输油管道泄漏检测与定位系统升级改造

输油管道泄漏检测与定位系统升级改造
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李银凯
(中原油田油气储运管理处,河南濮阳　457061)
摘　要:针对输油管道泄漏检测与定位系统在使用中发现的不足和问题,在排查分析的基础上,对系统软硬件进行了升级完善,探索出拐点定位、关阀定位等泄漏定位分析方法。

经应用验证,系统在输油管道泄漏报警、泄漏定位、数据存储与仿真等方面,都达到了预期目标。

关键词:输油管道;泄漏定位;泄漏定位;升级改造
中图分类号:T E 245 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)11—0029—02 中原油田油气储运管理处以柳屯油库为中心,承担采油一～五厂至柳屯油库六条原油集输管线的运营任务。

近年来,由于非法分子打孔盗油、腐蚀穿孔等原因,原油泄漏事故时有发生,造成油田巨大经济损失和环境污染,同时严重影响管线的安全运行。

为了能够快速及时发现漏点、找到漏点,打击打孔盗油、降低环境污染、减少经济损失,于2002年与山东新大通公司联合开发了管道泄漏定位系统。

系统设计主要是基于输差检漏法和负压波法,而输差检漏法是根据输入、输出管道流量平衡原理,通过检测首末站管道两端输入、输出流量,判断是否存在输差,以此判定管道是否存在泄漏;负压波法是根据当管道发生泄漏时,泄漏处由于管道内外的压差使泄漏处压力突降,在管道内产生负责波动,并向上、下游传播,通过测量负压波到达两端的时间差和负压波在管道内传播速度计算出漏点位置。

泄漏检测及定位系统的技术关键是解决两个方面的问题:一是泄漏检测报警,二是精确定位。

流量输差法在泄漏检测、负压波法在泄漏定位分别具有独特优势,因此,该系统采用由SCADA 系统采集的温度、压力、流量等数据,通过输差检漏法和负压波法的耦合分析,从而实现对原油管道泄漏及时发现并准确定位。

1　系统存在的不足
系统投用以来,对我处管线看护、遏制打孔盗油发挥了巨大作用,但仍存在以下几个方面问题和不足:
1.1　硬件方面
1.1.1　一次仪表问题。

系统选用的一次仪表准确度
都较低,如现场流量信号采集使用的是200脉冲/转
的普通发讯器,导致系统泄漏报警灵敏性以及定位准确性降低。

1.1.2　GPS 时钟定位故障。

由于下位机对于卫星定位要求较高,在系统运行过程中,时常出现卫星信号较差,下位机GPS 接收不到无法定位,系统不断重启无法运行的问题。

1.1.3　下位机参数调整较为繁琐。

系统下位机采用DOS 系统,当仪表参数发生变化时,需要专业人员进入DOS 系统进行调试,操作繁琐。

1.1.4　下位机散热环境差。

由于系统下位机是24h 不间断运行,而且设备所处环境比较封闭,散热不好,导致设备寿命缩短,老化严重,时常出现数据采集不到的故障。

1.2　软件方面
1.2.1　工况对系统影响较大。

系统采用负压波法进行泄漏定位,无法回避下面两个问题:一是在压力波动较大的输油管线或在输送压力较小的管线中,由于泄漏产生的负压波很小,负压波传递到探测器后能量已经很低,经常会被压力波动所淹没而分辨不清或不能分辨,导致系统误报或不报的情况较多。

二是正常的泵、阀、倒罐操作也会产生负压波,干扰并影响系统泄漏报警准确率,增大误报率。

1.2.2　流量检测问题。

管道在正常运行状态下,管道输入和输出量应该相等,泄漏发生时必定产生输差。

但实际上,首末站瞬时流量是不平衡的,影响这一不平衡的因素来自多个方面:如由于管道本身弹性、原油物性变化等多种因素影响,首末两站流量变化有一个过渡过程;再如由于温度对液体体积的影
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　2012年第11期 内蒙古石油化工
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收稿日期35
作者简介李银凯,工程师,年毕业于西南石油大学油气储运专业,现工作于中原油田油气储运管理处广东天然气
管网投产保运项目部。

:2012-0-2:1991
响,首末两站的温差会导致两端流量出现较大的差别等。

1.2.3　数据库问题。

原来的数据库存在一定的缺陷,一是CPU占用率过高。

数据库运行一段时间后,因为有大量数据要频繁读取和调用后台系统数据库,导致软件系统运行变慢或无法继续存入出现故障。

二是数据库清理困难。

清理数据库不但需要频繁导入导出数据表,而且还需要清理数据库的人员掌握SQL数据库命令,清理难度大。

三是数据库变大后数据查询困难。

系统运行一段时间后,随着数据量的增大,如果需要对历史数据进行查取或者调用的时候,电脑将长时间无响应,出现假死现象。

1.2.4　仿真问题。

系统仿真功能使用不方便,需要有数据发送程序,并断开网络,系统不再进行实时监控工作,仿真数度很慢,数据为每秒的数据,有必要设置仿真数据库。

2　系统升级改造
针对系统实践中出现问题,我们从硬件和软件两个方面着手,对现有系统进行了升级改造。

2.1　硬件升级改造
2.1.1　信号处理器升级。

选用高性能SP4.0智能信号处理器,集成性强、故障点少、可靠性高。

一是使用了高性能采集卡的。

一个设备就可以代替原来的多块采集卡、接线板、信号处理板、隔离板、GPS授时器、毫秒同步板等设备,可完成现场信号的高速采集、滤波和降噪等预处理并进行一定时间的存储;二是处理器采用高性能的工业级主板。

具有大数据量、长时间处理能力,系统运行稳定;三是内钳永久时钟GPS模块。

当GPS无法定位时,系统也能够进行工作,当定位后,系统采用定位时钟进行工作,确保了分析处理数据的时间同步性。

四是采用T CP/IP协议传输,可以直接将数据发布到局域网上,利于数据传输和管理。

2.1.2　现场一次仪表升级。

仪表的准确度直接影响系统的报警灵敏性、准确性和定位精度。

对现场关键一次仪表进行更换,脉冲发讯器由原来200脉冲/转提高到1000脉冲/转,压力变送器准确度由0.5%提高到0.75‰位,提高了脉冲发讯器和压力变送器准确度。

2.2　软件升级改造
2.2.1　软件编制开发。

通过输差检漏法和负压波法的耦合,克服了两种方法单独使用时的弊端,从而形成一种新的管道检测、定位系统;多尺度小波变换算法的加入,提高了系统的检测速度与抗干扰能,并使系统可检测的最小泄漏量进一步降低,同时采用先进的智能辨识算法,使系统具有在线自学习功能,提高了系统的容错性和精度。

2.2.2　增加流量计分段系数设置功能。

输入标定的分段数值,系统按照数值进行流量修正,对流量进行精细处理,每间隔一定的量,确定流量系数。

对不同等级的输差量,能够进行分级判断处理,使输差更加准确、曲线更加平滑。

2.2.3　修改数据库。

把原有数据库分为参数数据库和实时监测数据库,实时数据按照每天分别进行存储,即每天生成一个数据库,数据处理和数据查询速度明显加快。

增设数据库清理功能,根据用户设定的保存期限,自动删除历史数据。

2.2.4　改进仿真系统。

把实时系统和仿真系统分离执行,系统实时运行时可以同时进行仿真。

仿真时,只需选择被监管管线的时间段,系统调用数据库时间段内数据进行直接仿真,分析出各个异常点,给出相关的仿真信息。

对于网络中断情况,下位机可待网络正常后,把网络中断过程中存储的数据发到上位机系统,自动将对这一段数据进行整体仿真处理,并以正常报警方式进行报警显示。

3　应用效果
通过对以前泄露定位和微机监控系统应用数据的分析研究,结合现场出现的各种泄漏、窃油和故障等管线工况,总结出拐点定位分析法、最高和最低点定位法、关阀定位分析法等,提高了定位的准确性。

新系统投运以来,统报警准确度都在95%以上,定位准确率达到了85%以上,对于流速大于0.18L/S以上的漏点能够及时报警,对于流速大于0.55L/S以上的漏点能够及时报警并准确定位,达到了预期目标。

4　结论及认识
通过对输油管道泄漏检测定位系统的升级改造和应用,既锻炼了技术人员综合素质,提高工作能力和水平,又提高了管道应急反应速度,减少了决策失误,减少了投资,对于维护管线安全运行、减少原油损失具有重大的意义。

[参考文献]
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定位中的应用[J].计算机仿真,2010,27(9):
356～359.
[2]　赵江,等.小波分析在输油管道泄漏故障诊断
中的应用[]承德石油高专科学校学报, ,()～
30内蒙古石油化工 2012年第11期　
J.
2009114:1720.。