如何从实用角度判别管道泄漏监测系统

如何从实用角度判别管道泄漏监测系统

本文从实用角度对石油管道泄漏监测技术的性能和选择进行了探讨，为石油管道泄漏监测技术在实际中的应用提供一个抛砖引玉的参考。

十几年以来，管道泄漏监测技术有了突飞猛进的发展，尤其在中国，管道泄漏监测技术应用普及的非常快，安装的管道有数万公里，发表的各种管道泄漏监测论文数千篇。毋容置疑的是，每一个案例论文和成果都有特定的适用范围，超过这个范围暴漏的问题也非常多，这给实际选用泄漏监测系统出了一道难于解答的问题。

1、对管道泄漏监测的基本认识

1.1 管道泄漏监测解决的问题

管道泄漏监测只需要解决两个问题，一个是泄漏的识别，另一个是定位。1.2理想的管道泄漏监测系统

理想的管道泄漏监测系统是一种不需要人干预的自动监测系统，管道只要发生哪怕是微小的泄漏都能被检测到并且及时报警和定位。很显然，理想的泄漏监测系统并不存在，但是，理想的泄漏监测系统是我们选择追求的方向。

1.3 管道泄漏监测系统的分类

各种分类方法太多了，站在使用角度从性质上分析，分为实时在线监测系统和不可在线的检测系统两类，而在线监测系统又分为泄漏监测和预警监测两大类。

2、如何识别泄漏监测系统

2.1 如何识别泄漏监测系统

管道泄漏监测系统很多，指标各异，怎样识别泄漏监测系统？

我们需要的是泄漏监测系统的功能，所以，不管它是否冠以管道泄漏监测系统的名称，只要看它泄漏识别能力和定位功能，就是达到这两个目标是否需要人

工参与。根据这个原则，目前国内市场上的管道泄漏监测系统基本上可以分为三类：

第一类：不需要人工参与，能够自动识别泄漏和定位，这就是真正的管道泄漏监测系统，简称自动泄漏监测系统；

第二类：需要人工参与的（比如人工设置报警阈值、人工剔除误报警、人工辅助定位），就是冠以“泄漏监测系统”名称的数据采集报警系统，简称人工泄漏监测系统；

需要人工参与的泄漏监测系统，其实就是一般的计算机数据采集报警系统，在有SCADA系统的管道，已经具备了这样的条件，因为SCADA系统各种数据齐全，只要对SCADA系统集成商提出设置报警阈值和增加一个定位公式的要求，就可以实现人工参与的泄漏监测报警功能，而且SCADA系统还能屏蔽各种管道操作指令期间的误报警，所以，它的效果会比一般需要人工参与的泄漏监测系统更好。

第三类，靠推销能力卖出的泄漏监测系统，这是连人工泄漏监测系统使用价值都没有的“超级”监测系统，简称另类泄漏监测系统。

2.2 关于管道泄漏监测系统的技术指标

从不同的角度，可以看到不同的表述方法。在API标准里面，把泄漏监测的技术指标分成四大类，每类里面又用多个状态参数表示。这里应该特别注意的是，泄漏监测系统的各项技术指标是相互关联的一个整体，谈某一项指标时不能以另一指标改变为代价，否则没有意义。

为叙述简单，从使用角度看，一般关注以下几点：

1、泄漏识别与误报警

泄漏识别是管道泄漏监测系统的核心功能，如果不能识别泄漏会带来误报警，所以，在有效识别泄漏的前提下误报警的多少就成为判别泄漏监测系统类别的分水岭。因为误报警与管道输送状态有关，而输送状态总会与时间相关，一定长的时间内输送状态总会发生改变，所以误报警的客观描述应该是一定时间内误报警次数的多少，是一个不需要人工干涉的指标。

误报警的反义词是报警的准确性，因为准确报警的次数与报警总次数没有关

系，所以报警准确性不能用准确率来表达。

如果系统识别不了泄漏，就需要人工设置报警阈值，设置大了误报警就少了，设置小了误报警就多了，所以，人工泄漏监测系统实际上不存在泄漏识别与误报警真实指标。

2、灵敏度

灵敏度一般用于衡量系统能监测到的最小泄漏量，发出正确的报警指示。

所谓能检测的最小泄漏量，不是管道真实泄漏状况，是指检测仪表信号变化的数值，因为泄漏检测系统只能根据仪表数据变化判断泄漏，考核检验该指标的正确做法只能以仪表信号为依据，只要仪表没有变化，泄漏多大系统都不会报警，在这种情况下不能考核灵敏度指标。

如果需要人工设置报警阈值，设置大了灵敏度就低了，设置小了灵敏度就高了，所以，人工泄漏监测系统实际上不存在泄漏灵敏度的真实指标。

3、泄漏定位准确性

输油管道发生泄漏以后，不仅要准确地检测到管道泄漏，而且还要把泄漏点提供给检测者，与实际的泄漏点的位置尽可能的一致。

采用流量压力数据监测泄漏的定位方法有两种，一种是水力坡降法，根据泄漏前后水力坡降曲线的交叉点确定泄漏，受信号影响大，误差很大，一般极少使用。

另一种使用较为广泛的方法是水击波法（习惯称负压力波法）。影响这种定位准确性的因素很多，其中影响最大的因素是泄漏信号变化的速率和幅度。一个快速较大幅度的变化和一个缓慢变化信号之间可识别程度差异非常大，由此引起的定位误差可能会从几十米到数公里之间变化。尽管人们希望定位准确，但是，这不是一般技术问题，而是泄漏信号相对于管道波动的自然随机属性问题。

所以，对于泄漏定位准确性的考核，应该有一个客观可执行的参照标准，一般泄漏定位的时间分辨力为毫秒级，为了统一考核泄漏监测系统的能力，可以规定一个秒级的信号变化速率作为考核标准，比如：规定泄漏信号超过管道自然波动区的比率（就是所谓的灵敏度），且下降速度达到每秒多少kPa，这样才可以有个可以识别的定位指标考核依据，否则，无条件谈定位准确性没有意义。

对于需要人工辅助定位的系统，由人工选择信号下降拐点，选错了可以无限次的重来，定位准确性取决于管道自然波动与泄漏曲线下降速度和人的识别能力，

不是系统技术指标，所以，人工泄漏监测系统不存在定位准确性的真实指标。

4、实时性

从泄漏发生至检测人员获得泄漏信息的时间间隔要尽可能短，使检测人员能够实时的掌握泄漏事故的情况，便于采取及时有效地措施，将由此带来的损失减少到最低。

泄漏识别是一种趋势变化识别，要可靠识别泄漏，有效地识别时间必不可少，这个最小的泄漏识别时间就是管道一个自然波动周期加上泄漏信号传输的时间，一般为数秒级至几分钟，如果没有合理的识别时间，肯定会有很多的误报警出现。在一个有效的泄漏监测系统里，该指标应该是一个自适应数值。

如果需要人工设置报警效应时间阈值，设置大了误报警就少了，设置小了误报警就多了，所以，人工泄漏监测系统不存在该项真实的具体指标。

3、真假泄漏监测系统之辩

一个新建的管道，泄漏的机会很少，即便是老管道，泄漏也是极小概率事件，常听到有人讲那里管道监测系统安装测试非常灵敏，定位精度非常高，使用几年来一次误报警都没有……，当然，管道也没有泄漏过。

显然，这样“可靠”的泄漏监测系统是不能使用的。所以，判断管道泄漏监测系统的第一条原则就是“规律”二字，看它是否符合客观规律，不符合肯定是假的。比如：说人是有两条腿的，反过来用是否有两条腿作为判断是否是人的结论显然不符合客观规律，管道都有若干个出口，每个出口都是一个大的泄漏源，泄漏和这些出口并无本质差别，把管道泄漏某一特点比如声音、负压力波描绘的很独特，且作为识别泄漏的基础，这无异于判断两条腿就是人，如果说这还不需要人工识别泄漏还没有误报警，这肯定就是假的。

另外一个简单的判别方法是系统类别和技术指标，一个泄漏识别和定位都是人工完成的监测系统，输出的是人的识别能力和操作的结果，哪里还有技术指标？

再有一个分辨办法是技术指标的科学性，比如定位精度多高的说法，比如报警多快、小到几毫米泄漏孔多少毫升泄漏都能报警等等，都是不可信的：因为泄漏拐点是和管道自然波动叠加的，不可能时时都能找到真实的泄漏拐点，尤其是比较慢的泄漏，根本无法看出拐点，找不到泄漏时刻哪里来的定位精度？

报警过于快必然引发多误报警，权衡一下晚一两分钟报警没有误报划算还是不断地喊狼来了划算？

没位差或压力的管道开多大的孔也不会泄漏，而高压小直径管道零点几毫米的泄漏信号也会非常大。

所以，客观地识别泄漏监测系统非常重要。

4、价格

同样的商品才能比价，不同的商品比较价格没有多大意义。

国内泄漏监测系统商品市场上基本分为三类，但是价格很混乱。

第一类，是自动识别泄漏的管道泄漏监测系统，它的价值体现在它的功能上，应该把同类的真实商品放到一起进行比较才有意义，因为这类商品较少，往往容易把它混同于第二类和第三类价格比较。

第二类，是人工排除误报警和定位的泄漏监测系统，它和第一类显然不是同一种商品，它只是冠以“泄漏检测系统”名称的数据采集报警系统，因为不具备泄漏检测系统的最基本识别和定位功能，衡量它的价值应该和同类的数据采集报警系统相比较，对于SCADA系统而言，应该考虑在SCADA系统上增加报警门限值设定和时差定位公式所需要的成本是对少。第二类商品占据我国管道泄漏监测主要市场，已经基本上有了一套人们认可的价格区间。

第三类，是凌驾于客观规律之上的所谓“泄漏监测系统”，这类泄漏监测系统就更不能放到上述两类队伍中比较价格了，同一个这样商品在国内不同的用户单价卖十几万元到几百万元的案例都有，是我们无法比较的。