管線泄漏診斷技術

中國石油大學（北京）張來斌梁偉電話公：新科研樓624郵箱：lw@

長輸管道施工現(xiàn)場管道施工現(xiàn)場目錄一、管線泄漏診斷技術的國內外概況二、管線泄漏診斷的主要方法三、如何根據(jù)現(xiàn)有情況開展管線泄漏診斷工作

管道長期運行，泄漏時有發(fā)生，影響管道安全運輸，對環(huán)境和人身財產安全造成威脅。須對管道泄漏進行預防及對泄漏進行及時報警和定位。國外一些發(fā)達國家從70年代末已經開始對管道泄漏故障進行研究，80年代末進入較實用的商品階段。我國對管道泄漏技術的研究起步較晚，在消化吸收國外技術的基礎上，也開始逐漸進行現(xiàn)場試驗，但由于整套技術還不夠完善，目前還未能進入生產運行階段。一、管線泄漏診斷技術的現(xiàn)狀由于管道泄漏多樣性、復雜性，因此國內外還沒有一種簡單、快速、精確、可靠、通用的管道泄漏檢測方法。通常檢測系統(tǒng)應具有以下基本特征：靈敏性－能檢測出從管道滲漏到斷裂的全部范圍內的泄漏情況，發(fā)出正確的報警提示；實時性－從泄漏開始到檢出的時間要短，以便管理人員立刻采取行動，減少損失；準確性－誤報警率低，定位精度高。系統(tǒng)易維護性－當系統(tǒng)發(fā)生故障時，容易調整。系統(tǒng)易適應性－能適應不同的管道環(huán)境、不同的輸送介質。系統(tǒng)性價比高目前國內外管道的泄漏檢測技術基本上可分為兩類，一類是基于硬件的方法，另一類是基于軟件的方法?；谟布姆椒ㄊ侵笇π孤┪镞M行直接檢測的方法，也稱直接檢漏法?；谲浖姆椒ㄓ址Q為間接檢漏法，是指借助于計算機系統(tǒng)，通過檢測由于泄漏造成的影響，如流量、壓力、溫度等物理參數(shù)的變化來判斷泄漏的發(fā)生及漏點的位置。

目前，國內外管道泄漏診斷方法主要有以下分類：基于硬件基于軟件直接觀察法管道泄漏溶解法聲波法光纖檢漏法放射性示蹤檢漏法電纜阻抗檢測法沖氣壓力帶法準分布式光纖檢漏多光纖探頭遙測法塑料包覆石英光纖傳感器檢測光纖溫度傳感器檢漏油溶性電纜滲透性電纜分布式傳感電纜質量平衡法壓力圖像法（壓力分布法）壓點力法壓力波檢測法實時模型法分段試壓法1、管道內檢測技術2.

管道泄漏溶解法3.全線壓力圖像法4.分段試壓法二、管線泄漏診斷的主要方法負壓波診斷法實時模型診斷法音波診斷法相關分析法聲發(fā)射診斷法光纖診斷法

一、負壓波診斷法1、診斷原理泄漏發(fā)生時，由于管道內外的壓差，泄漏點處流體迅速流失，壓力下降，泄漏點兩邊的液體由于存在壓差而向泄漏點處補充，這一過程依次向上、下游傳遞，相當于泄漏點處產生了一個以一定速度傳播的負壓力波（減壓波）。只要設置在泄漏點兩端或泵站的壓力傳感器準確捕捉到負壓力波，根據(jù)壓力波的幅值大小和波傳播到上下游的時間差就可確定泄漏量和泄漏位置。典型的泄漏負壓波信號2、負壓波法公式

壓力傳感器1泄漏點壓力傳感器2

X

L

負壓波檢漏法原理示意圖泄漏點計算公式：X=(L+a×Δt)/2

▲X：漏點至上游站距離（單位：m）▲L：上下游站間距離（單位：m）▲a：水擊傳播速度，a≈1200m/s，決定于管壁的彈性和液體的壓縮性

▲Δt：上下游傳感器接收到壓力波的時間差（單位：s）下游泵站上游泵站負壓力波傳播速度公式a:水擊壓力波速，m/sK:液體彈性系數(shù)：液體密度：管材彈性系數(shù)，為管道橫截面積增加量，為流體密度變化量◆上式表示壓力波速與液體的彈性系數(shù)K、密度和管材的彈性△A/ΔP

有關。對于剛性管道≈0，a≈，即無限流體介質中微小擾動的聲速3、負壓波法裝置壓力傳感器+采集系統(tǒng)+同步系統(tǒng)+通迅系統(tǒng)+工作站4、負壓波診斷法特點

1）工作原理簡單，具有較高的響應速度和定位精度，是應用最為廣泛的方法。2）容易受到管道運行工況的影響。泄漏瞬態(tài)負壓波較小，容易被噪聲淹沒，導致難以分辨。3）負壓波法檢測泄漏依賴泄漏點產生突然的壓力降，對于緩慢發(fā)生的泄漏或已經發(fā)生的泄漏，負壓波法一般不能檢出，這是其局限性。5、管線泄漏診斷中的難點1）泄漏的負壓波信號較弱時，診斷系統(tǒng)需要較高的信號采集精度；2）啟停泵的干擾信號較強，需要干擾信號的剔除方法；3）泄漏信號背景噪聲大，需要特定的降噪方法以突出負壓波拐點；4）當管線走向復雜時，需修正負壓波的速度中國石形油大學殿的PL兩DS診揮斷系統(tǒng)計算機+謊雙扭環(huán)診紅斷儀+通驢訊系統(tǒng)+厭傳感器+錄GPS天奔線PLDS胳的創(chuàng)新技編術1）基于半雙扭環(huán)(挖雙RAM潔)的高速播、不間斷鼻數(shù)據(jù)采集典技術，采駐頻可達3乞30KH樣Z，配合繁多線程調逢度，可完遙成對小泄江漏點的精掌確捕捉；2）奇由值分解遇降噪技鞠術，可康有效地純降低、牛去除各幣種干擾才噪聲，短同時保殃留微弱折的泄漏籃信號；3）多輪孫次梯度剔姨除負壓波疾診斷法，減結合模糊仍自適應平不滑網絡技隱術，可精歌確提取拐約點，適應公不同的管林徑，實現(xiàn)負準確定位富?；诙嗑€燈程的軟件鳥系統(tǒng)組成PLDS榴系統(tǒng)在線競診斷運行蛛界面6、P婆LDS持系統(tǒng)的患現(xiàn)場工敬業(yè)試驗涌的效果1）試驗另條件及達漲到的指標2）試堤驗裝置眨及接線根圖3）對口小泄漏些數(shù)據(jù)的邊捕捉4）不壁同泄漏仔量診斷與及數(shù)據(jù)卸處理5）用奇禍值分解對惜調泵、調聯(lián)閥干擾信蔑號降噪6）利麻用地理川信息系成統(tǒng)進行句分情診道斷1）證試驗條法件及已鳥取得的橫指標在蘭成歪渝成品脂油管線學的彭州滅、成都孝站安裝分了PL尿DS系劉統(tǒng)，進堆行了泄肆漏模擬旱實驗。粗以分輸鴉的方式醋模擬泄堪漏的發(fā)絡生，在悠管線中顧總流量嫂為45癢7米3/小時芒的情況牌下，分促輸泄漏睬量為7帶米3/小時妻左右（薯該分輸廳量已是倦現(xiàn)場流擺量計所暴能識別訂的最小晴分輸量巡壽），泄膽漏識別很量為7宮/45藍7≈1撒.5%綢；同時角，定位宋精度也款在1.惑5%以雨內。2）誘蘭成渝趕成品油妖管線的隆PLD喚S裝置萍圖計算機+燈雙扭環(huán)診饞斷儀+通遼訊系統(tǒng)+展傳感器+悼GPS天羞線蘭成渝成腦品油管線歌的壓力傳短感器接口東北輸油仔局管線P房誠LDS系朋統(tǒng)的裝置緩圖東北輸級油局管折線的壓來力傳感蟻器安裝徐位置管線線菊泄漏診饞斷的實沾驗場地曾全景3）蘭墳成渝管線鈴泄漏發(fā)生瘡時A站檢踏測到的負燒壓波信號蘭成渝泄管線泄填漏發(fā)生繞時B站偏檢測到建的

負哈壓波信不號診斷系統(tǒng)喝捕捉到的鉗小泄漏信刑號小泄漏信號小泄漏診綁斷結果從圖中芒可以看適出，小這泄漏信艇號的開辜始期在斜28—樣42毫虛秒之間掌，而特食征拐點計只有1納毫秒之枕左右，推在這個喚時間內足，PL赴DS診促斷系統(tǒng)噸用10積個點對肝特征拐宏點信號張進行了勻采集，蔥可以非輝常精確收地捕捉討到泄漏門發(fā)生的漠時刻。4）鑄泄漏量腥為7m3/H的泄劣漏壓力信叔號泄漏量搖為30求m3/H的看泄漏壓鼠力信號泄漏量爆為50趕m3/H的泄片漏壓力信毛號上游站舟點含有公干擾噪覽聲泄漏畏信號壓力波洲動大，簡拐點難撲以提取上游站點紡奇異值分隔解降噪后嘆的泄漏信泊號降噪后，慮突出了拐拖點，易于瘡提取下游站點蛇含有干擾唱噪聲泄漏躲信號壓力波動猜大，拐點羽難以提取下游站筐點奇異暢值分解滴降噪后趙的泄漏謝信號降噪后，型突出了拐撲點，易于枝提取5）停餡泵負壓棗波干擾伶信號的套識別停泵2停泵1停泵尾波啟泵正端壓波干遭擾信號繪的識別啟泵波前沿啟泵正壓波啟泵及竭正常壓揮力波動治