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

站压力分别下降。

现代科学技术的飞速进步，使管道泄漏检测技术的新方法、新成果层出不穷。特别是传感器技术、计算机技术、探测技术、仪表自动化的融合，使检漏技术向智能化、多样化的发展提供了广阔的发展空间。

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发表于2007-09-17 18:05:31 1# 几种长输管道泄漏监测技术的分析对比王振堂赵志勇周世刚刘碧峰李建军(大港油田南部开发公司) 大港油田南部油气开发公司现有长输管线7条，共计9215km。一些不法分子为牟取暴利，频

繁在原油长输管线上打孔放油, 由于不能及时发现和确定盗油位置, 使油田蒙受了巨大损失。为了解决上述问题，近年来先后试验应用了声波监测、流量差报警、流量报警负压波定位三种长输管线泄漏监测技术，并取得了较好效果，为打击不法分子在输油管线上打孔盗油现象提供了强有力技术保证。

1 、声波监测技术

(1) 原理。沿管道埋设若干个声波监测传感器，建立监测点。当声波传感器接收到声波信号后，首先由声波识别系统进行分辨确认，当确认为有盗油信息后，通过管道向监控中心发出报警信息。监控中心接收到报警信息后, 经分析、判断, 确定发出信息的监测点编号, 同时进行显示、记录并发出声光报警。值班人员根据监控中心显示的报警监测点编号, 便可确定发生盗油的地段或区域。(2) 系统结构。由若干个监测点和一个监控中心构成。监测点沿管线分布, 包括声波监测传感器、声波分析处理器及太阳能电池, 负责信息的收集、处理和发送。监控中心安装在输油站值班室, 负责信息处理、报警、确定报警监测点编号等功能。

(3) 技术特点。可在原油泄漏前, 管线遭到破坏时发出报警, 对于防止偷盗油来说具有一定的前期预防性, 但沿途埋设的声波传感器, 以及声波分析处理器、太阳能电池易遭到破坏且维护困难, 加上各种干扰信号影响, 该项技术误报、漏报率较高, 且仅能确定管线遭受破坏的范围不能准确定位。

⑷应用效果。1999年7月,在枣一联至孔大站$ 325 X 2618km输油管线上试验应用，1 年内共发生报警50 多次, 抓获盗油车辆 3 台并缴获了部分作案工具, 摘除盗油卡子 6 个。后期由于管道沿线监测点经常遭受各种信号干扰和破坏, 误报、漏报率较高, 应用效果受到了一定限制。

2、流量差报警技术

针对声波监测技术存在误报、漏报率较高, 管线沿途监测点经常遭到破坏的问题, 2000 年6 月引进了流量差报警技术。

(1) 原理。

管道首、末两端各安装一套流量计及流量采集发讯器，流量值(Q首、Q末)通过无线电台

或有线方式传至监控中心计算机, 计算机通过分析软件自动对比两端瞬时流量差,当流量差(△Q = Q首-Q末)超过系统设定值时发出报警。

(2) 系统结构。由监控中心和监控终端两部分构成。监控终端由首、末两端流量计及流量信号采集处理器, 电台组成。监控中心由电台、数据采集器、分析软件、计算机等构成。

(3) 技术特点。报警准确率高, 管理维护方便, 但不能确定泄漏位置。

(4) 应用效果。2000 年8 月在官一联至枣一联$ 25 X 2618km 输油管线上应用。安装运行后, 报警准确率达98 %。自投入运行至今, 共发生泄漏报警90 多起, 通过及时巡线,发现并摘除盗油卡子近百个, 取得了较好的效果。

3、流量报警负压波定位综合技术

2002 年, 在总结了上述两种泄漏监测装置优缺点基础上,为了达到在报警的同时能及时发现泄漏位置, 与有关单位一起研究应用了流量报警负压波定位综合技术。

(1) 流量报警原理。管道发生泄漏时, 末端流量下降, 首端流量不变或上升, 输差增大。当输差大于设定值时, 系统报警。

(2) 负压波法定位原理。在管道发生泄漏的瞬间, 管道泄漏点处会产生一个负压波, 负压波

总是沿管道向首末两端以一定的速度传播, 泄漏发生位置的不同, 负压波到达管道两端的时间也不同。根据管道两端安装压力变送器接收到负压波的时间差, 以及管道长度L 、压力

波传递速度a、油流速度V ,可由公式算出管道泄漏位置X0。

(3) 系统结构。该技术装置主要由流量计、压力变送器、数据采集转换系统、通迅系统和计算机数据监控处理系统等组成。数据采集转换系统主要负责对现场压力、流量数据的实时采集转换; 通信系统负责数据的交换、信息传递; 计算机数据监控处理系统负责数据的处理及综合分析, 报警定位以及数据的显示、存储、打印等工作, 是本系统的核心部分。

(4) 工作过程。监控中心机正常工作时, 实时显示管线两端压力、流量数值及曲线。当管道发生泄漏时, 首站流量上升, 末站流量下降, 当流量差超过设定值时系统报警。当系统发生报警后, 寻找压力曲线变化拐点, 将定位标尺分别置于管线两端压力曲线拐点处, 点击“定位”按钮, 计算机自动显示泄漏点距首站距离。

(5) 技术特点:

①流量报警与负压波定位有机结合, 既消除了误报又达到了定位的目的; ②采用专用压力变送器, 可及时捕捉到压力变化;

③数据传输采用数传电台, 传输速度达30 次/ s , 可实时显示管线首末两端压力、流量数值及曲线变化情况;

④系统软件功能强大, 图象、文字显示泄漏位置、泄漏时间、泄漏量及两端压力。系统反应灵敏, 定位准确, 误报、漏报率极低。