改进负压力波定位算法在输送管道泄漏检测中的应用

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负压波泄露监测系统在长输管道上的应用

送速度大约是１ｋｍ／ｓ，各个信号接收器之间每一秒的时间误差就会使定位的偏差增加１ｋｍ，如果时问误差超高２Ｓ，定位就已经失去意义。系统时问不同
２．２压力变化不明显
从监测系统压力趋势图来看，当泄漏发生引起ｆ－、下游压力趋势曲线，化明显（压力趋势曲线
现更大问题。
是，上站出站压力会相应提高，使输油量降低。
４结语
２．４管输介质中压力波ｆ错番速度的影响管内压力波传播速度取决于液体的可压缩性和管材的弹性。计算公式为：
（２）
对运行压力异常波动的准确判断，是发现事
其中，体积弹性系数和密度ｐ都是温度的函数。
３改进措施和效果
３．１校验时间偏差
和系统时问不同步一样的误差，严重影响定位精
度
检漏系统的Ｔ作原理是利用漏油点产生的负压波向两端接收器传送的时间差进行定位，根据压力波传播速度可以算出，负乐波在管线中的传
ｃ， —— 与管道约束条件有关的修正系数。
２．１通讯质量差，时间不Ｉｌ］１步当通讯质量较差时，各个站队数据采集点向中心计算机传送的数据包会发生丢失，中心计算
机进行比对的数据不是刚一时间点的数据，出现

输气管道泄漏定位的复相关迭代算法

输气管道泄漏定位的复相关迭代算法摘要:针对输气管道泄漏点的定位难题,利用复相关法和迭代原理对现有负压波定位方法进行改进。

首先对原始信号对进行自相关和互相关复合处理,得到的新信号对具有良好的信噪比且信号之间的时间延迟恒定不变,然后采用迭代处理方式可进一步提高信号能量聚集程度。

关键词:管道泄漏复相关迭代法时延估计管道泄漏检测[1]要求及时、准确的发现泄漏并定位漏点,目前常用方法包括管内探测球法、瞬态模型分析法、流量平衡法、压力梯度法、负压波检测法等[2,3],其中负压波检测法主要通过相位差测量方法对漏点进行定位。

借鉴现有的互相关相位差测量技术,本文提出一种新型的迭代复相关算法,能进一步的提高输气管道漏点定位精度。

1 定位公式及迭代复相关算法1.1 漏点定位公式常用的输气管道泄漏定位装置的工作原理如下:出现现泄漏之后,负压波将从漏点处沿管道传递。

根据以上结构可给出漏点定位公式,其中L表示管道长度,D表示漏点所在位置,v表示漏点产生的负压波在管道中的传播速度,而传播时延T则成为决定定位精度的主要因素。

1.2 迭代复相关分析接下来介绍基于复相关迭代法的负压波时延估计的基本原理。

将负压波信号采样后,其数学模型可简化表示为可以看出两种信号对之间的时延均为,即复相关处理不改变时延大小。

接下来,可对复相关处理进行迭代推演,即将信号对再进行第二次复相关处理得到二次复相关信号对,则可以在不改变时延的前提下进一步改善信噪比。

2 实验验证在本方法的验证实验中,采用的管道长度为500cm,管径为2.5mm,管壁厚度为0.2cm。

泄漏点被设计为半径为1mm的贯通圆孔。

当泄漏发生时,首末两端的压力传感器分别接收到负压波(即初始信号对)。

由于噪声的影响,原始负压波波形受到严重污染,难以判断的大小。

进行二次复相关处理后,得到信号对波形如图1所示。

可以看出,使用复相关迭代处理后,得到的信号对波形更为工整,能明显测量出时延大小。

3 结论漏点定位是输气管道健康检测的重要内容,本文提出的复相关分析法可以在不改变信号时延的前提下,有效提高定位精度且抗噪性强,并采用迭代方式以提高能量聚集程度,进一步改善测量结果。

负压波检漏应用于输油管线防盗

负压波检漏应用于输油管线防盗程君（胜利石油化工建设有限公司，山东东营257073）摘要：为打击油田长输管线盗油犯罪，运用负压波检漏原理，在试验管线上自行设计、安装了一套防盗系统，取得了显著效果。

本文介绍了负压波检漏的原理和防盗系统的构成，分析了技术应用的难点并采取了相应的措施，总结了应用效果，提出了进一步完善系统的建议。

关键词：输油管线负压波检漏防盗系统1引言管道运输是原油最主要的运输方式之一。

因为其具有运输量大、劳动生产率高、运费低、能够缩短运距和基本上不受恶劣气候影响的优点，而且随着我国海上油田和内陆新油田的开发，输油管道的建设必将进入一个新的历史时期，在经济建设中发挥越来越重要的作用[1]。

但随着输油管线的增多，出于强大的经济诱惑，在一段时期内，不法分子人为破坏管线实施盗油犯罪行为的频率有所上升。

某边远采油厂的统计数字表明，盗油案件月平均23.4起。

盗油行为造成了严重的资源浪费，威胁到人们的生命财产和生存环境。

为及时发觉盗油行为，准确定位盗油地点，进而有效遏制盗油分子的不法行为，我们运用负压波检漏的原理，自行设计了一套防盗系统，在试验管线上进行了安装、调试和现场使用，取得了显著的效果。

2负压波检漏的原理当输油管道发生泄漏时，由于管道内外的压差，泄漏点处流体迅速流失，压力下降，泄漏点两边的液体由于存在压差而向泄漏点处补充，这一过程依次向上、下游传递，相当于泄漏点处产生了一个以一定速度传播的负压力波。

只要安装在泄漏点两端的传感器准确捕捉到包含泄漏信息的负压力波，根据压力波的幅值变化梯度的大小和泄漏产生的瞬态压力波传播到上下游传感器的时间差就可确定泄漏量和泄漏位置[2][3]。

L －上、下游站间距离，m试验管线包括临一首站、临南站、临济3号站、化二末站和济南末站五个站点。

鉴于化二末站和济南末站之间的管线布置在市区，从未发生过盗油事件，为削减资金投入和加快试验进度，将最后一个检测点设置在化二末站。

负压波法管道泄漏监测定位系统的应用

负压波法管道泄漏监测定位系统的应用艾信;段新海;乔守武;赵天福;史建国【摘要】近年来本厂多次发生大型输油管线泄漏事故,不但带来巨大的经济损失,而且造成十分严重的环境污染和负面新闻舆论.针对上述存在的问题,本文以负压波为原理,以LABVIEW与MATLAB为系统开发平台,结合传感器技术、数字信号处理技术和通信技术,设计研发了输油管道泄漏实时监测及定位系统,并在现场安装应用.【期刊名称】《石油化工应用》【年(卷),期】2017(036)002【总页数】3页(P131-132,148)【关键词】负压波法;管道;监测【作者】艾信;段新海;乔守武;赵天福;史建国【作者单位】中国石油长庆油田分公司第四采油厂,陕西靖边718500;中国石油长庆油田分公司第四采油厂,陕西靖边718500;中国石油长庆油田分公司第四采油厂,陕西靖边718500;中国石油长庆油田分公司第四采油厂,陕西靖边718500;中国石油长庆油田分公司第四采油厂,陕西靖边718500【正文语种】中文【中图分类】TE938.2原油输送管道是油田生产的生命线，管线发生穿孔，其经济损失非常巨大。

如果采取先进的科技手段，对输油管线进行实时监测，迅速准确的判断出泄漏位置。

就能使突发事件得到及时处理，使损失降到最低。

市场上有部分公司研制管道泄漏监测定位系统，其实验测试环境多为理想的输送液体管道。

市场产品实用性不强，同时安装费用较高，只能对重点输油管线加装。

所以，打破这种技术垄断，研发适用于长庆油田输油管道在线监控系统具有重要意义。

1.1 搭建实验环境选取镰三增至镰一转管线作为测试管线，管线全长3 500 m。

在途经林79-75井组处，将管线开小孔，直径3 mm，距离镰一转1 500 m，加装泄漏仿真闸门，用来模拟管线泄漏（见图1）。

1.2 验证负压波的存在性将实验管线用清水打压至2.6 MPa，依托SCADA系统采样，采用LABVIEW与MATLAB搭建泄漏监测平台，融合小波变换算法，经过20多次放油测试，发现每次实验均能测到负压波，但是因SCADA系统采样频率太低（1 Hz），无法实现定位功能。

负压波在管道泄漏检测与定位中的应用

（１．西南石油大学土木工程与建筑学院，四川成都６１０５００；２．都江堰市集能燃气有限公司，四川都江堰６１１８００）
摘要：负压波泄漏诊断技术具有响应快、精度高、费用低等优点，被广泛应用于管道检测，其应用分
泄漏判定与泄漏定位２个过程。文中对负压波技术检漏原理作了阐述，总结了负压波检漏技术应用过程中的相关方法以及存在的问题。针对其在较小压力泄漏与小泄漏检测方面的缺陷，提出结合流量平衡的泄漏检测原理，结合ＳＣＡＤＡ系统建立泄漏诊断系统，并仿真验证了其在工程中的实用性。提出未
２．ＤｕｊｉａｎｇｙａｎＪｉｎｅｎｇＧａｓＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｄｕｊｉａｎｇｙａｎ６１１８００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｌｅａｋｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｏｆｎｅｇａｔｉｖｅｐｒｅｓｓｕｒｅｗａｖｅｓｈａｓｂｅｅｎｕｓｅｄｗｉｄｅｌｙｉｎｒｅａｌｐｉｐｅｌｉｎｅ，ｂｅｃａｕｓｅｏｆｉｔｓ
ｐａｐｅｒ，ｔｈｅｐｉｎｒｃｉｐｌｅｏｆｎｅｇａｔｉｖｅｐｒｅｓｓｕｒｅｗａｖｅｓｉｓｎａａｌｙｚｅｄ；ｔｈｅｒｅｌｅｖａｎｔｍｅｔｈｏｄｓａｎｄｐｒｏｂｌｅｍｓｓｔｉｌｌｅｘｉｓｔｉｎｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｎｅｇａｔｉｖｅｐｒｅｓｓｕｒｅｗａｖｅａｒｅａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｉｎｖｉｅｗｏｆｉｔｓｄｅｆｅｃｔｓｉｎｓｍａｌｌｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅｌｅａｋａｇｅｎｄａｓｍａｌｌ — ｓｃａｌｅｌｅａｋｄｅ — ｔｅｃｔｉｏｎ，ｉｔｐｕｔｓｆｏｒｗｒｄａｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｆｏｌｆｏｗｂａｌａｎｃｅａｎｄｔｈｅｌｅａｋｄｅｔｅｃｔｉｏｎｐｉｒｎｃｉｐｌｅｓ；ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅＳＣＡＤＡｓｙｓｔｅｍｔｏｅｓｔａｂ — ｌｉｓｈｔｈｅｄｉａｇｎｏｓｉｓｓｙｓｔｅｍｏｆｌｅａｋｇｅ，ａｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｓｈｏｗｓｔｈａｔｉｔｉｓｐｒａｃｔｉｃｌａｉｎｔｈｅｅｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇ．Ｉｎｔｈｅｆｕｔｕｒｅ，ｍｏｒｅａｔ — ｔｅｎｔｉｏｎｓｈｏｕｌｄｂｅｐａｉｄｔｏｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｗａｖｅｏｒｆｍ，ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｍｏｄｅｌａｎｄｉｎｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｗｉｔｈｏｔｈｅｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍ—

负压波定位理论在输油管道泄漏监测系统中的应用

负压波定位理论在输油管道泄漏监测系统中的应用苏维均，廉小亲，于重重，曹志国（北京工商大学，北京 100037）摘要：本文主要讲述了负压波理论在输油管道泄漏监测系统的具体应用情况；分析了采用负压波理论进行泄漏定位的过程中时间差的求解问题，提出了三种求取时间差的方法。

通过负压波理论的定位公式以及时间差对泄漏点进行定位。

关键词：输油管道、泄漏监测、负压波1 引言在大型油田的生产中，原油从油井里开采上来之后，经过各地的输油站经输油管线输送到炼油厂，提炼出各种石油产品。

由于油井在地理位置上分散性很大，所以输油管线不但长，覆盖区域也非常大。

每年由于原油泄漏及人为打孔盗油给国家和企业带来巨大损失，并造成环境污染。

输油部门通常是派人轮流巡线，以及时发现泄漏，从而减少泄漏损失。

但是，尽管昼夜不断地进行人工巡视，由于管线过长，仍不能及时发现泄漏；而且，以人工查寻的方式来进行输油管道的泄漏检测，也耗费了大量的人力、物力和财力资源。

因此，对管道进行实时自动监测具有重要意义。

近几十年来，管道工业得到快速发展，管道监控方面的研究课题显得尤为重要，而管道监控的重要问题是系统的泄漏检测。

根据泄漏检测原理，目前用于泄漏检测的方法可以分为直接检测法和间接检测法：直接检测法即根据泄漏的介质进行检测，例如根据油气泄漏时所露出的地表痕迹以及散发的气味等进行检测；间接检测法则是根据泄漏引起的管道输送介质有关参数的变化来进行推断。

目前，国内外主要应用的泄漏检测方法有压力图像法（压力分布法）、压力点法（PPA）、负压波法、质量平衡法、声波法、管道泄漏溶解法等等[1]。

本文主要介绍负压波法在输油管道泄漏监测系统中的具体应用。

2 输油管道泄漏检测系统的实现2.1 系统组成结构本系统从总体结构上由上位机与下位机两个部分组成。

上位机为工控机，下位机为压力采集系统。

整个检测系统由放置在中央控制室的一台工控机和若干个近端或远端输油站点的压力采集模块组成。

改进负压力波定位算法在输送管道泄漏检测中的应用

改进负压力波定位算法在输送管道泄漏检测中的应用摘要本文根据负压波原理,利用数值分析的方法,提出了一种能够准确寻找输送管道原油泄漏点的计算方法,该方法简单实用,为输送管道的泄漏定位提供了精确快速的检测方法。

本文主要介绍负压波法在输油管道泄漏检测系统中的应用。

关键词负压波;管道;泄漏;检测;定位中图分类号te8 文献标识码a 文章编号1674-6708(2010)25-0192-011 负压波法简介为了提高检测的灵敏度,还可运用相关技术对管道两端的传感器所接收的信号进行相关分析。

该方法具有较高的定位精度和较快的响应速度,可迅速检测出突发性的泄漏,且适用性强、定位原理简单,是目前国际上广泛使用的管道漏点定位和泄漏检测方法。

2 负压波定位准确的关键问题负压波管内波速的确定和传播到上、下游传感器的时间差的精确确定是负压波定位方法准确的两个关键。

确定负压波信号传到管道首末端时刻时,一个显然的要求是保证首、末端压力信号序列起始时间应该一致,这就要求统一首、末端的数据采集系统工控机的系统时间。

采用全球定位系统来统一各站工控机的时间,能够满足泄漏监测系统对统一时间的要求。

负压波随着温度、环境、介质的变化的传播速度公式如下:式中:k是液体的体积弹性系数,a;是液体的密度,kg/m3;v是管内压力波的传播速度,m/s;d是管道的直径,m;e是管材的弹性,pa;e是管壁的厚度,m;c1是与管道约束条件有关的修正系数;式中液体的密度和体积弹性系数k随原油的温度而变化。

因此,必须考虑温度对负压波波速的影响,需要对负压波的波速进行温度修正。

3 常规负压波定位算法在常规的常速泄漏定位方法中,视负压力波在管道中传播的速度v为定常值,一般在1 000~2 000m/s 之间;管道总长度为l(单位m);管道上、下游压力传感器捕捉到负压力波到达的时间差为△t(单位s);泄漏点距离上游检测点位x(单位m),则有下列方程4 改进的负压力波定位算法由于原油温度会随管道距离的变化而变化,可将负压波波速写为距离变化的函数v(x),那么泄漏点xl处产生的负压力波传播到管道首末端所需时间分别为式(5.2)中,xl为真正需要计算求解的泄漏点的位置。

浅析基于负压波法的长输油管泄漏监测

浅析基于负压波法的长输油管泄漏监测摘要:本文针对我国原油具有“三高”的特性、在长距离输送时需要加热的特点,研究了影响负压波传播速度的因素,并在此基础上提出了比较准确的先粗分后细分的搜索算法来实现泄漏点的精确定位。

关键词:长输油管道泄漏负压波法定位管道运输在输送气体、流体、浆体等方面具有独特的优势,己成为继铁路、公路、水路、航空运输之后的第五大运输工具。

由于不可避免的老化、腐蚀及打孔盗油等原因,管道泄漏时有发生,严重干扰了正常生产,造成了巨大的经济损失和环境污染。

所以,加强管道泄漏监测与定位技术的研究与应用,对于发现管道泄漏,打击盗油行为,保护环境,减少企业经济损失,提高企业的自动化管理水平具有非常重要的现实意义。

1 负压波检侧原理及定位公式负压力波法是一种声学方法,所谓负压力波实际是在管输介质中传播的声波。

当管道上某处突然发生泄漏时,由于管道内外的压差,泄漏点的流体迅速流失,在泄漏处产生瞬态压力突降。

泄漏点两边的液体由于压差而向泄漏点处补充。

这个瞬变的压力下降作为振动源以声速通过管道中的原油向上下游传播,相当于泄漏点处产生了以一定速度传播的波。

在水力学上称为负压波。

负压波的传播速度在不同的输送介质中有所不同,在液体油中大约为1000～1200m/s。

由于管道的波导作用,经过若干时间后,包含有泄漏信息的负压波分别传播到数十公里以外的上下游,由设置在管道两端的传感器拾取压力波信号。

再经过检测系统的分析处理,根据泄漏产生的负压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估算出泄漏位置。

在输油管道泄漏监测系统中,管道的首末两端装有两个压力传感器,分别接收管道首末端传过来的压力值。

定位原理如图1所示,设管道长为L,假设A、B为装有传感器的管道首、末端,泄漏点为C,C点是管道上任意一点。

设负压波传播速度为v,管道内流体流速为v0,一般情况下v比v0大3个数量级以上,这样可以认为负压波从首端传到末端的时间同末端传到首端的时间相等。

负压波检漏技术在输气管线中的应用(1)

(5)
其中，u 为气体流速(m/s) ，计算时可采用气体
的平均流速。由式(1) 得修正后的定位公式为：
22
X= L（v-u）+（v -u ）
(6)
2v
由于系统的所有数据都由计算机进行采集和处
理，故式(6) 又可写为：
22
X=
L（v-u）+（v 2v
-u
）Δdts
(7)
其中，ts 为采样时间，s ；Δd 为奇异点的位置差， m。
关键nology of Gas Pipeline Leakage Detection Based on Negative Pressure Wave
ZHANG Zhi (Ji nan Oil Transportation Branch of CNPC Pipelines Company，Shandong 250014) Abstract: With China's growing of long-distance gas pipelines, Pipeline leaks become a major problem. So, the automatic monitoring of pipeline leaks and leak location is particularly important. This article describes the basic principles and methods of negative pressure wave monitoring for the pipeline leak,describes optimization of the positioning basic equation,and introduce a more accurate formula. This article also prove know -optimized calculation method has higher positioning accuracy,and has a certain significance of automatic monitoring for pipeline leaks mathematical model. Key words: gas pipe; leak monitoring and detecting; negative wave; location

负压波定位理论在输油管道泄漏监测系统中应用

负压波定位理论在油气泄漏监测过程起到了积极作用，为进一步提高工作效率，应该不断尝试技术创新，从而实现对于负压波定位技术的进一步优化，以满足定位的准确性，从而进一步实现管道泄漏的自动监测能力。

在具体工作开展过程，本文首先分析了负压波泄漏检测的基本原理，其次总结了负压波检漏技术存在的主要问题，最后提出其技术应用措施与相关系统的进一步构建，希望分析能够进一步提高认识，并实现油气泄漏监测的有效性。

具体分析如下。

一、负压波泄漏检测的基本原理当输油管道发生泄漏时，管道中的原油便会在泄漏点处流失，这样引起泄漏点处原油密度减小，从而导致压力突然降低。

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线和流体介质向泄漏点的上、下游以声速传播，就像水泼纹一样传播。

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。

负压波在不同介质和管道中传播的速度不同，在原油中传播的速度约为1100m/s 。

在管道两端分别安装压力传感器，通过计算机数据采集系统实时采集两端的压力信号。

当管道发生泄漏时，两端的压力传感器便会接收到压力信号，并通过GPS 系统记录接收到信号的时间，这样通过计算出时间差，便可以确定泄漏点的位置。

负压波法具有很快的反应速度和很高的定位精度，能够及时检测出泄漏，防止泄漏事故扩大，成为国际上应用较多的泄漏检测方法之一。

二、负压波检漏技术应注意的问题1.负压波捡漏技术通常将负压波在输气管道中的传播速度确定为一个常值，即认为负压波在输气管道中的传播速度一般为声波在输送气体介质中的传播速度，而实际运行的管线中该传播速度与气体介质的密度、压力、比热和管道的材质及传输介质的流速等均有关系，不是一个确定的值。

因此，利用式进行定位必然会带来较大的定位误差。

2.由于管线运行的环境不可避免的存在一些干扰，如电磁干扰、工况变化等因素。

因此，由传感器采集到的压力信号附有大量的噪声，这使得精确识别压力突降点变得非常困难。

基于负压波法的输油管道泄漏检测定位系统

ＲｅｅｅｔｔｐｒｍｅｔｆＩｔｔｅ２，ＴｈｅｏｄＡｃｄｍｙｏｎｒｓａｅＳｉｎｅａｄＩｕｓｒｒｏａｉｎｐｒｓｎａｉＤｅａｔｎｉ０６ｖｅｏｎｓｕｔｅＳｃｎａｅｆＣｈｉａＡｅｏｐｃｃｅｃｎｎｄｔｙＣｏｐｒｔｏ
维普资讯
第２卷第９８期
ＶＯ．１２８ＮＯ．９
计算机工程与设计
ＣｏｐｔｒＥｇｎｅｎｎｓｇｍｕｅｎｉｅｒｇａｄＤｅｉｎｉ
２０年５０７月
Ｍａ０ｙ２０７
Байду номын сангаас
基于负压波法的输油管道泄漏检测定位系统
廉小亲苏维均田黎明，，
（．北京工商大学信息工程学院，北京１０３；２１００７．中国人民解放军驻航天科工集团公司第二研究院
２６所军代表室，北京１０５）００８４
摘要：实现对石油管道的泄漏进行检测并定位，为简要分析了国内外输油管道泄漏检测定位方法及其应用现状，点研重究了负压波泄漏检测与定位算法在实际中的应用。尤其对负压波定位公式中需要的首、站压力拐点的时间差，即各站压末
ｏＡｏｈｎ，Ｂｉｇ１０５，ＣｉａｆＬｆｉａｅｉ０８４ｈ）ＰＣｊｎｎ
ＡｂｔａｔＡｒｅｖｒｉｗｆｈｒｄｗｉｅｔｃｎｌｇｅｆｈｅｏｌｉｅｉｅｌａｅｅｔｎａｄｌｃｔｎｉｉｅ．Ｔｅｓｅｓｉｇｖｎｓｒｃ：ｂｆｏｅｖｅｏｅｗｏｌ — ｄｈｏｏｉｓｏｉｐｐｌｅｋｄｔｃｏｎａｏｇｖｎｉｔｅｔｎｉｏｉｓｈｔｓｉｅｒｓｔｅｐａｔａｐｌａｉｎｏｔｅｎｇｔｅｐｅｓｒｖｔｏ，ｅｐｃａｌｅｔｉｅｅｃｆｈｅａｉｅｐｅｓｅｗａｅｉｆｘｏｏｔｒｃｉｌｐｉｔｆｈｅａｉｒｓｕｅｗａｅｍｅｈｄｈｃａｃｏｖｓｅｉｌｔｔｍｅｄｆｒｎｅｏｔｅｎｇｔｒｓｕｖｌｉｎｙｏｈｉｖｒｎｅｂｔｅｅｆｒｔｔｔｎａｄｔｅｅｄｓａｉｎ．ＡａｅｅｔｎａｄｌｃｔｎｓｓｅｆｒｉｐｐａｅｎＡＤＡＭ５０ｉｒｐｓｄＴｅｅｗｅｎｔｓａｉｎｔｔｈｉｓｏｎｈｏｌｋｄｔｃｉａｉｙｔｍｌｉｅｂｓｄｏｅｏｎｏｏｏｏ５ｓｐｏｏｅ．ｈ１ｓｓｍｔｕｔｒ，ｆｎｔｎｄｓｆｒｅｉｎａｅｇｖｎＲｅｕｔｏｎｓｅｔｓｓｓｏｔｅｅｃｃｆｔｅｐｏｏｅｔｏ．ｙｔｓｃｕｅｕｃｉｓａｏｔｅｄｓｇｉｅ．ｅｒｏｎｗａｒｓｌｆ — ｉｔｈｗｆａｙｏｒｐｓｄｍｅｈｄｓｏｔｅｈｉｈＫｅｒｓｏｌｉｅｌａｎｔｒｎｄｄｔｃｉｇｎｇｔｅｐｅｓｅｗａｅｌｃｔｎｌａｙｗｏｄ：ｉｐｐ；ｅｍｏｉｉｇａｅｅｔ；ｅａｉｒｓｕｖ；ｏａｉ；ｅｋｏｎｎｖｒｏｋ

利用负压波原理判断输油管线泄漏位置

收稿日期:2006-09-25作者简介:周小华,男,1989年毕业于重庆解放军后勤工程学院,助理工程师,主要从事油库技改工作。

利用负压波原理判断输油管线泄漏位置周小华(华南蓝天航空油料有限公司湖南分公司,湖南长沙 410141)摘要:介绍了利用负压波原理判断输油管线泄漏位置的基本方法,分析了影响负压波压力拐点提取的因素并提出了完善措施,对于长距离输送油品和其它液体介质的管道泄漏监测具有较大的推广价值和应用前景。

关键词:负压波;输油管线;泄漏中图分类号:T E 832 2 文献标识码:A 文章编号:1003-6490(2006)04-0038-020 引言为解决长输油管线腐蚀穿孔泄漏和人为破坏偷盗油品问题,石油化工企业近两年加大了管线监控保护力度,对所辖范围内的输油管线基本上都设置了保压监控装置,即在输油管线上、下游设置压力传感变送装置和温度变送器,通过无纸记录仪或电脑控制系统自动记录,并生成压力-时间和温度-时间曲线,再根椐这两种曲线的变化来判断管线是否发生泄漏。

在温度-时间曲线较稳定的情况下,如压力-时间曲线在某时刻出现下降拐点并有延续趋势,在排除设备故障的情况下,即可判断输油管线出现了泄漏(腐蚀穿孔或人为破坏)。

此时,输油管线管理单位会立即组织人员对管线进行沿线巡查,尽快找到泄漏点并采取有效措施避免损失进一步扩大。

这种沿线巡查查找漏点的方法对于短程管线(小于5km)而言困难不大,但对于超过5km 长的输油管线来说,既费人力又耗时间,不利于及时发现漏点,将延误处置时机,使损失扩大。

如何解决这一问题呢?根据国内多家石油管道企业取得的成功经验,推荐使用负压波原理来判断输油管线泄漏点位置。

1 负压波法泄漏监测定位原理当输油管道发生泄漏时,泄漏点管道内外会产生压差,该点流体迅速消失,压力下降。

泄漏点两边的液体现漏点补充,这一过程依次向管道上、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。

基于负压波与超低频电磁波的管道泄漏检测定位方法研究

基于负压波与超低频电磁波的管道泄漏检测定位方法研究管道在石油和天然气的运输中扮演着重要角色,保障油气的安全运输是必不可少的措施。

然而实际中由于自然灾害和人为破坏的原因,导致管道时有泄漏发生,造成严重的环境污染和经济损失,因此针对管道泄漏检测与泄漏点定位方法研究具有十分重要的现实意义。

本文研究了基于负压波和超低频电磁波实现管道实时泄漏检测和精确定位的方法,利用负压波检测实时检测管道运行状况,如发生管道泄漏则及时报警以及粗略给出泄漏位置,然后采用超低频电磁波实现管道泄漏精确定位。

这种方法可以解决原始信号球检测费时费工、定位困难的问题。

本文主要做了以下几个方面的研究工作。

首先分析了减压波在管道内部形成的原因,建立了减压波在管道内部的传播模型,分析了影响原油传播波速的几个因素。

接着根据超低频电磁波的传播特性确定了管道示踪定位方法。

之后建立了超低频电磁波的磁场分布模型,根据超低频电磁波在空间中的分布特点,确定跟踪定位方案,进行了仿真分析。

之后介绍了磁场测量的常用方法并进行横向比,选择电磁感应法作为磁场检测手段。

在完成理论分析后给出了管道泄漏检测定位系统方案,分析了小波变换在压力信号降噪和信号奇异点提取的原理和优点。

接着分别对基于负压波泄漏检测系统和超低频电磁波检测系统进行了硬件和软件设计。

对于负压波检测系统,设计了基于STM32F]03ZET6的硬件和软件系统,结合信号调理电路、数据传输电路实现压力数据的采样。

与此同时记录压力数据和时间信息,利用小波变换提取信号的奇异点,提高检测精度和减少误报率。

同时基于Qt开发框架设计了上位机软件,实现数据存储、泄漏分析、泄漏定位以及泄漏报警等功能设计。

对于超低频电磁波检测系统,设计了基于嵌入式处理器Exynos4412的硬件系统,结合信号调理电路,实现对超低频交变磁场的场强测量。

同时基于Exynos4412,完成Linux系统移植和嵌入式软件开发,实现电磁场信号采集任务,完成了基于超低频电磁的内检测器定位功能。

负压波法泄漏监测系统在油品长输管线上的应用

捕获。随泄漏位置的不同，响应的时间差也不同。根据响应时间
差、管道长度、压力传播速度即可计算出相应泄漏位置。对由于因管线的工况参数及被输介质的理化性质和温度衰减等引起压力波的传递速度及衰减速度变化进行必要的补偿和修正，即可
实现泄漏报警及定位。
中图分类号ＴＥ９３７．６文献标识码
随着国家经济的迅猛发展，成品油的管道输送已成为销售和运输的重要方式之一，以及企业效益增长的重要影响因素，其具有运输量大、运费低、能耗少、损耗率低、投资少等优点。在管道运行过程中，由于腐蚀穿孑Ｌ引起的泄漏时有发生，近年来不法分子打孔
流量的上升和下降与压力的变化几乎是同时的，因此也可以
负压力波法是利用管道瞬态模型，当首末两站间输油管段内某一点发生泄漏时，泄漏点压力突然降低，根据流体力学的理
论，泄漏点就会产生一个负的压力变化，即负压波通过介质按一
白志英
（中国石油化工股份有限公司天津分公司天津）
摘要
关键词
针对成品油管道泄漏监测问题，对管道泄漏方式及泄漏监测方法进行了探讨，提出管道泄漏监测技术的关键是泄漏报警及
输油管道泄漏监测应用Ｂ
泄漏点精确定位，介绍油品长输管道利用负压波法进行泄漏监测定位的应用情况。
流失、污染周边环境、甚至危及人民生命财产安全等严重后果。管
道泄漏监涣０不仅成为安全生产的重要工作内容，也是管道正常运

基于负压波信号消除的管道泄漏定位算法

0前言结构健康监测（SHM ）是研究结构健康和耐久性的跨学科工程领域。

它集遥感、智能材料、信号处理等功能于一体。

SHM 尤其适用于桥梁和水坝等远程监控大型基础设施系统，以及高姿态机械系统，如飞机、航天器、船舶、海上结构物和管道，这些系统的性能至关重要，但现场监控很困难，甚至无法监控[1]。

由于管道泄漏每年在世界范围内造成大量的灾难性事故，引起广泛关注[2-4]。

因此，管道泄漏监测成为SHM 的一个重要研究领域。

当发生泄漏时，负压波（NPW ）从泄漏点向管道两侧传播[5]。

通过安装在管道表面的传感器记录NPW 信号，采用信号处理算法对NPW 信号进行处理，以定位泄漏点。

例如，Jia Z G 等人[6]利用负压波引起的环向应变开发了定位泄漏方法。

Zhu J 等人[7]通过计算负压波的到达时间对泄漏进行定位，并对定位精度进行分析。

时间反演是基于互易性的技术[8]。

当传感器记录的信号在时域（或在频域中相位共轭）中被时间反转并在传感器位置发回时，在激励位置自适应的时空聚焦信号[9]。

时间反转技术有两种应用方式：一种是所谓的物理时间反转。

时间反转信号被重新传输到物理介质中，然后信号将围绕源的物理位置重新聚焦。

这种效果对于许多需要将波的能量物理地集中在期望位置的应用极具吸引力。

另一种是计算时间反转，信号通过计算被重新辐射到感兴趣的领域，而不是在真实的介质中实现。

在计算过程中，时间反演信号与频域中的传递函数（通常使用格林函数作为传递函数）相乘[10]。

由于频域的乘法等于时域的卷积，同样的过程可以通过将时间反转信号与信道冲激响应卷积来完成。

近年来，时间反转技术在无损检测（NDT ）和结构健康监测（SHM ）中得到广泛应用[11-13]。

然而，为了监测整个管道，传感器必须安装在管道末端。

端部反射的NPW 信号导致定位精度下降[7]。

而且，当接收信号的持续时间较长时，反射信号与原入射信号的叠加，将使基于信号最大值的TR 定位方法准确率进一步下降。

基于负压波法的不同泄漏孔的管道泄漏检测研究

303随着时间的推移，管道容易腐蚀或者因自然灾害泄露，导致运行压力降低，这不仅会在经济上造成一定的损失，甚至会引发人员伤亡事故。

因此，我们必须利用一些先进的检测手段，对于一些泄露点做到“快、准”，即快速检测并准确发现泄露点，对泄露量的大小进行预估，从而采取有效措施对管道进行紧急维修，避免和减少泄漏事故的发生，保证压力管道的安全运行。

1 管道泄露主要形式1.1 埋地管道的沙漏管道常年埋在土壤中，由于土壤应力和一些腐蚀性介质的影响，管道防腐层逐渐老化，阴极保护失效，加速了管道的腐蚀，从而对管道的某些部位造成腐蚀穿孔，最终形成沙漏。

这种泄露形式通常出现在埋地碳钢输水管道中。

1.2 弯头附近的泄漏流体流经管道弯头附近时，由于流动的方向发生变化，受到离心力的作用，在管壁的内侧和外侧形成一定的压力差，长期持续的压力差会使得管道弯头的某个部位出现破损，最终形成泄露。

而这种泄露形式通常出现在管道内部压力过大或者弯曲率半径较小的输水管道中。

1.3 管道焊接接口处的泄漏管道之间难免需要焊接，在焊接时，由于焊工的技术水平不同，有些焊缝并没有焊透，之间留有一定的气孔，在一些外力的作用下，这些气孔可能造成泄露。

另外如果两条焊接管道没有对正，也会造成泄露。

2 负压波法检测原理管道内外存在一定的压力差，当管道发生泄露，泄露点的压力会突然下降，周围的流体在压力差的作用下，从高压区向低压区流动，这时管道内会出现负压波动，并不断的连续传播，最终趋于平静。

因此可以通过负压波从泄漏孔传播到管道首末两端的时间差以及负压波在管道中的传播速度，来对泄漏孔的位置进行定位。

这就是负压波法的检测原理。

负压波法检测具有定位准确、检测速度快、成本低廉等特点。

3 不同泄漏孔大小下的泄漏信号分析通常运用负压波法检测技术检测，需要从不同的泄露孔径、泄露位置和进出口压力等方面进行检查并定位，由于篇幅有限，本文仅对不同泄露孔径的泄露信号进行简单分析。

本试验是用一个配有两个孔径大小（分别为4mm、10mm）的控制阀来控制流体泄漏量的大小。

基于负压波法的管道泄漏检测系统及实验研究

Value Engineering• 141•基于负压波法的管道泄漏检测系统及实验研究Pipeline Leakage Detection System Based on Negative Pressure Wave Method and Its Experimental Study雷云L E I Y u n;于鹏飞YU Peng-fei;刘晓LIU Xiao(山西省国新能源发展集团有限公司，太原030000)(Shanxi Guoxin Energ^^Development Group Co.,Ltd.,Taiyuan030000, China)摘要：管道运输广泛应用于石油、天然气输送和城市供水供热系统，但是由于管道腐蚀、老化、磨损及人为破坏等原因，管道泄漏事故频繁发生，给国家和企业带来了巨大的社会和经济损失。

本文基于负压波法泄漏监测原理，建立了一套管道泄漏检测系统，通过压力传感器实时监测管道压力的变化情况，采用LabVIEW小波变换方法对原始信号进行滤波降噪，及时准确地进行泄漏点定位。

最后，采用实验验证了该管道泄漏检测系统的可靠性，相对误差处于10%至30%之间。

Abstract:Pipeline transport is widely used in petroleum,natural gas transportation and urban water supply system,but because of the pipeline corrosion,aging,abrasion and man-made destruction,the pipeline leakage accident occurred frequently,and great social and economic losses were happened to the state and enterprises.In this paper,based on the principle of negative pressure wave leak detection method,a set of pipeline leak monitoring system was established,which is through the change of the pressure sensor to real-time monitor the pipeline pressure,and filtering noise reduction of the original signal by LabVIEW wavelet analysis method.Finally,the experiment verified the reliability of the pipeline leak monitoring system,and the relative error is between 10% and30%.关键词：管道泄漏；负压波；小波分析；泄漏定位;LabVIEWKey words:pipeline leakage；negative pressure wave；wavelet analysis；leak location；LabVIEW中图分类号:TE832 文献标识码:A0引言近几十年来，中国的管道建设取得了快速发展，截至 2012年底，我国油气管道的累计长度达到9.3万公里。

油气集输管线负压波泄漏检测方法的研究-

油气集输管线负压波泄漏检测方法的研究?摘要：由于传统的基于负压波泄漏检测方法使用的是单压力传感器技术，该技术容易受工况调整的影响，误报率较高。

本文通过对负压波法在油气集输管线泄漏判断和定位的研究，设计了双压力传感器，该方法能够有效的判断压力波的传播方向和来源，从而排除了工况调整的影响，降低了系统误报率。

关键词：油气集输管线负压波法泄漏检测一、引言油气集输管道的安全运行越来越受到人们关注，由于管道腐蚀老化和人为打孔盗油等原因，时常导致原油泄漏事故的发生，不但严重干扰了油田的正常生产，也给国家造成了巨大的经济损失[1]。

当管道发生泄漏时，能够及时发现泄漏并准确定位到泄漏点，具有十分重要的工程意义，因此，对管道泄漏检测技术的研究就显得尤为重要[2]负压波法以其定位准确、算法灵活、对硬件要求不高等优点而成为目前国内外研究和应用较多的管道实时泄漏检测和定位方法。

本章介绍了负压波基本原理，并指出传统的基于负压波单压力传感器存在的问题，针对这些问题设计了双压力传感器方法。

二、负压波泄漏检测及定位的方法1负压波泄漏检测的基本原理当输油管道发生泄漏时，管道中的原油便会在泄漏点处流失，这样引起泄漏点处原油密度减小，从而导致压力突然降低。

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线和流体介质向泄漏点的上、下游以声速传播，就像水泼纹一样传播。

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。

负压波在不同介质和管道中传播的速度不同，在原油中传播的速度约为1100m/s。

在管道两端分别安装压力传感器，通过计算机数据采集系统实时采集两端的压力信号。

当管道发生泄漏时，两端的压力传感器便会接收到压力信号，并通过GPS系统记录接收到信号的时间，这样通过计算出时间差，便可以确定泄漏点的位置。

负压波法具有很快的反应速度和很高的定位精度，能够及时检测出泄漏，防止泄漏事故扩大，成为国际上应用较多的泄漏检测方法之一。