据通过无线电传输，和GPS定位系统，数据经过定向天线处理后可以很容易的传入件事网络（这只是在交通部发达，偏僻的山村）可以不用电缆及光缆，还可以满足现场随时都可以有数据可以分析。可以节约大量的人力，财力，物力。
④主要的设施安装在站内，安全性好，维护费用低，操作简单，便于管理。而且准确率很高，高达90%，是公认的一种很好的微泄露检测方法。
（3）声发射检测技术的发展
前期声波法因监控距离短，管道泄漏时间和发现时间不同步，定位误差较大，难以确定泄漏的程度。另外，操作中需要较多的工作人员，在实际应用中受到很多限制。经改进后的声波法监控长度为60 km ，使用的GPS接受器具备发现时间和泄漏时间同步的功能。随着传感器灵敏度的提高，定位精度已达到30m 以内。该技术使用类似“指纹识别”的方式，可将现场采集的各项参数与真实泄漏信号相对比，大幅度地减少误漏报率。改进后的声波测漏系统具有较高的测漏灵敏性和定位精度，所有参数可先行设定或自动校正得出，而且比前期声波法需用的人员少。
四、声发射检测系统的组成：
（1）系统的体系结构
①系统的拓扑结构：由检测仪表、信号的采集与传输装置（RTU）、GPS装置、通信网络、主计算机和客户端这五大部分构成。这样就把下游油泵站和上游油泵站和传感器以及客户控制端连接成了一个统一的整体
②系统的网络结构：a.服务器不在操作站上时采用光纤局域网和无线电话网；电台、微波、和电话线点对点通信。
b. 服务器在操作站上时采用光纤局域网和无线电话网，用串口直接（232或者485协议）与服务器的RTU连接。
（2）系统的软件构架
①RTU程序先有采样程序实时采集各声音信号，然后用RTU通信程序将信号按照传输协议送到服务器程序，
②服务器程序由主控模块、数据库模块、客户端模块、通信模块、组态功能模块、泄漏检测与定位算法模块构成
③远程客户端程序远程客户端上程序功能和主机服务器上的界面程序一样，可以在主机服务器允许的情况下通过ie浏览器直接访问服务器，可以实现远程控制和实现客户端界面程序所具有的一切功能。
（3）远程数据单元
远程数据单元RTU安装在油泵的两端。远程数据单元RTU主要有3个功能：多任务处理、信号采集和通信、对时。
（4）数据通信和GPS对时管道泄漏定位的关键之一是将上下游同时刻的数据汇集到一起，用以得到声波信号的上下沿的准确的时间差，同步程度在一定程度上决定了定位的精度。所以GPS对时的主要目的是为了使上下游的数据得到很好的同步，这也是这一套检测系统比较精确的原因之一。
五、信号的采集、分析和准确的定位：
(1)泄漏信号的产生管道受内力或外力作用产生形变或断裂，以弹性波形式释放出应变能的现象称为声发射。弹性波在结构中传播时携带有大量结构或材料缺陷处的信息，用仪器检测、分析声发射信号和利用声发射信号可以对结构或材料中的缺陷进行检测和定位。从严格意义上来说，泄漏所激发的应力波并不是声发射现象。因为在泄漏过程中，管壁本身不释放能量，但由于泄漏时，泄漏的液体与泄漏孔之间的相互作用也会在管道中激发出应力波，通过该应力波可以描述材料结构上的某种状况。所以从这个意义上说，管道泄漏在管道中激励出应力波也可以认为是一种声发射现象。
-到109-，拥有10的六次声发射信号具有很大的动力学范围，其位移幅度可以从1015
方量级的变化范围。声发射信号产生的形式也是多种多样的，一般人为地将声发射信号分为突发型和连续型两类。如果信号是由区别于背景噪音的脉冲组成，且在时间上可以分开，那么这种信号就称为突发型信号；如果信号的单个脉冲不可分辨，这些信号就称为连续声发射信号。充液管道泄漏时将在管道上激发连续的声发射信号。
（2）信号的传播
①信号在管道壁中的传播可以用圆管中的声波导波理论来描述：Pornloff和Sondhis根据质量、动量和能量守恒定律证明了圆管中声波的传播满足下述偏导方程组：
以上方程是在假设管壁上都不存在热传导和粘滞带来的损耗的前提下成立，但实际上管道泄漏时，产生的声波不光有轴向(纵向)模式的振波，还包括圆振和横振模式的波动；并且在液体或气体的流动过程中，不但有热能的损失，也有动能的损失，因此需要对方程进行修正。
②均匀无损管道泄漏模型可简化成图2—3，当泄漏孔发生泄漏时，声信号分别向泄漏
孔的两端传播。
绝大多数对管道泄漏的试验研究都是在这种均匀管上进行的。实际上即便是绝对均匀的圆管，在使用过程中，也会由于压力变形、腐蚀不均等原因而变成非均匀的管，因而，这种模型对等截面的管道泄漏也并非完全的适用，但是我们可以用这种模型去近似实际的管道模型。
由此可见：理想的圆管泄漏模型可近似为时变的线性系统。在实际的检测中，理想的圆管并不存在，由于噪声、圆管的变形、泄漏孔型等因素的影响，使实际的管道模型非常复杂，很难建立其数学形式的模型，因此，现有的泄漏检测与定位方法几乎都是建立在信号的分析与处理基础上。
(3)信号的采集信号采集也就是把声音信号转换为电信号。在声学测量中测量精度较高的通常是压强式，压强式传声器对声压的压强发生响应。它的结构很简单：在一密封腔上固定一个受声振膜。空腔上有一小孔，它使腔内平均压强与周围大气压强保持平衡。当此装置放于空间时，如果声场不存在则腔内外压强相同，作用在膜片上的合力等于零，如有声波入射，则振膜在腔外的一面受到声压p的作用，假设振膜的面积为S，接收时对声场扰动不大，而膜片上声压是均匀分布的，则振膜上就产生合力：
下面是个示意图：
由下面的公式来完成信号的转换工作
其中J是一阶贝塞尔函数，这就完成了泄漏信号的采集。
(4)信号的分析
对采集到的信号准确的分析是判断泄漏是不是发生了的最重要依据。
4.1 对采集到的信息有以下两种最基本的内容要进行分析：
①声发射信号的参数分析（以前使用，现在不常用）声发射信号简化波形特征参数分析方法目前广泛应用于声发射检测技术。对连续型声发射信号，能量测量是定量研究声发射信号的主要方法之一。声发射信号的能量通常用均方电压Vm。或均方根电压Vm来表征。一个信号V(t)的均方电压Vm。和均方根电压Vm。定义如下：
②声发射信号的波形分析（现在主要使用）声发射信号的特征参数分析方法不能充分利用声发射信号中包含的信息。随着计算机技术和传感器技术的发展，声发射检测己经由早期简单参数分析发展到今天的波形分析。波形分析是通过分析所记录的信号的时域波形来获取声发射信号所蕴含信息的一种方法，它能提供更全面更详尽的声发射信号特征信息。从理论上讲，波形分析应当能给出任何所需的信息，因而也是最精确的分析方法，可实现对声发射信号的定量分析。目前人们常用现代信号处理的一些方法对声发射信号的波形进行分析，如小波分析方法、相关分析、频谱分析方法、AR谱分析方法、神经网络识别分析方法等。
4.2 信号分析具体的手段：
声发射检测目前主要用波形分析。波形分析是通过分析所记录的信号时域波形来获取声发射信号中所蕴涵信息的一种方法。在波形分析中，信号处理方法是提取波形信息的重要手段，因此声发射信号的分析是声发射检测方法中重要的一个环节，其目的是获得声发射源的有关信息(如声发射源的特征、位置)。关于声发射信号的分析，近年来学术界发表了大量的论文。内容主要集中在神经元网络、小波分析、相关分析等几个方面。
①神经网络
唐秀家、颜大椿研究了管道泄漏后形成多相湍流所引发的应力波在管道中的传播机理，分析了泄漏引发的管道横振、纵振和圆环振动，提出了一系列应力波提取指标及离散数据算法。首次提出了以泄漏信号特征指标构造神经网络输入矩阵，建立对管道运行状况进行分类的神
经网络模型以检测管道泄漏事故的发生。Igor Grabec，Tadc!j Kosel等人对声发射中的声源定位这类逆问题的经验处理办法进行了阐述，并将其应用到连续声发射信号的源定位中。将连续声发射现象当作一个随机过程处理，这个随机过程可以通过声源坐标和声发射的相关函数来描述。由一系列样本所得到的数据形成声发射现象的经验模型。模型的形成过程中，声发射信号由位于试件特定位置的声源发出，记录的超声信号与声源坐标一起输入到神经网络中，神经网络的第一层决定信号与信号的形式以及源坐标数据向量的相关函数，在网络的第二层，利用输入的数据向量并通过自组织学习过程形成一系列原形向量。为了在学习过程完成之后，网络可以通过检测到的声波信号确定声源位置，传感器提供声发射信号，由神经网络确定相应的相关函数并使之与声源坐标相联系，这种相互关系通过网络第三层的非参数归一化分析方法来实现。根据自适应滤波器的特点以及BP网络的工作原理及应用过程中存在的一些问题，将传统的BP算法进行了适当的改进，用训练好的神经网络对声发射信号进行剔噪处理，效果比较理想。
②小波分析
小波变换是近20年来发展起来的一种信号处理方法，与信号的时域分析和频域分析不同的是，小波变换具有同时在时域和频域表征信号局部特征的能力，既能够刻划某个局部时间段信号的频谱能力，又可以描述某一频谱信息对应的时域信息。这对于分析含有瞬态信息的声发射信号是最合适的。张平、刘时风、庚荣生、沈功田在综合描述声发射信号的特点和小波变换的基本原理基础上，结合实例介绍了小波变换在声发射信号的特征提取，时域分析和噪声去除等三个方面的应用。李录平、邹新元、刘镇清、黄瑞菊、杨建波等给出了小波分析技术在声波信号分析中的应用，王健等将小波分析技术与人工神经网络技术相结合用于复合材料中波形的模式识别，具有较高的正确识别率。蔡正敏、吴浩江味日用小波变换的方法对泄漏信号进行去噪处，提高了管道泄漏的检测精度。
例如，经过处理后能得到如下的图，就可以知道的确是发生了泄漏。
总之，对信号进行以上分析其目的是获得声发射源的有关声发射源的特征、位置和过滤噪声的相关信息。
（5）泄漏源的定位
当将信号经过以上步骤处理，滤波后可以确认是真实的有管道发生泄漏，接下来就是要进行精确的定位。
常用的声发射源定位方法分为时差定位和区域定位两类。在实际工作中最常用的是时差定位，声发射源的定位需要由多通道的声发射仪器来实现。时差定位方法的基本原理为：首先将几个声发射换能器按一定的几何关系放置在固定点上，组成换能器阵列，测量并计算同一个声发射源发射的声波传播到各换能器的相对时差，将这些相对时差代入满足该换能器阵列几何关系的一组方程中求解，便可得到声源的位置坐标。由于声发射波在传播过程中会有能
量损失，即声发射信号的强度随测量点与声发射源距离的增加而衰减。根据这一现象，通过分析换能器接收到声发射信号的强度，可以粗略确定声发射源所在区域；通过分析衰减特性，可以实现声发射源的精确定位。
在时差定位方法中，常用的定位技术有：一维定位技术(也叫线定位技术)，二维定位技术(包括平面定位，柱面定位，球面定位)，三维定位技术。当被检测物体的第三个方向上的尺寸远大于其他两个方向上的尺寸时，可采用线定位进行声发射检测，如管道、棒材以及钢梁等。
时差线定位时至少需要两个声发射换能器，其定位原理如下图所示。如在传感器l和传感器2之间有一个声发射远产生声发射信号，到达传感器l的时间为t1，到达传感器2的时间为t2，因此，该信号到达两个传感器的时差t1-t2。两如果声波在试件中传播的速度为c，则声发射源距传感器的距离：
d可以由以下公式确定：
这个一般可以精确到30m以内，有了这个范围到现场简单的通过一些现场的手段就可以很精确的定位了，如DCVG、CIPS、PCM法等，反正可以在很短的时间内确定泄漏的位置。
当声发射源在两个传感器之外时，此定位技术失效。声发射源线定位技术的关键是确定两个量：声波在试件中传播的速度C和信号到达两个传感器的时间差△t。其中，速度C一般可通过测量的方法或查阅有关资料可以得到。对于时差△t的确定则要视情况而定。当声发射信号为突发声发射信号时，时差△t可通过多通道声发射仪器的各通道记录信号的到达时间确定。当声发射信号为连续声发射信号时，时差△t一般通过相关分析的方法确定。实际情况中，由于声发射信号的衰减、声发射信号在结构传播中的频散现象，△t的确定更为困难。
（6）试验仿真
试验仿真可以有自建模型模拟和用仿真软件
①自建模型仿真如下图建立石油管道泄漏声发射检测系统示意图，检测系统主要包括管道泄漏模型和声发射检测装置两个部分。
管道泄漏孔径：1.0mm，1.5mm，2.0mm，2.5mm。管道一端与扬程为55m的自吸泵相连，管道两端进出口处装有球阀，与进、出水管道相连。通过调节球阀开口大小，实现管道内水压的调节。
传感器到泄漏孔的距离：50cm、l00cm、150cm、200cm、300cm。
有了以上试验装置，发射信号收集→信号放大→A／D采样输入计算机→进行波形分析（小波或者神经网络）→滤除杂波、噪声→统计出概率直方图→做出功率谱→泄漏信号时域波形图→泄漏信号奇异性定位→评价正确性。
然后通过以上的数据处理的方法，检测一些是不是能都由波形准确的定位出泄漏的位置以及泄流量的大小，让后一此数据为准慢慢修正，找到最合适的数据处理方法。由于没有试验，就不分析了，这本文献上做的是清清楚楚。
②SCADA系统模拟仿真系统作为输油管道控制和管理的工具，应完成准确地评价管道的过去、解释管道当前发生的事件、预测管道的未来等任务。采用的软件是专用于管道的实时模拟仿真软件，为操作调度人员提供调度和操作参考，并可为操作员的培训提供平台，以保证管道安全、平稳、高效、经济运行。该系统将在北京调度控制中心和廊坊备用调控中心的一台专用的服务器中运行。本工程中采用一套在线模拟仿真软件，它通过接口直接获取SCADA系统数据库中的实时数据，经计算将结果输出到SCADA系统数据库中，为调度及操作人员和SCADA系统提供所需的数据
（7）实际管道检测可以选择实际情况进行检测，这是每一种方法必须要经历的过程，因为最后总是要用到生产实际中去的，要选择一段输油管道，本方法不会对管道造成任何形式的伤害，所以比较容易的做到，可以积累一定数量的数据，来评价系统的可行性。
（8）其他定位方法：当然进行准确定位的不止是线定位一种，还有很多种，1基于信号幅度或功率衰减的定位、互相关定位、干涉式定位、神经网络定位、BP网络定位。后面两种都是才研究不久，是运用了人工智能方面的一些技术与成果，因成在智能化、自动化、等等方面有无可比拟的优势，但是稳定性有待提高，在日本、美国进展的比较迅速，在我国步伐比较的慢一点，不过的确是比较有前途的方法。
五、结论：
通过对管道泄漏检测技术现状进行了综合分析，得出以下结论：
1．目前管道泄漏的声发射检测方法难以实现现场检测较高的灵敏度和定位精度。
2．管道泄漏检测技术呈现以软件方法为主，硬件方法为辅的发展方向。近些年，随着计算机技术、信号处理、控制理论、模式识别、人工智能等学科的飞速发展，以软件方法为主的管道泄漏声发射检测技术得到飞速发展，并能实现实时在线监测，及时给出报警信号，这方面将是研究的重点和趋势。
3．声发射泄漏检测技术在管道检测方面具有实时连续长期监控、定位较准确的优点，并且能检测微量泄漏，受到了国内外企业及相关研究人员的重视。我国已经开始在这方面的探索研究，但是研究的理论和成果距现场实际应用还有一定距离，还没有形成自主的检测仪器产品。
4.管道泄漏检测与定位技术也要与科技与时俱进，尤其是在信号的采集与处理上，采集依赖新的原理和高灵敏度的传感器；同时信号的处理要依靠高的智能化处理理念，比如像炙手可热的人工智能中的神经网络及有限元分析法，这写新的手段在别的方面已经有的长足的进步，也可以引入到管道泄漏检测中来，与以比较传统的原理比如，本文的声发射检测相结合，也算是一种新鲜的血液。
六、文献
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输油管道泄漏监测技术及应用
输油管道泄漏监测技术及应用 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。 1 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。 1.2 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），
管道泄漏检测方法简单比较
管道泄漏检测方法简单比较 管道泄漏检测技术的研究从上世纪九十年代开始，历经二十年，已经有放射物检测法、质量平衡法、电缆检测法、微波探测、磁场感应传感器探测法、红外探测法等多种直观、简单的方法被淘汰，现在行业中有三种方法被广为介绍：光纤检漏法、负压波法、次声波法。 1、光纤检漏法： 根据Joule-Thomson效应原理，当管道发生泄漏时，泄漏源附近的温度会相应降低，监视该局部温度变化，可以对泄漏进行监测和定位。根据这个原理，光纤法应该是非常有效并且定位准确的，但存在以下几个问题： ①当泄漏量较小时，泄漏源附近温度变化较小，对光纤传感器的检测灵敏度要求相当高，因此成本也相应偏高。 ②当使用与管道平行埋设的光纤时，由于当初埋设光纤的目的不是做管道泄漏检测，因此，光纤的埋设离管道有一定的距离，并不是贴着管道埋设（实际工程中，我们多次遇到光纤离管道有十几米距离的情况），如此一来，因管道发生泄漏而引起的温度降低，光纤就检测不到。 ③即使原有光纤与管道离得很近，当发生图一情况时，由于光纤和泄漏点处于管道的两端，仍然无法报警，按照国外的报道，光纤检测系统里面的光纤需要三根均匀分布在管道周围（如图二所示），才能确保管道的泄漏报警。 图一：检测光纤与泄漏点处于管道两端
图二：光纤应埋设三根，均匀分布在管道周围 2、负压波法 当管道发生泄漏时，泄漏处由于管道内介质外泄造成管道压力突然下降，在流体中产生一个瞬态负压波，负压波沿管道向上、下游传播。由于管道的波导作用，负压波可传播数十公里，根据负压波到达上、下游测量点的时间差以及负压波在管道中的传播速度，可以计算泄漏位置。由于负压波法有效距离长、安装简捷、成本较低，目前在国内得到广泛的的应用。 负压波法有其自身的缺陷，表现在以下几个方面： ①对泄漏量要求很大：负压波法能迅速检测出泄漏量很大的泄漏，对泄漏量较小的泄漏没有效果。目前，业界对能够报警的泄漏量值说法不一，根据胜利油田一个招标项目里给出的指标：灵敏度：系统应在20秒之内探测出大于流量10%的泄漏，2分钟内探测出大于管道设计流量2%的泄漏；我们依稀可以推测出2％是一个很高的指标（详见胜利油田2013年3月招标文件《07管线漏失监控系统》）； ②在天然气管道上不起作用：在天然气管道上，如果发生泄漏，泄漏处的压缩气体迅速扩张，不产生可以检测得到的负压波，因此，负压波法对天然气管道无能为力； ③在海底管道上不起作用：海底的管道受海浪冲刷，在海底如同面条般不停的摆动，管道内的介质压力相应的不停变化，负压波系统会不停的发出报警信号；福建泉港联合石化的一条总长15公里的海底管道，原本设计安装一套负压波系统，后因不停报警而撤换成次声波系统。 ④定位不准确：负压波信号是直流信号（波形如图3所示），信号从开始到结束的时
基于负压波和流量平衡的管道泄漏监测系统研究
基于负压波和流量平衡的管道泄漏监测系统研究 李新建 邓雄 （西南石油大学 石油工程学院 四川 成都 ６１０５００） 【摘 要】输油管道大量应用于现代社会中，但是由于自然因素和人为因素 管道泄漏事故时有发生，造成严重后果，因此建立管道泄漏监测系统意义重大。本文介绍了管道泄漏监测的原理，设计了负压波－流量平衡法监测系统，可以同时监测压力和流量，对于由泄漏所引起的负压波和流量变化进行综合判断，解决了单独使用负压波检测技术时误报率高、无法实时监测管道和缓慢渗漏的问题，采用了一些新技术，提高了输油管线发生泄漏时报警和定位的精确性。在油田的实验结果表明，该系统稳定可靠。 【关键词】 泄漏监测系统，负压波，流量平衡，小波变换 作者简介 李新建（１９８６－） 河南新蔡人，主要从事输油管道的泄漏检测和降 低油品蒸发损耗等油气储运方面的学习与研究。 １ 泄漏监测与定位的研究意义 自１８７９年世界上首条输油管道建成以来，经过一百多年的发展，管道运输已经发展成为公路、铁路、空运、海运之外的第五大运输体系。管道运输具有成本低、供给稳定、节能、安全等优点，广泛应用于流体的输送。但是，随着管龄的增长，由于腐蚀、磨损等自然因素，管道泄漏事故时有发生，据统计１９８６年以前修建的输油管线平均穿孔率为０．６６次／（公里．年），另 一方面，近年来不法分子在输油 管道上打孔盗油行为也日益频繁。 输油管道泄漏不仅影响了管道的正常运行，而且还威胁到人们的生命财产安全，流失油品会造成巨大的经济损失，还会造成环境污染。如何能够实时地监测管道泄漏事故，并尽快定位泄漏点，对降低油品损失和环境污染、预防重大事故的发生，具有重要的现实意义。 ２ 泄漏检测和定位的原理 ２．１ 负压波法泄漏检测技术和定位原理［１］ 管道发生泄漏时，泄漏点因流体介质损失而引起的局部液体密度减小，导致瞬间压力降低，作为压力波源通过流体介质向泄漏 故障诊断
油气管道泄漏检测技术综述
油气管道泄漏检测技术综述 摘要： 石油是维持我国经济高速发展的战略性资源，石油管道则是是保障能源供给、关系国计民生的基础性设施。管道运输具有平稳连续，安全性好，运输量大，质量易保证，物料损失小以及占地少，运赞低等特点，已经成为石油运输的首选方式,但是随着管道的广泛应用、运行时间的延长,由于各种原因导致的管道泄漏也逐渐增多，不仅造成资源的浪费和环境污染,而且有火灾爆炸的危险，对周围居民的生产生活带来较大的威胁。因此，建立管道泄漏检测系统,及时准确地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，防止事故的发生。本文主要总结国内外近几十年来发展起来的管道泄漏检测和定位的主要方法,原理及优缺点。 关键词： 管道泄漏事故检测定位原理 正文： 1、事故案例 （1）、事故经过 2008年3月14日凌晨3时30分左右， 4名协勤人员在回兴镇兴科一路巡逻时，发现郑伟集资楼17# “小精点发廊”门市附近有较浓的天然气异味，在隔壁经营夜宵店的王祥金，就去敲门告知该户可能有天然气泄漏，当该门市人员开灯时随即发生爆炸。 （2）、事故原因 直接原因 临街PE（d110）燃气管线被拉裂，导致天然气泄漏，泄漏天然气通过地下疏松回填土层窜入室内，形成爆炸性混合气体，遇开关电器产生的火花引起爆炸。 间接原因 A、管线回填未对地基进行处理或采取防沉降措施，回填土层在雨水的浸润作用下产生沉降。 B、管线在外部载荷应力叠加作用下，对管线热熔焊缝产生一定影响，导致管线拉裂。 C、对管线走向不明，巡管不到位。 泄漏是输油管道运行的主要故障。目前，国内外出现多种输油管线泄漏检测及定位方法，其中包括：生物方法、硬件方法和软件方法。本文主要介绍硬件方法和软件方法，生物方法
海城华润燃气有限公司燃气管线及附属设施泄漏检测管理制度
海城华润燃气有限公司 燃气管线及附属设施泄漏检测管理制度 第一章总则 第一条为了规范燃气管线及附属设施的泄漏检测工作，提高泄漏检测管理质量，确保燃气管线及附属设施的安全平稳运行，制定本指引。 第二条本指引规定了燃气管线及附属设施日常泄漏检测管理的内容及要求，适用于管理权属燃气公司的燃气管线及附属设施的日常泄漏检测管理。 第三条规范性引用文件： 《城镇燃气设施运行、维护和抢修安全技术规程》CJJ51-2006 《城镇燃气设计规范》GB50028-2006 《城镇燃气技术规范》GB50494-2009 《城镇燃气管理条例》2010年 第二章泄漏检测原则、周期 第四条泄漏检测遵循“全覆盖”与“重点突出”的原则。全覆盖原则是指泄漏检测要覆盖所有管理权在燃气公司的燃气管线及其附属设施。重点突出原则是指对不同级别的管线其泄漏检测周期应有所不同，确保管网的整体状况处于有效监测。 第五条泄漏检测周期与泄漏检测时间 1、根据管线材质、压力等级、防腐材料、使用年限、泄漏（腐蚀）状况、在输配系统中的位置与作用以及燃气管线安全评估等情况综合考虑，将管线划分成不同的安全风险等级，并确定各等级管线的泄漏检测周期。在特殊时间或地点，
管线泄漏检测周期可临时适当缩短，以加强对管线的监控。 对安全风险等级最低的管线，其泄漏检测周期应满足下列要求： 1）、高压、次高压管线每年不少于1次；低压钢质管线、聚乙烯塑料管线或设有阴极保护的中压钢质管线，每2年不少于1次；未设有阴极保护的中压钢质管线，每年不少于1次；铸铁管线和被违章占压的管线，每年不少于2次。 2）、新通气管线在24小时内检查一次，并在一周内进行复测。 2、管线泄漏检测一般安排在白天进行，尽量避开夏季每日最高气温时段，但根据临时需要，也可安排在夜间进行。 第三章泄漏检测范围 第六条应在下列地方进行管线泄漏检测（对管线附近出现异常情况的，检测范围适当扩大）： 1、检测带气管线两侧5米范围内所有污水井、雨水井及其它窨井、地下空间等建构筑物是否有燃气浓度； 2、检测带气管线两侧5米范围内地面裂口、裂纹是否有燃气浓度； 3、检测管线沿线的阀井、凝水井、阴极保护井、套管的探测口等是否有燃气浓度； 4、除上述地方外，对一般管线，在硬质地面上沿管线走向方向25米、带气管线两侧5米范围内没有污水井、雨水井、阀井、地面裂口等有效检测点的，应沿管线走向方向间隔不大于25米设置一个检测孔，检测是否有燃气浓度；对风险等级最低的管线可不大于50米设置一个检测孔检测点，检测是否有燃气浓度。 检测孔应满足下列要求： 1）、设置检测孔的位置时应尽量避开其他管线设施密集的区域。
管道泄漏检测技术应用分析
管道泄漏检测技术应用分析 摘要:近年来,油气输送管道泄漏事故时有发生,造成了巨大经济损失和环境污染。因此,对液体输送管道进行检测和定位的研究与实践非常必要。介绍了国内外液体输送管道泄漏检测与定位的主要方法,分析了各种方法的原理及优缺点,提出了实际实施过程中应注意的问题及相应对策。 关键词:泄漏;检测技术;分析 1 基于硬件的管道泄漏检测方法 基于硬件的检测方法主要有:直接观察法,泄漏电缆法,示踪剂检测法[1]和光纤泄漏检测法[2],其中基于光纤传感器的管道泄漏检测方法越来越受到人们的重视。 1.1 直接观察法 该方法是指有经验的工作人员用肉眼观测、闻气味、听声音查出泄漏的位置, 或专门训练过的狗通过辨气味确认泄漏位置。 早期的管道泄漏检测方法是有经验的技术人员沿管线行走查看管道附近异常情况,闻管道释放出来的介质的气味,或听介质从管道泄漏时发出的声音。这种检测方法的结果主要依赖于个人经验和查看前后泄漏的发展。另外一种方法是用经过训练的、能够对管道泄漏物质的气味很敏感的狗进行检测。该方法无法对管道泄漏进行连续检测,灵敏性较差。 宁波广强机器人CCTV管道检测机器人利用先进的CCTV内窥检测技术进行管道检测。广强管道检测机器人是按照国家卫生部颁发的《公共场所集中空调通风系统卫生规范》的相关技术要求，设计的进行检测的专业设备，可完成各种检测作业，还可搭载各种声纳、切割设备，可按需定制。广强机器人是完成公共场所集中空调检测项目的得力工具。 管道机器人具有超强驱动力，通过镜头可以观测管道内景了解管道内部情况并完成采样维护作业。广强管道机器人小巧灵活，便于携带，造型美观，可搭载在车上，一次即可完成多种检测和维护作业。广强机器人管道机器人用途：用于公共场所集中空调采样和检测、用于环境卫生、职业安全、检验检疫等场所的检测，是检测人员的最佳安全伴侣、最得力的工具.宁波广强机器人科技有限公司管道检测机器人是由控制器、爬行器高清摄像头、电缆等组成。在作业的时候主要是由控制器控制爬行器搭载检测设备进入管道进行检测。检测过程中，管道机器人可以实时传输管道内部情况视频图片以供专业维修人员分析管道内部故障问题。 去年7月，由广强公司自主研发的高端化管道探测机器人在杭州市萧山机场开始应用；该公司普及型管道探测机器人研发成功并投入使用，目前为止已经在浙江、江苏、安徽、山东等多省的管网检测中获得应用，在功能上设计上更加符合城乡管网的检验要求。与此同时，为满足高端市场实际需求，该公司还自主研发了多种cctv管道检测车，通俗来说就是将cctv管道检测系统集成到汽车内部。今年以来，广强公司已在浙江、江苏等省的相关政府招投标项目中中标。据了解，
管道泄漏监测技术的关键问题和定位方法
管道泄漏监测技术的关键问题和定位方法 1、动态管道泄漏监测的关键技术问题 动态管道泄漏监测要解决的问题其实只有两个，一个是正确的识别出什么是泄漏，另一个就是这种事件到底是何时发生的。 1.1 过去，人们有一种误区，认为管道泄漏了能否报警是关键问题。其实，泄漏报警并非难事，难得是没有泄漏别报警。往往是为了泄漏要报警，搞得没有泄漏经常报警，总喊狼来了，狼真的来了还有谁相信？世界上所有的动态管道泄漏监测系统都在设法解决这个问题，这已经成了衡量系统性能的关键指标。之所以困难，是因为不知道什么是泄漏，没有智能。所以说，管道泄漏的关键技术问题是系统能否正确的识别出什么是泄漏。 具有世界领先水平的HKH3.1版监测系统软件很好的解决了这个问题。这是一项基于模糊神经网络的人工智能型管道泄漏监测系统，这一智能型监测装置是在国内外先进管道泄漏监测技术的基础上开发出来的，并且在国内多条管道上得到了应用，实践证明该系统对管道的泄漏和定位具有完全的识别能力，可以应用于各种管道的泄漏监测。 1.2 何时发生的泄漏？ 第一个问题就解决了，接下来的就是定位的问题了。由于人们希望定位准确，所以把定位误差作为一个重要技术指标，往往误差大了，以为是定位方法有问题。其实，定位方法远在管道泄漏技术出现以前就有了，其正确性是毋容质疑的。是什么问题影响了定位？是不能准确的知道泄漏时刻和泄漏前后的数据。 北京昊科航公司在独家拥有的中国发明专利“流体输送管道泄漏监测定位方法”的基础上，研制开发出了比较适合我国管道实际状况的《HKH系列管道泄漏监测报警定位系统》。这套系统很好的解决了这个问题，定位自然会有很好的效果。 2、动态管道泄漏监测报警系统的定位方法 关于定位方法，在以流量和压力为监测参数的管道泄漏监测系统中，目前世界上采用的定位方法共有两种，一种是人们熟知的水击波速度法，一种是水力坡降法。 2.1 水力坡降法
输油管道泄漏检测及定位技术综述
本文由tonyxiong77992贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 ｉｌｔｔ信■ ｏ科教前沿ｏ ２００８年第３５搠 输油管道泄漏检测及定位技术综述 朱志千王兮璐Ｉ西安科技大学陕西西安７１００５４） 【摘要】输油管道的泄露，不仅会造成巨大的经济损失，还会带来极大的危险，而且套造成对环境的严重污染。对此，本文系统介绍了近年来国内，Ｆ，ＩＩ油管线泄满检测及定位技术，并对比了各种方法的优缺点。【关键词】输油管绒；泄露；检测；定位０．引‘言管道运输具有平稳连续，安全性好，运输量大，质量易保证，物料损失小以及占地少，运赞低等特点，已经成为石油运输的首选方式。然而．由于管道服役时间不断增长而逐渐老化，或受到各种介质的腐蚀以及人为破坏等因素，会引起管道泄漏，严重威胁着输油管线的安全，及周围的自然环境，同时带来不可估量的经济损失。目前，国内外出现多种输油管线泄漏检测及定位方法，其中包括基于硬件的检测方法，如人工巡线、“管道猪”、声发射技术等；基于软件的检测方法，如负压波法、压力梯度法等。 时性较强，对泄漏点的定位较为精确。但是，声发射信号在输油管道上传播的距离极为有限，不利于长距离检测。闭基于硬件检测的方法还有很多。比如管内智能爬机系统（即“管道猪”）、光线检测、电缆检测及ＧＰＳ检测等。 ３．软件检测方法 基于软件的检测方法是指根据计算机数据采集系统（如ＳＣＡＤＡ系统）实时采集管道的流量、压力．温度及其他数据，利用流量或压力的变化、物料或动量平衡、系统动态模型、压力梯度等原理，通过计算对泄漏进行检测和定位。３．１负压波检测法当管道发生突然泄漏时，由泄漏部位会产生一个向管道上游或管道下游传播的减压波，称之为负压波。在管道两端设置压力传感器，当传感器检测到负压波。就可以削断泄漏并对泄漏进行定位。应用负压渡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／ｆｉ明显。‘３１３．２压力梯度法当输油管道内原油流动平稳时．压力沿管道是线性变化的，也就是说．压力呈斜直线分布。在管道的上、下游分别设置两个压力传感器．通过上、下游的压力信号可分别讣算出管道的压力梯度。当管道发生泄漏时，泄漏点前的流量变大，压力梯度变陡；泄漏点后的流量变小，压力梯度变平，其折点就是泄漏点。由此可以计算出泄漏点的位置。在实际运行中，由于沿管道压力梯度是非线性分布，因此压力梯度法的定位精度较差，并且仪表测量的精度和安装位置都对定位结果有较大的影响。３．３小波分析法小波分析是２０世纪８０年代中期发展起来新的数学理论和方法，是一种良好的时频分析工具。利用小波分析可以检测信号的突变、去嗓、提取系统波形特征、提取故障特征进行故障分类和识别等。因此，可以利用小波变换检测泄漏引发的压力突降点并对其进行消噪，以此检测泄漏并提高检测的精度。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。３．４瞬变模型法瞬变模型法是建立管道内流体流动的数学模型，在一定边界条件下求解管道内流场。然后将计算值与管道端的实测值相比较。当实测值与计算值的偏差大于一定范围时，即认为发生了泄漏。在泄漏定位中使用稳态模型。根据管道内的压力梯度变化可以确定泄漏点的位置。瞬变模型法的报警门限值与测量仪器误差、流动模型误差、数值方法误差以及要求的报警时间均密切关。如果采用较小门限值来检测更小的泄漏。那么由于以上原因导致的不确定性就会产生更多的
国内外管道泄漏检测技术
国内外管道泄漏检测技术 [转帖]国内外管道泄漏检测技术管道泄漏是长输管道平稳运营的重要安全隐患。根据泄漏量的不同，管道泄漏一般分为小漏、中漏、大漏。小漏亦称砂眼，泄漏量低于正常输量的3%，主要是由于管道防腐层被破坏，管壁在土壤电化学腐蚀作用下出现锈点，腐蚀逐渐贯穿整个管壁的现象。中漏的泄漏量在正常输量的3%－10%之间。大漏的泄漏量则大于正常输量的10%。在管道运营中，由于倒错流程、干线阀门误动作等原因可能使干线超压造成管道泄漏。近年来犯罪分子打孔盗油也成为管道泄漏的主要原因之一。据统计，自1998年以来在中石油管道公司管辖的范围内，累计发生打孔盗油盗气案件将近300起。及时、迅速发现管道泄漏并准确判定泄漏点成为管线平稳安全运行的当务之急。以下对国内外有代表性的管道泄漏检测方法进行简要介绍。 人工巡线 人工巡线在国外石油公司也广为应用。美国Spectratek公司开发出一种航空测量与分析装置。该装置可装在直升机上，对管道泄漏进行准确判断。 我国通常是雇佣农民巡线员沿管道来回巡查，虽与发达国家有较大差距，但针对我国国情来说，也是切合实际的。 管道内部检测技术 通过对清管器应用磁通、超声、录像、涡流等技术提高了泄漏检测的可靠性和灵敏度。国际管道和近海承包商协会IPLOCA宣布，迄今为止已开发出30多种智能清管器。智能清管器应用了大量新近研发出来的电子技术和计算机技术，可依靠计算机对检测结果进行制图。新型清管器在硬件方面装备了传感器、数据贮存和处理设备、电视和照相设备；在软件上配备了专门用于分析用的软件包。此类清管器不仅可用于管道检漏，而且可勘查管壁结蜡状况，记录管内压力和温度，检测管壁金属损失。如磁漏式清管器，通过永久磁铁来磁化管壁达到磁通量饱和密度。清管器在管道中流动时，管壁内外腐蚀、损伤和泄漏等部位会引起异常漏磁场，并且感应到清管器中的传感器。管壁中的任何变化都会引起磁力线产生相应的变化。现在，微处理机和有限元数值计算技术的发展使清管器对信号识别和处理的功能大大增强。但磁漏式清管器的输出信号受管道压力、使用环境的影响较大，传感器的感应线圈仅对某种类型和尺寸的缺陷灵敏。一般来说这种清管器适合于金属孔隙探测。其他智能清管器中，还有超声波检测清管器、内径规清管器和核子源清管器等。 管道外部动态检测技术 随着自动化仪表、计算机技术的深入发展，各种动态检测技术也相继出现，如：压力点分析法、特性阻抗检测法、互相关分析法、压力波法、流量差监测法、管道瞬变模型法等等。压力点分析法。压力点分析法可用于气体、液体的多相流管道的检测。当管线处于稳定工况时，流体的压力、速度和密度的分布是不随时间变化的。当泵或压缩机供给的能量发生变化时，上述参数是连续变化的。当管道发生泄漏后，液体将过渡至新的稳态。过渡时间从几分钟到十几分钟不等，由动量和冲量定理确定。压力点分析法检测流体从某一稳态过渡到另一稳态时管道内流体压力、速度和密度的变化情况，从中判断是否包含有泄漏信号。 特性阻抗检测法。由传感器构成的检漏系统可随时检测到管道微量原油的泄漏情况。传感器采用多孔聚四氟乙烯树脂作为绝缘材料。这种材料导电率、绝缘阻抗热稳定性好、不易燃烧、化学稳定性好。当漏油渗入以后，其阻抗降低，从而达到检漏的目的。 互相关分析法。设上、下两站的传感器接收到的信号分别为x(t)、y(t)。两个随机信号x(t)和y(t)有互相关函数Rxy(t)。如果x(t)和y(t)两信号是同频率的周期信号或包含有同频率的周
石油管道泄漏检测与精确定位
《过程装备腐蚀与防腐》科技论文指导老师：黄福川 （2010下学期） 学院：化学化工学院 班级：过程装备与控制工程081班姓名：罗涛 学号：0804310129
管道泄漏检测与精确定位 摘要：本文主要介绍了声波在检测管道泄漏方面的应用。国内外较为广泛应用的管道测漏技术主要为负压波法和新声波法，在介绍声波法原理及发展趋势的基础上，对新声波法测漏技术的原理、系统配置、技术指标、关键技术、现场测漏试验及应注意的问题进行了分析，为国内管道测漏系统的开发提供了技术依据，也在泄露事故和防止盗油有实际意义。 Abstract: This paper mainly describes the acoustic detection application in pipeline leaks. Suction wave and sound wave are widely used for detecting pipeline leaks. Base on the principle and the development trend of acoustic method, analysis for acoustic leak detection technology on the new principles, system configuration, technical indicators, key technologies, on-site leak testing and should pay attention to issues. provide a technical basis on pipeline leak detection system, and it is also meaningful to leak and prevent the Stolen oil and pipeline leaks. 关键词: 石油管道管道泄漏检测与定位声发射检测神经网络小波分析SCADA系统 一、管道泄漏检测与定位的意义： 管道运输已经是我国的主要运输手段之一，目前全国各地建成的各类输送管道长度已超过70 000 km。但是由于管道设备老化（腐蚀）和人为原因(施工、盗油和破坏等)还有防腐失效的影响,管道泄漏事故经常发生。比如最近发生的大连新港输油管道爆炸带来重大污染；英国石油公司可能在墨西哥湾出现的海底管道渗漏都是不仅造成大量的损失而已造成了严重的污染。。因此，及时对流体输送管道的泄漏进行检测和泄漏点的定位,防止泄漏事故进一步扩大,具有重要的经济效益和社会效益。 二、泄漏点检测常用方法和评测手段： (1) 目前广泛应用的是基于负压波和基于声波信号的泄漏检测与定位方法。当管道某处突然发生泄漏时,在泄漏处将产生瞬态压力下降,形成一个负压波,该波以1 000 m/ s的速度从泄漏点向两端传播然后根据压力信号分析，但是基于负压波的有几类共性的问题： ①由于管道都是高压1—5 MP，所以对小泄露量和缓慢泄露（压力变化0.01MPa左右）不够灵敏和漏报比较普遍。 ②这类系统抗工况绕道能力比较差，系统误报比较多。 如果一味的提高对小泄流量检测的灵敏度，会导致更多的误报，所以需要寻找一种更好的方法。 (2) 常用的检测方法。一类是外部环境检测，早期就是用人员的外部巡视法（比较原始）、油气敏线缆、检测光纤（PCS和光纤温度传感器）。另一类是管内流动状态检测，有基于模型、基于信号处理、基于模式和人工神经元网络的方法. (3)常用的评测方法 对一个实际的故障诊断系统，可以用以下性能指标加以评价：泄漏检测的灵敏度、泄漏点的
石油管道泄漏检测定位技术研究
石油管道泄漏检测定位技术研究 发表时间：2019-06-03T10:20:41.860Z 来源：《防护工程》2019年第4期作者：国超 [导读] 为石油资源的安全稳定运输创造良好的条件，这对于我国工业的长久健康发展有着很大的意义。 大庆油田创业腾飞建筑安装工程有限公司第三工程处 163113 摘要：众所周知，石油资源是当今世界最重要的能源之一，是促进工业发展的血液，而管道运输则是石油运输的主要方式，管道运输的安全性直接决定着工业化发展的成效，随时石油管道的长时间运行，管道难免会出现老化腐蚀、凝管等不良问题，导致石油管道泄漏，大大增加了石油运输的风险。基于此，本文将简要阐述石油管道泄漏的原因，并探讨石油管道泄漏检测定位技术，希望为广大技术工作者提供有益借鉴。 关键词：石油管道；泄漏检测；定位技术 通常情况下，铁路运输、公路运输、水路运输和航空运输是石油运输最为普遍的方式，相对于上述几种运输方式而言，管道运输适合长距离、长期性的石油运输，我国陆上油气运输一般采用管道运输的方式。随着社会经济和科学技术的快速发展，石油工业迎来了前所未有的发展机遇，石油管道运输以其不间断输送和高平稳定的优势也得到了快速发展，由于难以有效控制的管道老化、腐蚀等因素，石油管道泄漏的现象频发，这样不仅仅污染了我们赖以生存的自然环境，而且影响着人们的生命财产安全。因此，深入研究石油管道泄漏检测定位技术，能够快速有效地发现石油管道的泄漏点，并及时采取有效措施给予解决，为石油资源的安全稳定运输创造良好的条件，这对于我国工业的长久健康发展有着很大的意义。 一、石油管道泄漏的原因分析 在长距离石油管道运输过程中，导致石油管道泄漏的因素主要表现在以下四个方面：其一，管道的防腐绝缘层老化。石油管道在长期的运行过程中，难免会发生腐蚀老化的现象，一旦石油管道的防腐层遭到腐蚀，若是不及时给予处理，那么肯定会导致石油泄漏问题的产生，最终带来巨大的财产损失；其二，阴极保护逐步弱化。毋庸置疑，石油管道通常会采取阴极保护措施，在具体运行时，若是阳极区域产生了断电情况，这样必然会造成恒电位实效，石油管道运输的相关参数和阴极保护电压、电流都会发生很大的波动，直接弱化了阴极保护的功能，很容易发生泄漏问题；其三，环向焊缝发生开裂亦或是断裂情况。由于石油管道通常需要长距离运输，管道内的压力较大，这样会造成环向焊缝的缺陷进一步加大，促使其成为石油管道开裂的导火索，石油管道的开裂或者断裂情况肯定会造成管道开裂问题；其四，人为因素的影响。石油管道在施工的过程中由于工作人员的不规范操作，也会为石油管道泄漏增添风险，再加上一些不法分子偷到石油管道中的石油资源，这样就会发生很严重的石油泄漏问题，威胁着石油运输的安全性与稳定性。 二、石油管道泄漏检测定位技术 1. 直接检测法 随着现代化科学技术的进步与发展，传统的人工分段巡测石油管道泄漏问题已经退出了历史舞台，人工分段巡测有着难发现、效率低的缺点，若是石油管道发生泄漏且地面上出现了明显的石油痕迹，这样不仅仅直接影响着周围的生态环境，而且还浪费了大量的石油资源，在科学技术快速发展的背景下，如今管道泄漏检测定位技术一般会选择直接检测法，技术工作人员可以通过专业化的仪器和设备来检测泄漏问题与泄漏点，这样将大大提升石油管道泄漏检测的整体效率与准确度。通常情况下，直接检测法有以下三种方式：第一，由专业技术人员进行检测，这时专业技术人员的经验和细心程度直接影响着检测的效果与质量，但是依靠人工进行检测，只能发现比较大的泄漏情况；第二，专业检测人员通过专业化的检测仪器沿着石油管道进行检测，这样的检测方式不仅省力，而且大大提升了检测效率，但是此种检测方式仅仅可以用于间断检测；第三，在石油管道附近铺设特殊线缆，如检测光纤、半渗透检测管等等，这样的检测方式灵敏度很高，而且完全不受石油管道运行的任何影响，针对一些较小的泄漏问题也可以及时检出，但是有着施工埋线耗时耗力的缺点，需要付出更多的经济成本，难以得到大范围的实施。 2. 间接检测法 实质上，间接检测石油管道泄漏的方法有多种，比如常见的基于物质平衡的检漏、运用压力测量信号检测等等。首先，使用压力测量信号检测是最常用和最普遍的间接检测方式，主要分为梯度法和波敏法，所谓梯度法即是石油管道分段进行压力测试，若是某个区段的压力出现了波动，那么这个区段就很可能发生了泄漏问题，而波敏法主要针对石油管道突然泄漏现象的检测，需要计算出石油管道长距离上下游的负压力，专业检测技术人员需要根据负压力时间差来推算出石油管道泄漏的具体位置，这种检测方式有着很高的精准度。其次，基于物质平衡的检测方式，这样的检测方式主要依据动态体积与质量的平衡原理，根据石油管道进口、出口的流量差和检测是否有泄漏现象，这样不仅仅可以检测大范围的泄漏问题，而且还能够检测出点或者面的小泄漏，流量计的精度和石油管道中的存油量直接决定着检测的准确度。此外，放射性检测技术也是实践中较为常用的泄漏检测技术，主要是利用131I、82Br等具有放射性的标志性物质，将这些物质放入到石油管道中，若是石油管道发生了泄漏问题，那么技术人员可以利用示踪迹检漏仪附着在泥土上的放射性物质，这样就可以精准地定位到石油管道的泄漏点，实现了石油管道泄漏的快速定位目标。 三、结论 总而言之，石油是经济和工业发展的血液，针对石油管道泄漏问题，石油运输企业需要深入分析导致石油管道泄漏的原因，采取有效措施给予预防，并且要充分发挥现代化信息技术的显著优势，加强对石油管道运行的检测，及时发现石油管道的泄漏情况并定位泄漏点，为有效采取措施争取更多的时间，这样才能有效保障石油管道的安全稳定运行，为社会经济的发展提供稳定的石油资源支持。参考文献： [1]杨清云,齐晖.成品油长输管道泄漏检测技术研究[J].化工管理,2018(01):31-32. [2]杨换,牟野,褚彦吉.石油天然气长运输管道的泄漏检测以及定位技术[J].中国石油和化工标准与质量,2017,37(19):31-32. [3]关博宇.石油管道泄漏检测定位技术的研究与开发[J].自动化与仪器仪表,2017(S1):26-28. [4]张龙.解析石油天然气长运输管道的泄漏检测以及定位技术标准[J].中国石油和化工标准与质量,2017,37(01):3-4.
国内外管道泄漏检测技术
国内外管道泄漏检测技术 ［转帖］国内外管道泄漏检测技术管道泄漏是长输管道平稳运营的重要安全隐患。根据泄漏量的不同，管道泄漏一般分为小漏、中漏、大漏。小漏亦称砂眼，泄漏量低于正常输量的3%，主要是由于管道防腐层被破坏，管壁在土壤电化学腐蚀作用下出现锈点，腐蚀逐渐贯穿整个管壁的现象。中漏的泄漏量在正常输量的3%－10%之间。大漏的泄漏量则大于正常输量的10%。在管道运营中，由于倒错流程、干线阀门误动作等原因可能使干线超压造成管道泄漏。近年来犯罪分子打孔盗油也成为管道泄漏的主要原因之一。据统计，自1998 年以来在中石油管道公司管辖的范围内，累计发生打孔盗油盗气案件将近300 起。及时、迅速发现管道泄漏并准确判定泄漏点成为管线平稳安全运行的当务之急。以下对国内外有代表性的管道泄漏检测方法进行简要介绍。 人工巡线 人工巡线在国外石油公司也广为应用。美国Spectratek 公司开发出一种航空测量与分析装置。该装置可装在直升机上，对管道泄漏进行准确判断。 我国通常是雇佣农民巡线员沿管道来回巡查，虽与发达国家有较大差距，但针对我国国情来说，也是切合实际的。 管道内部检测技术通过对清管器应用磁通、超声、录像、涡流等技术提高了泄漏检测的可靠性和灵敏度。国际管道和近海承包商协会IPLOCA 宣布，迄今为止已开发出30 多种智能清管器。智能清管器应用了大量新近研发出来的电子技术和计算机技术，可依靠计算机对检测结果进行制图。新型清管器在硬件方面装备了传感器、数据贮存和处理设备、电视和照相设备；在软件上配备了专门用于分析用的软件包。此类清管器不仅可用于管道检漏，而且可勘查管壁结蜡状况，记录管内压力和温度，检测管壁金属损失。如磁漏式清管器，通过永久磁铁来磁化管壁达到磁通量饱和密度。清管器在管道中流动时，管壁内外腐蚀、损伤和泄漏等部位会引起异常漏磁场，并且感应到清管器中的传感器。管壁中的任何变化都会引起磁力线产生相应的变化。现在，微处理机和有限元数值计算技术的发展使清管器对信号识别和处理的功能大大增强。但磁漏式清管器的输出信号受管道压力、使用环境的影响较大，传感器的感应线圈仅对某种类型和尺寸的缺陷灵敏。一般来说这种清管器适合于金属孔隙探测。其他智能清管器中，还有超声波检测清管器、内径规清管器和核子源清管器等。 管道外部动态检测技术随着自动化仪表、计算机技术的深入发展，各种动态检测技术也相继出现，如：压力点分析法、特性阻抗检测法、互相关分析法、压力波法、流量差监测法、管道瞬变模型法等等。压力点分析法。压力点分析法可用于气体、液体的多相流管道的检测。当管线处于稳定工况时，流体的压力、速度和密度的分布是不随时间变化的。当泵或压缩机供给的能量发生变化时，上述参数是连续变化的。当管道发生泄漏后，液体将过渡至新的稳态。过渡时间从几分钟到十几分钟不等，由动量和冲量定理确定。压力点分析法检测流体从某一稳态过渡到另一稳态时管道内流体压力、速度和密度的变化情况，从中判断是否包含有泄漏信号。 特性阻抗检测法。由传感器构成的检漏系统可随时检测到管道微量原油的泄漏情况。传感器采用多孔聚四氟乙烯树脂作为绝缘材料。这种材料导电率、绝缘阻抗热稳定性好、不易燃烧、化学稳定性好。当漏油渗入以后，其阻抗降低，从而达到检漏的目的。 互相关分析法。设上、下两站的传感器接收到的信号分别为x(t) 、y(t) 。两个随机信号x(t) 和y(t)有互相关函数Rxy(t)。如果x(t)和y(t)两信号是同频率的周期信号或包含有同频率的周期成分，那么，即使t 趋近于无穷大，互相关函数也不收敛并会出现该频率的周期成分。如果两信号含有频率不等的周期成分，则两者不相关。 压力波法。压力波法是目前国内应用比较普遍的检漏方法。当管线某点发生泄漏时，该点可视为向上、下游传递压力的压力源，同时向上、下游传递一个减压波，即现为上站的出站压力和下站的进
输油管道泄漏检测方法综述
输油管道泄漏检测方法综述 2 检漏系统的性能指标 对一种泄漏检测方法优劣或一个检漏系统性能的评价 ,应从以下几个方面加以考虑 1 泄漏位置定位精度当发生不同等级的泄漏时 ,对泄漏点位置确定的误差范围。 2 检测时间管道从泄漏开始到系统检测到泄漏的时间长度。 3 泄漏检测的范围系统所能检测管道泄漏的大小范围 ,特别是系统所能检测的最小泄漏量。 4 误报警率误报警指管道未发生泄漏而给出报警信号。它们发生的次数在总的报警次数中所占比例。 5 适应性适应性是指检漏方法能否对不同的管道环境 ,不同的输送介质及管道发生变化时 ,是否具有通用性。 6 可维护性可维护性是指系统运行时对操作者有多大要求 , 及当系统发生故障时 ,能否简单快速地进行维修。 7 性价比，性价比是指系统建设、运行及维护的花费与系统所能提供性能的比值。 3 检漏方法 管道的泄漏检测技术基本上可分为两类 ,一类是基于硬件的方法 ,另一类方法是基于软件的方法。基于硬件的方法是指对泄漏物进行直接检测。如直接观察法、检漏电缆法、油溶性压力管法、放射性示踪法、光纤检漏法等。基于软件的方法是指检测因泄漏而造成的影响 ,如流体压力、流量的变化来判断泄漏是否发生及泄漏位置。这类方法有压力/ 流量突变法、质量/ 体积平衡法、实时模型法、统计检漏法、 PPA (压力点分析)法等。除上述两类主要方法外 ,还有其他的一些检漏法 ,如清管器检漏法。各类方法都有一定的适用范围。 3. 1 基于硬件的检漏法 3. 1. 1 直接观察法有经验的管道工人或经过训练的动物巡查管道。通过看、闻、听或其他方式来判断是否有泄漏发生。近年美国 OIL TON 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象机沿管道飞行 ,通过分析输送物
供水管道检漏的主要方法和仪器
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谈我国供水管道检漏的主要方法和仪器 高伟（埃德尔集团） 水世界-中国城镇水网发布时间：2006-12-22 【进入论坛】 一﹑前言 淡水是人类生存最基本的条件之一，水资源贫乏和环境污染是制约城镇供水的主要因素。供水管道漏水是对宝贵水源的浪费，他不仅增加了净水成本，而且还额外地增大了供水设施的投资费用，同时，也导致一些次生灾害。因此，保护水源，节约用水，检漏降损，已成为全人类的共识。 二﹑我国供水管道漏失状况 据中国水协1998统计，我国城市水司平均漏失率为12～13%，如果按单位管长单位时间的漏水量统计，则我国的漏水量远大于经济发达国家，具体数字见表一： 表一：单位比漏水量统计表 其中，漏失率=漏水量/供水量×100%；单位比漏水量=年漏水量/(365×24×管长), m3/h/km，即为单位管长单位时间的漏水量。 目前我国多数城市采用被动检漏法或以此法为主，而地下管道漏水的规律是由暗漏到明漏，有时暗漏的水流入河道、下水道或电缆沟后始终成不了明漏，因此我国城市水司降低漏耗的潜力还相当大。做好检漏工作可极大地提高有效供水能力，对节约用水，提高水司的社会效益和经济效益具有重大意义。 三﹑供水管道漏水声的种类及传播
供水管道担负的任务是将净水输送到用户，以满足人们最基本的需要。然而，供水管道也会发生漏水情况，当发生时，喷出管道的水与漏口摩擦，以及与周围介质等撞击，会产生不同频率的振动，由此产生漏水声。漏水声的种类通常可分为三种：（1）漏口摩擦声：是指喷出管道的水与漏口摩擦产生的声音，其频率通常为300～2500Hz，并沿管道向远方传播，传播距离通常与水压﹑管材﹑管径﹑接口﹑漏口等有关，在一定范围内，可在闸门﹑消火栓等暴露点听测到漏水声。（2）水头撞击声：是指喷出管道的水与周围介质撞击产生的声音，并以漏斗形式通过土壤向地面扩散，可在地面用听漏仪听测到，其频率通常为100～800 Hz 之间。（3）介质摩擦声：是指喷出管道的水带动周围粒子（如土粒，沙粒等）相互碰撞摩擦产生的声音，其频率较低，当把听音杆插到地下漏口附近时，可听测到，这为漏点最终确认提供了依据。 四﹑供水管道检漏的主要方法 由于人类对供水管道漏水的共识，先后研究了一些检漏方法，也研制一些仪器，例如，在德国﹑英国等经济发达国家通常采用的检漏方法有：音听检漏法，相关检漏法，漏水声自动监测法和分区检漏法等。前三种检漏法是靠漏口产生的声音来探测漏点的，这对无声的泄漏就没有办法了。而分区检漏法是通过计量管道流量及压力来判别有无漏水存在，就是所谓的最小流量法。目前我国通常采用被动检漏法，音听检漏法或相关检漏法，有些水司也采用了漏水声自动监测法或分区检漏法，随着供水管网管理的规范和技术的进步，许多水司会逐步引进漏水声自动监测法或分区检漏法，这对快速降低漏失，控制漏耗将起到积极的作用。 1．音听检漏法 音听检漏法分为阀栓听音和地面听音两种，前者用于查找漏水的线索和范围，简称漏点预定位；后者用于确定漏水点位置，简称漏点精确定位。漏点预定位是指听漏棒、电子听漏仪及噪声自动记录仪来探测供水管道漏水的方法，根据使用仪器的不同，预定位技术主要有阀栓听音法和噪声自动监测法。（1）阀栓听音法阀栓听音法是用听漏棒或电子放大听漏仪直接在管道暴露点(如消火栓、阀门及暴露的管道等)听测由漏水点产生的漏水声，从而确定漏水管道，缩小漏水检测范围。金属管道漏水声频率一般在300～2500Hz之间，而非金属管道漏水声频率在100～700Hz之间。听测点距漏水点位置越近，听测到的漏水声越大；反之，越小，见图一。
燃气管道泄漏检测新技术范本
解决方案编号：LX-FS-A59514 燃气管道泄漏检测新技术范本 In the daily work environment, plan the important work to be done in the future, and require the personnel to jointly abide by the corresponding procedures and code of conduct, so that the overall behavior or activity reaches the specified standard 编写：_________________________ 审批：_________________________ 时间：________年_____月_____日 A4打印/ 新修订/ 完整/ 内容可编辑
燃气管道泄漏检测新技术范本 使用说明：本解决方案资料适用于日常工作环境中对未来要做的重要工作进行具有统筹性，导向性的规划，并要求相关人员共同遵守对应的办事规程与行动准则，使整体行为或活动达到或超越规定的标准。资料内容可按真实状况进行条款调整，套用时请仔细阅读。 摘要：总结了管道泄漏检测的主要方法，介绍了国内外燃气管道泄漏检测的新技术及应用情况，指出燃气管道泄漏检测的发展趋势。 关键词：燃气管道；泄漏检测；直接法；间接法New Technologies for Leakage Detection of Gas Pipeline LI Jun，XU Yong-sheng，YU Jian-jun (Tianjin Institute of Urban Construction，Tianjin 300384，China) Abstract：The main methods for pipeline leakage detection are summarized，the new