《油气储运安全技术》——油气管线泄漏监测技术研究进展
油气管道泄漏预警监测技术研究
油气管道泄漏预警监测技术研究油气管道是现代工业的重要基础设施，具有运输成本低、效率高、安全可靠等优点。
但是由于管道长期在恶劣的环境中运行，其自身磨损和腐蚀情况会随着时间的推移而逐渐加剧，进而导致泄漏事故发生。
针对这一问题，研究人员们开发了一系列油气管道泄漏预警监测技术，旨在提高管道的安全性和可靠性。
本文将对部分技术进行探讨和分析。
一、红外检测技术红外检测技术是一种利用红外线进行管道泄露检测的监测技术。
具体来说，红外线是一种波长比可见光长的电磁波，能够穿透空气和水蒸气，在管道外部形成一个红外线图像。
当管道泄漏时，泄漏的气体会在外部形成一个特征的红外线图像。
通过对红外线图像的分析，可以判断管道的泄漏情况。
红外检测技术具有实时性好、准确度高、监测范围广等优点。
但是其适用的泄漏类型有限，例如低浓度的甲烷和乙烯浓度，可能无法检测到低浓度的泄漏，因此需要结合其他监测技术来进行应用。
二、气体传感器技术气体传感器技术是传感器将管道内的气体转换成电信号，通过信号放大和处理后得到泄漏信号。
气体传感器具有灵敏度高、响应速度快等优点。
但是其在应用时需要考虑气体的干扰和和背景噪声等问题。
三、声学监测技术声学监测技术是指通过声波传播来检测管道泄漏情况的技术。
具体来说，当管道泄漏时，泄漏的气体会产生一定的噪声，并且泄漏位置和泄漏量都会影响噪声的形态和频谱特征。
通过对噪声进行分析，可以确定泄漏的位置、泄漏量和泄漏类型等信息。
声学监测技术具有监测范围广、适用于各种类型的泄漏和通用性好等优点。
但是其受到外部环境的干扰较大，在应用时需要进行合理的环境噪声处理。
四、光纤传感器技术光纤传感器技术是指通过光纤传感器将管道内的物理量转换为光学信号，并通过光学信号的变化来判断管道的泄漏情况。
光纤传感器技术具有精度高、可靠性好等优点，还能够实现自皮托管和温度传感的监测功能。
但是其价格较高，安装和维护成本也较高，适用范围有限。
以上是油气管道泄漏预警监测技术的一些常见技术形式。
管道泄漏与油气储运技术研究
管道泄漏与油气储运技术研究610000摘要：在经济的牵引下，能源需求日益紧张，目前石油与天然气身价飞涨，是社会重要能源物资。
油气不仅开发难度大，储存运输技术也有较多注意事项，油气在储运的阶段，稍有不慎便会形成风险，降低运输储藏质量。
经实践发现，油气在运输的过程中，不可控因素较多，内外部因素会诱发其泄露，基于此，研究管道泄漏和剖析油气储运技术，意义重大。
关键词：管道泄漏；石油天然气；油气储运技术引言：随着研究力度加大，科技成果日新月异，新能源开发有了突破，能源利用率提高，但由于各种条件制约，新能源在一定场合还是无法替代石油和天然气。
为了确保石油天然气储运安全，需积极研究储运技术，通过技术保障，降低能源泄漏概率，从而推动经济的发展。
1管道泄漏成因分析1.1内部因素管道泄漏诱因较多，由内外部因素共同制约，其中内部因素较关键，包含众多的内容，主要是指在储运阶段，各种介质的组成以及真实的输送条件等。
现实中，这些成分的存在，会造成管道内部腐蚀，增加油气输运风险。
为了降低腐蚀概率，提高油气输送稳定性，需有效处理介质因素，采取科学措施，将其中的氢气排出。
虽然技术部门，针对上述提到的内部因素制定了措施，但由于二氧化碳存在，依旧难以抵挡酸性物质生成。
经研究发现，这些酸性物质较特殊，对管道的腐蚀性强，其腐蚀效果比强酸性腐蚀还要突出。
1.2外力因素管道泄漏脱离不开外力因素，现实中，外力因素诱发的管道泄漏，可划分为不同层面。
第一种，上层建筑施加的压力。
从实际了解到，油气管道在服役阶段，受外力影响较大，主要源于其主体深埋地下，而大量的违规建筑，会增加其主体压力，造成地基大面积下沉，从而导致油气管道压力居高不下。
时间一长，压力到达临界值，就要形成严重挤压力，破坏管道，产生泄漏，后果严重。
第二种，施工破坏的影响。
当前经济整体较好，城市化持续推进，建筑项目随之增多。
在城市化进程中，使用的推土机等设备，会加剧管道的破裂，从而增加泄露隐患，影响油气的储运[1]。
石油管道泄漏检测及安全管理技术研究
石油管道泄漏检测及安全管理技术研究随着石油工业的不断发展，油管道已经成为石油开发航母的重要组成部分。
同时，由于油管道运输过程中的高压、高温、高速等恶劣环境，油管道泄漏事故也时有发生。
为了保证油气管道的安全运输，提升油气管道安全水平，越来越多的公司和学者开始关注油气管道泄漏检测及安全管理技术研究。
一、油管道泄漏检测技术油管道泄漏检测技术主要有三大类：基于物理原理的泄漏检测方法，基于化学原理的泄漏检测方法和基于数据分析的泄漏检测方法。
物理法泄漏检测方法指的是依靠物理量的差异来检测管道泄漏。
例如，采用红外线、微波、超声波等对管道内的温度、声音、振动等物理量进行监测，一旦发现这些物理量的异常增加，即可判断管道是否泄漏。
化学法泄漏检测方法则是依靠化学反应中的某些物质的变化来判断是否泄漏。
例如，在管道内注入一些特定的化学试剂，当管道泄漏时，这些化学试剂会发生变化，检测这种变化即可判断是否泄漏。
数据分析法泄漏检测方法则是利用传感器等多种科技手段，将多个数据点进行不断的收集、传输、分析，发现油气管道泄漏的位置和原因。
二、油管道安全管理技术为了提升油气管道的安全水平，保证油气管道的正常运输，需要进行科学合理的油气管道安全管理。
油气管道安全管理主要包括管道设备管理、管道资料管理、管道检测管理和管道应急管理等方面。
管道设备管理：重点是独立的管道设备资产信息体系建设，通过实时监控、预警、异常处理等方式实现对石油管道的全过程管理。
管道资料管理：对于管道的工艺流程、设备规格、参数变化、维修等信息管理，使得安全管理过程透明化。
管道检测管理：主要是保证对石油管道的科学精准的检验，为石油生产过程提供数据支持，同时，也能够提前发现问题，保证石油管道的安全运行。
管道应急管理：在石油管道发生泄漏、事故等情况时，需要科学合理的应急管理方案，及时准确的处理问题，保护石油管道的设备和资产。
三、油管道泄漏检测及安全管理技术的市场前景随着国家对于环境保护的重视以及石油工业的不断发展，油气管道的安全运输成为整个油气工业的重中之重。
油气管道泄漏监测技术研究
油气管道泄漏监测技术研究一、背景介绍油气管道作为石油化工行业的主要运输通道，具有着极其重要的地位，同时也存在着潜在的安全隐患。
据统计，全球每年因油气管道泄漏而造成经济损失达上百亿美元。
因此，研究油气管道泄漏监测技术具有重要的现实意义。
二、传统油气管道泄漏监测技术目前，传统的油气管道泄漏监测技术主要包括以下几种：1.巡检法：主要通过人工巡检管道的方式来发现管道泄漏情况。
然而，该方法人员成本高，且监测周期长，难以满足快速监测的需求。
2.遥感法：主要通过航空或者卫星的方式来监测管道泄漏情况。
然而，该方法监测灵敏度低，且无法实现深部管道泄漏监测。
3.地面振动法：主要通过监测管道周围地面的振动情况来发现管道泄漏情况。
然而，该方法易受外界干扰，且无法准确判断泄漏位置。
三、非侵入式监测技术随着科技的不断发展，新型的非侵入式监测技术逐渐出现，可以提高管道泄漏监测的准确度和灵敏度。
目前，主要的非侵入式监测技术主要有以下几类：1.红外成像技术：主要通过红外线镜头来监测管道周围的温度变化来发现泄漏情况。
该技术难以和管道结构完全匹配，容易产生误判。
2.气体检测技术：主要通过监测泄漏气体类型和浓度来发现泄漏情况。
该技术监测范围有限，无法监测管道内部泄漏。
3.声波检测技术：主要通过监测管道内部的声波来发现管道泄漏情况。
该技术适用于管道内部泄漏监测，但难以实现管道外部泄漏监测。
4.振动检测技术：主要通过监测管道周围地面的振动情况来发现泄漏情况。
该技术易受外界干扰，且无法实现管道内部泄漏监测。
4、其他监测技术除了以上提及的技术外，还有一些新型的监测技术在逐渐应用于油气管道泄漏监测当中，如：1.纳米技术：可通过针对泄漏点周围的纳米传感器来监测泄漏情况。
2.压力波检测技术：通过检测管道内部压力的变化情况来检测泄漏情况。
3.电子鼻技术：通过监测泄漏气体的电离程度和电离能力来发现泄漏情况。
四、结语随着科技的不断发展，油气管道泄漏监测技术逐渐趋于完善。
油气管道泄漏监测与预警技术研究
油气管道泄漏监测与预警技术研究第一章：引言油气管道是国家经济发展和能源供应的重要组成部分，其运行安全和环境保护问题一直备受关注。
其中，油气管道泄漏事故是一种常见且具有严重影响的安全隐患。
及时准确地监测和预警油气管道泄漏事故对于预防事故扩大、避免环境污染、保障人民群众生命财产安全具有重要意义。
第二章：油气管道泄漏监测技术2.1 电子探测技术电子探测技术主要基于油气管道泄漏产生的高频噪声或震动信号。
通过在管道上布置一系列传感器，可以监测到管道泄漏时产生的特征信号，并能够迅速定位泄漏点。
2.2 红外线探测技术红外线探测技术基于热辐射原理，通过监测管道周围环境的温度变化来判断是否存在泄漏情况。
该技术能够实时监测管道温度，并对温度异常情况进行预警。
2.3 遥感监测技术遥感监测技术利用卫星或航空平台获取油气管道周围地表的高分辨率图像，通过对图像的分析和比对，可以及时发现管道周围地表的异常改变，进而判断是否存在泄漏。
2.4 气体传感器技术气体传感器技术是通过检测泄露气体的浓度变化来实现泄漏监测的。
传感器可以选择性地感知特定的气体成分，当泄漏发生时，浓度的变化会被传感器实时监测到。
2.5 声音识别技术声音识别技术利用机器学习和模式识别算法分析管道周围环境中的声音信号，通过与已知的泄漏声音特征进行比对，可以准确地判断是否存在泄漏情况。
第三章：油气管道泄漏预警技术3.1 数值模拟预测技术数值模拟预测技术通过建立油气管道泄漏事故的数学模型，结合管道的输送参数和环境条件，预测泄漏扩散的范围和影响，从而提前做出预警。
3.2 数据挖掘技术数据挖掘技术利用大数据分析方法，通过对历史泄漏事故数据的挖掘和分析，可以寻找出泄漏事故的规律和特征，建立预测模型，实现对未来泄漏事故的预警。
3.3 综合监测与预警系统综合监测与预警系统是多种监测技术的综合应用，通过集成不同传感器和预警技术，实现对油气管道泄漏的全方位监测和及时预警。
第四章：油气管道泄漏监测与预警技术的应用4.1 油气管道运营企业油气管道运营企业可以通过使用泄漏监测与预警技术，实现对管道运行状态的全面监测，及时发现隐患并进行修复，保障管道运行安全。
油气储运技术与管道泄露分析研究
10油气储运技术与管道泄露分析研究宋京轶 刘思成 张宁宁 薛宇池 王浩飞（辽宁石油化工大学，辽宁 抚顺 113001）引言：油气是我国机械行业的必需品，随着技术发展及经济增长，它的使用不再局限于单个领域，而是存在于各个行业之中，加强油气管道储运的管理与监测，能够确保油气储运工作的顺利进行。
油气是有机化合物的集合，主要成分是甲烷，该有机物易燃易爆，一旦发生泄漏，一定会对作业人员及使用用户造成威胁，所以加强管道泄漏技术监测是必须的。
1油气管道腐蚀的因素分析1.1环境因素 我国各个地区的自然环境相差较大，土壤中各种元素的含量不同，且气候变化多端，加之我国的油气管道不是埋在土壤当中，就是暴露在空气当中 ，极易受到周围自然环境的影响。
易受土壤中各种有机元素的腐蚀，比如在磷、硫等元素的综合作用下，油气管道外表面容易形成腐蚀。
并且相对于有关海洋的运输管道而言，加之受到海洋的腐蚀作用，有关海洋的运输管道相对于陆地运输管道受腐蚀更加严重。
1.2管道运输物质含有腐蚀性 油气管道运输过程中，运输的物质不可避免会存在一些相伴而生的杂质，对于管道中所运输的物质绝对不是百分之百纯净的，大部分都是根据开采的现场情况规定一定的纯净度，然而其中掺杂的杂质本身就会对开采物质有一定的影响，对油气管道有一定的腐蚀，杂质逐渐在管道运输过程中慢慢积累，相关技术人员不能及时清除管道内的杂质，这样就加大了管道腐蚀的可能性。
2提高油气储运技术以防止管道泄漏的相应对策2.1完善油气储运系统 要根据现场管道的铺设环境以及管道运输的物质科学、合理的选择最优质的运输方式，例如，采用管道外运输方式时，可以融入更加快捷的火车作为主要运输手段。
在管道运输过程中，在管道中添加相应的催化剂、改良剂等，提高油气的运输及分离效率，继而配送给周围的用户。
同时还要考虑油气运输所到达的地方，内含杂质等问题，综合考虑油气储运系统的整改、完善。
目前，我国的科学技术发展日新月异，越来越多的应用于各个领域，在油气储运领域“自动化技术”也逐渐突显出它的优势，比如，自动加热技术、杂质自动化过滤技术等，采用先进的技术手段降低管道腐蚀，确保管道运输的安全性。
油气管道泄漏监测技术研究
油气管道泄漏监测技术研究一、引言随着我国经济的飞速发展，油气成为经济发展的主要驱动力之一。
而油气管道的建设、运营与管理对于油气行业的正常运转至关重要。
然而，油气管道在运营过程中，由于多种原因而可能会发生泄漏，可能会对环境、人身安全等造成严重影响。
如何及时、准确地发现和处理管道泄漏，成为油气行业和社会保障的一项重大任务。
油气管道泄漏监测技术的研究和应用，对于保障能源安全、环境保护与人身安全等方面具有重要意义。
二、油气管道泄漏的危害油气管道泄漏的危害不容小觑，主要表现在以下几个方面：1.生态环境：油气泄漏会严重污染大气、土壤、地下水等生态环境，并且会对周边的生物造成危害；2.人身安全：油气泄漏会严重威胁到人们的生命财产安全；3.经济损失：油气泄漏不但会造成巨额经济损失，更会影响油气产业发展的稳定性。
因此，可见及时准确地发现和处理管道泄漏对于油气行业和社会保障的重要性。
三、油气管道泄漏监测技术的种类当前，油气管道泄漏监测技术逐渐普及应用，主要有以下几个方面：1.气体监测气体监测是一种通过检测泄漏部位排出的气体来识别泄漏的技术。
可以通过激光、红外、超声波等手段进行监测，可以快速发现管道泄漏位置。
2.液体监测液体监测主要采用声学检测技术，可以对液态物体的运动状态进行监测，可以快速判断出管道是否存在泄漏情况。
3.温度监测温度监测技术可以通过对管道周边环境温度的监测来发现管道泄漏。
由于液体泄漏后会夺走大量的热能，因此泄漏后周边环境的温度会有异常变化，从而可以判断出管道是否泄漏。
4.应力监测应力监测主要是通过监测管道的应变状态来发现管道是否泄漏。
技术主要包括电容应变测试、振弦计应变测试、纤维光学传感器应变测试等。
四、油气管道泄漏监测技术的发展现状和趋势油气管道泄漏监测技术的发展经历了从传统的人工检测到现在逐渐普及的自动化监测的发展过程。
目前，国内外油气管道监测技术主要应用于石油、天然气、煤层气等领域。
而在技术研发与应用上，主要存在以下问题：1.技术成本问题：目前技术成本较高，还需要降低技术成本，逐步推广到市场。
油气管道泄漏检测技术的研究与开发
油气管道泄漏检测技术的研究与开发一、引言油气管道系统是国家经济发展的重要组成部分，其安全性是保障国家安全和人民生命财产安全的重要保障。
但由于油气管道常受地震、风化、外力损伤以及金属腐蚀等因素的影响，会导致管道泄漏，给社会和环境带来巨大的风险。
因此，如何及时、准确地发现和定位油气管道的泄漏问题，保障管道系统的安全，成为了重要的研究方向。
二、传统的油气管道泄漏检测技术传统的油气管道泄漏检测技术主要包括物理检测和化学检测两类。
1.物理检测物理检测指采用传感器等仪器设备，对油气管道周围的物理场进行探测。
它主要分为红外辐射、声波检测、自然地电位和直流电阻率法。
其中，红外辐射法的原理是泄漏后气体与周围环境产生温度差异，利用红外线对其进行监测。
声波检测法是通过对泄漏产生的声响进行检测。
自然地电位和直流电阻率法则是对泄漏过程中产生的垂直电场或电势进行检测。
物理检测法的优点是对泄漏的检测敏感度高、定位精度高、反应速度快。
但是，物理检测法在实际应用中面临诸多问题。
例如，该方法检测的范围较小、需要在近距离内进行检测、容易受到外界干扰等。
因此，物理检测法不是完美的选择。
2.化学检测化学检测指采用化学分析和其他相关技术，对泄漏油气中的化学成分进行分析，确定是否存在泄漏问题。
例如，利用气相色谱、质谱等方法，对泄漏气体中存在的成分进行分析和鉴别。
化学检测法的优点是灵敏度较高、快速、可靠，并且对检测范围有较好的适应性。
但是，化学检测法存在着一些问题，例如需要实验室等专门设备、不能定位泄漏位置等。
三、新型的油气管道泄漏检测技术由于传统的检测技术存在着不足，需要引入一些新的、更加高效的油气管道泄漏检测技术。
1.红外成像技术红外成像技术是一种无接触、无损伤的检测方法，通过红外热像仪对管道周围的热源进行成像。
在管道泄漏的情况下，泄漏物会释放出少量的热量，导致管道周围的温度略有变化，利用红外成像技术可以快速、准确地发现泄漏问题。
该技术具有灵敏度高、无接触、快速等优点，在实际应用中具有广泛的前景。
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油气管线泄漏监测技术研究进展原油输送管线是油田企业的生命线，是凝聚全体工作人员的智慧和汗水的结晶。
由于不法份子栽阀及管线运行过程中腐蚀所引起的管线穿孔，造成国家财产流失、油田正常生产秩序遭到破坏、环境受到污染等一系列严重问题。
以往传统的原油输送管线管理以人工巡线、首末站输差比对监测管线泄漏的方式逐渐显现出管理上的不足。
生产过程中不法份子可在1.5小时以内完成栽阀过程以及面对随时有可能发生腐蚀穿孔的管线而言，通过输差比对发现大量泄漏仍需要一段时间，如组织巡线确定漏点，不法份子已然人去楼空，且可能已泄漏大量原油造成巨大经济损失。
泄漏是输油管道运行的主要故障，往往也会由此造成巨大损失，因而，输油管道泄漏检测系统的研究与应用成为石油行业亟待解决的问题。
目前，国内外管道监测方法较多，应用原理也不尽相同，市场上泄漏监测系统大致可分为以下几类。
声发射技术法当管道发生泄漏时,流体通过裂纹或者腐蚀孔向外喷射形成声源,然后通过和管道相互作用,声源向外辐射能量形成声波,这就是管道泄漏声发射现象。
对这些因泄漏引起的声发射信号进行采集和分析处理,就可以对泄漏以及其位置进行判断。
当管道出现泄漏时,管道中的流体被扰动,接收换能器上的电压将发生明显变化。
通过采集若干个泄漏点电压变化量,描绘出泄漏点与电压变化量的关系曲线,并求出曲线对应的方程。
用这种方法,可以根据接收换能器上检测仪表电压的变化立即发现泄漏,进而根据拟合曲线或方程确定泄漏点的位置。
根据声速在介质中传播速度的公式可知,随着液体密度的增大,其声速也将增大。
例如,声波在水中的传播速度大约是在空气中的5倍。
由于原油的密度比水大,因而原油中的声速远远大于在空气中的声速,所以利用超声波实时监测输油管道的运行响应速度快、灵敏度高。
利用压电陶瓷制作的换能器成本低、功耗小,通过换能器所产生的超声波在液体中形成驻波,减少能量的损失,谐振信号强,有利于观察与记录。
在实验室中,通过测量得到不同泄漏点位置所对应的电压信号,描绘出泄漏点位置与电压信号变化量的曲线,进而得到其拟合曲线以及函数表达式,即可实时观测管道的运行,发现并确定泄漏点的位置。
GPS时间标签法采用GPS同步时间脉冲信号是在负压波的基础上,强化各传感器数据采集的信号同步关系,通过采样频率与时间标签的换算,分别确定管道泄漏点上游和下游的泄漏负压波的速度,然后利用泄漏点上下游检测到的泄漏特征信号的时间标签差,就可以确定管道泄漏的位置。
采用GPS进行同步采集数据,泄漏定位精度可达到总管线长度的1%之内,比传统方法精度提高近3倍。
负压波法当管道发生泄漏事故时, 在泄漏处立即有物质损失, 并引起局部密度减小, 进而造成压力降低。
泄漏时产生的减压波被称为负压波。
设置在泄漏点两端的传感器根据压力信号的变化和泄漏产生的负压波传播到上下游的时间差,就可以确定泄漏位置。
该方法灵敏准确,无需建立管线的数学模型,原理简单,适用性很强。
但它要求泄漏的发生是快速突发性的,对微小缓慢泄漏不是很有效。
基于负压波的传播理论, 提出了两种定位方法:能够快速捕捉负压波前峰到达压力测量点的波形特征点的微分算法, 并基于此种算法进行漏点定位;将极性相关引入漏点定位技术,通过确定相关函数峰值点的方法, 进行漏点定位。
这两种定位方法是对泄漏时的压力时间序列分别从微分和积分, 从瞬态和稳态两方面进行处理,提取特征值。
这两种方法配合使用,能够提高泄漏点定位的准确度。
目前,负压波法在国内输油管道上进行了多次试验,取得了令人满意的效果,但在输气管道上的试验并不多。
文献指出,负压波法完全适合于气体管道的泄漏检测, ICI公司曾经使用负压波法在乙烯管道上进行过成功的试验。
使用压力波法时,应当选用只对负压波敏感的压力传感器(因为泄漏不会产生正压波),传感器应当尽量靠近管道,而且要设定合适的阈值,这样可以更好地抑制噪音。
压力点分析法( PPA)该方法是在站场或干线某位置上安装一个压力传感器, 泄漏时漏点产生的负压波向检测点传播, 引起该点压力(或流量) 变化, 分析比较检测点数据与正常工况的数据, 可检测出泄漏。
再由负压波传播速度和负压波到达检测点的时间可进行漏点定位。
PPA 具有使用简便、安装迅速等特点。
美国谢夫隆管道公司(CPL)将PPA法作为其管道数据采集与处理系统( SCADA)的一部分。
试验结果表明: PPA 具有优良的检漏性能,能在10 min内确定50 gal/min (1 gal = 31785 L)的漏失。
但压力点分析法要求捕捉初漏的瞬间信息,所以不能检测微渗。
该方法适用于检测气体、液体和某些多相流管道,已广泛应用于各种距离和口径的管道泄漏检测。
压力梯度法该方法原理是:当管道正常输送时,站间管道的压力坡降呈斜直线,当发生泄漏时,漏点前后的压力坡降呈折线状,折点即为泄漏点,据此可算出实际泄漏位置。
压力梯度法只需要在管道两端安装压力传感器,简单、直观,不仅可以检测泄漏,而且可确定泄漏点的位置。
但因为管道在实际运行中,沿线压力梯度呈非线性分布,因此压力梯度法的定位精度较差,而且仪表测量对定位结果有很大影响。
所以压力梯度法定位可以作为一个辅助手段。
针对线性压力梯度法定位精度差的问题,国内学者提出了不等温长输管道泄漏定位的方法。
通过建立反映管道沿程热力变化的水力和热力综合模型,找到更能反映实际情况的非线性压力梯度分布规律,进行泄漏定位。
此方法对原油(或其他流体)在黏度、密度、比热容等特性方面随着沿程温度下降有较大变化的管道显示出很大的优越性,但该方法需要流量信号,而且需要建立较复杂的数学模型,增加了计算量。
状态估计法该方法根据质量平衡方程、动量平衡方程、能量平衡方程及状态方程等机理建模。
得到一个非线性的分布式参数系统模型, 通常可采用差分法或特征线法等方法将其线性化。
设计状态估计器对系统状态进行估计,将估计值作为泄漏检测的依据,这就是基于状态估计的方法的基本原理。
其中估计器可以是观测器,也可以是Kalman滤波器。
根据建立模型的方法,状态估计法可分为不包含故障的模型法和包含故障的模型法。
不包含故障的模型法基本思路是:建立管道模型并设计估计器,模型中不含有泄漏的信息。
当泄漏发生时,模型估计值与实际测量值将产生残差,可用残差信号来进行检测定位。
包含故障的模型法基本思路是:建立管道模型时预先假设管道有几处指定的位置发生了泄漏, 通过对系统的状态估计得到这几个预先假设的泄漏点的泄漏量估计值, 运用适当的判别准则便可进行泄漏检测和定位。
该方法在长90 km、内径785 mm 的气体管道上,在80 min内可检测出2%的泄漏量,并在100 min内可完成定位,定位精度比较高。
但当实际泄漏点不处于指定泄漏点之间时,定位公式将无法使用。
对于气体管道,检测速度相对较慢,仍需设置流量计。
神经网络法由于有关管道泄漏的未知因素很多,采用常规数学模型进行描述存在较大困难,用于泄漏检测时,常因误差很大或易漏报误报而不能用于工业现场。
基于人工神经网络检测管道泄漏的方法,不同于已有的基于管道准确流动模型描述的泄漏检测法,能够运用自适应能力学习管道的各种工况,对管道运行状况进行分类识别,是一种基于经验的类似人类的认知过程的方法。
试验证明:这种方法是十分灵敏和有效的。
理论分析和实践表明:这种检漏方法能够迅速准确预报出管道运行情况,检测出管道运行故障并且有较强的抗恶劣环境和抗噪声干扰的能力。
泄漏引发应力波适当的特征提取指标能显著提高神经网络的运算速度。
统计检漏法该方法采用一种“顺序概率测试”( SequentialProbabilityRatio Test) 假设检验的统计分析方法,从实际测量到的流量和压力信号中实时计算泄漏发生的置信概率。
在实际统计上,输入和输出的质量流通过流量变化( InventoryVariation) 来平衡。
在输入的流量和压力均值与输出的流量和压力均值之间会有一定的偏差,但大多数偏差在可以接受的范围之内,只有一小部分偏差是真正的异常。
通过计算标准偏差和检验零假设,对偏差的显著性进行检验,来判断是否出现故障。
泄漏发生后,采用一种最小二乘算法进行定位。
一个高效可靠的管道泄漏检测与定位系统,必须在发生微小的泄漏时,能在最短的时间内,正确地报警,准确地指出泄漏位置,并较好地估计出泄漏量,而且对工况的变化适应性要强,即泄漏检测与定位系统误报率、漏报率低,鲁棒性强,还应便于维护。
在实际工程设计中,首先要正确分析工况条件及最终性能要求,明确各性能要求的主次关系,然后从众多的泄漏检测方法中进行分析,经过适当权衡和取舍,最后选定最优解决方案。
长输管道的泄漏检测与定位在工程实践中已取得了很大进步,同时也暴露了许多问题。
例如,长输管道的小泄漏检测和定位仍是重点问题;增强泄漏检测和定位系统的自适应能力和自学习能力;将多种方法有机的结合起来进行综合诊断,发挥各自的优势,从而提高整个系统的综合诊断性能;有效解决长输管道的非线性分布参数的时间滞后问题等。
目前的泄漏检测和定位手段是多学科多技术的集成,特别是传感器技术、模式识别技术、通信技术、信号处理技术和模糊逻辑、神经网络、专家系统、粗糙集理论等人工智能技术等的发展,促进了泄漏检测定位方法的实现。
可对流量、压力、温度、密度、黏度等信息进行采集和处理,通过建立数学模型、信号处理、神经网络的模式分类,或通过模糊理论对检测区域或信号进行模糊划分,利用粗糙集理论简约模糊规则,从而提取故障特征等基于知识的方法进行检测和定位。
综上所述,泄漏检测方法很多,一条管道要选用哪种泄漏监测或检测方法则需要根据管道的设计参数、传输介质的参数、设备的经济性和数据通讯能力来综合选择,没有一种单一的泄漏监测或检测方法可适用任何管道。
目前,对于液体长输管道的泄漏监测,负压波方法应用最广;而对于气体长输管道的泄漏监测,声波法应用最广。
无论采用何种方法,都要提高对微小的缓慢泄漏量检测的灵敏度以及对泄漏点定位的精度。
在现有条件下,要按照科学的最佳管道泄漏检测与定位方法技术组合的方案,在现场运用中考虑各种检漏方法的特点,继续开发运用新型高效管道泄漏检测和定位的自动化技术方法,迅速、准确、及时地采用恰当措施发现、控制和解决险情,更好地保护和改善环境,保障人们的生命财产安全。