管道泄漏检测初探 赵建堂（中国石油油田公司油气储运分公司，克拉玛依８３４０９９） 摘要：近年来我国原油泄漏事故频发，造成巨大经济损失 １．３发展和应用 和环境污染，所以需要能够及时发现并精确定位的监测系统， 而进行管道泄漏检测的方法很多，但技术成熟的有普遍应用的 不多，本文对现在国内普遍采用的管道泄漏检测的技术进行了 探讨。 采用负压波法对管道进行泄漏检测是最早采用的检漏方 法，现在也普遍应用到了很多油田和炼化公司，２００４年天津大 学又在负压波的基础上考虑进了温度因素并且首次提出“长杆 关键词：泄露监测；技术；算法；应用；Ｎｉｍ３管道泄漏检测 系统 法”，这是一个很大的创新。它同时考虑的水力模型和热力模 型，改进了压力梯度定位方法时加入了温度梯度定位方法，从 而提高了定位的精度，并且解决了停输时不能检测泄漏的难 题，很值得推广。 油气管道运输业作为连结油气资源与市场的桥梁和纽带， 以其高效率、低成本和安全可靠的优势越来越显示出旺盛的生 ２声波检漏法 命力。油气管道运输在油气运输领域有着高效率，低成本的巨 ２．１工作原理 大优势，在许多油田都得到了普遍采用。与之相悖的是这几年 利用管道泄漏时产生的２０—４０ ｋＨｚ范围内的特有声音，通 在管线上的偷盗活动猖獗，给国家人民的生命财产安全带来了 过带适宜频率选择的电子装置对其进行采集，再通过里程轮和 许多隐患，对油气管线来说，管道的泄漏是巨大的威胁，同时带 标记系统检测并确定泄漏处的位置。具体来说，管道运行过程 来经济，环境和安全等一系列问题。为此它的安全性也同时成 中由于泄漏引起介质的物理扰动而产生的次声波，其振幅和波 为每个管道运输业者关注的焦点。为保证输油气管道的安全 长是由其在自然状态下的传送和大小决定的，可以通过测定声 运行，防止因腐蚀或者人为因素如打孔盗油等对管道设施造成 波的传播时间很容易识别和定位这一短暂现象。次声波传感 的破坏，避免管道泄漏造成的安全事故及次生灾害事故，管道 器接收次声波信号，并将其转换成电信号，然后将其放大调理 防破坏泄漏预警检测就显得尤为重要。近些年，多数管道公司 成合适ＭＤ转换的信号，再通过模拟数字转换模块将信号转换 结合各自实际都建立的自己的管道泄漏检测装置，我们公司也 为数字信号从而通过电脑软件进行识别确认，发生泄漏位置的 和中国计量科学研究院携手建成了我们自己的泄漏检测网络， 最终确定是根据传感器接收到泄漏次声波的时间差（ＧＰＳ定 为公司的管线安全提供了保障。本篇从国内输道泄漏检 时），计算出来的。声波管道是一种先进的管道泄漏检测系统， 测的先进技术着手，希望通过说明这些技术原理能为公司将来 能在非常短的时间里发现泄漏点并报警，误差最少只有５０米。 的泄漏检测事业提供支持。 ２．２特点和优势 目前输道泄漏检测方法主要有特质平衡法、仿真模型 利用低频声波来检测管道泄漏，是先进的管道泄漏检测系 法、压力波法和声波辐射法等，其中输道上的泄漏检测技 统。不但适用液体（原油、成品油和其他石油制品），还可以用 术较为成熟的普遍采用的有两种：压差法和声波辐射法。 于气体（天然气、煤气及其它有毒有害气体）。由于其具有响应 １负压波法 １．１工作原理 频率快，提高定位精度，泄漏率１％、泄漏点定位重复性误差５Ｏ 米，并且ＧＰＳ辅助定位系统（可选）可提供电子地图实地制作功 压差法首先在被监测管道上安装一些带测压装置仪器，在 能，可以帮助用户自己制作属于自己的高精度电子地图。 正常输油时这些压力检测装置没有大的变化，但当管线由于某 ２．３发展和应用 些原因发生泄漏后，泄漏处由于管道内外的压差，使泄漏处的 传统的声波检测是利用离散型传感器，即沿管线按照一定 压力突降，泄漏处周围的液体由于压差的存在向泄漏处补充， 间隔布置大量传感器，这种方法成本很高。近年来随着光纤传 在管道内产生负压波动，这样负压波从泄漏点向上、下游传播， 感技术的进步，以开发出连续性光纤传感器进行泄漏噪声检 并以指数律衰减，逐渐归于平静，管道两端的压力传感器接收 测。据有关报道，单根光纤的检测距离可以达到６０ｋｍ，这样一根 管道的瞬变压力信息，而判断泄漏的发生，通过测量泄漏时产 光纤传感器可以代替大量的传统的传感器，降低了成本；而且连 生的瞬时压力波到达上游、下游两端的时间差和管道内的压力 续型传感器与过去的传统传感器相比大大提高了检测能力。 波的传播速度计算出泄漏点的位置。 两种方法的漏点定位是使用同样的计算，泄漏点定位公式 为：ｘ＝ １．２特点和优势 通过泄漏点对上下站的压力造成的影响以及压力变化到 达上下站的时间进行确认位置。利用泄漏产成压力变化检测 泄漏，简单易于实施。如果和流量检测结合实施，那么检漏和 定位漏点的功能将十分准确。非常适合干原油成品线泄 漏检测。 式中： ｘ——泄漏点距首端测压点的距离，ｍ； Ｉｒ一管道全线长，ｍ； ａ一管输介质中压力（声）波的传播速度，ｍ／ａ， ２１８ ｌ化蒜 裙２０１５年５月 ——上下游传感器接收压力波的时间差。 展提供了广阔空间。近期业界最新的科技成果显示当今最先 从中我们可以看出两种方法在确定漏点位置上来说都是 进的泄漏检测技术是基于模糊神经网络的人工智能型管道泄 比较简单的，测漏的关键问题就在于技术上对泄漏时间的确定 漏监测系统：ＨＫＨ系统。它采用了基于模糊神经网络的人工智 上，所以对检漏装置的反应时间提出了更高的要求！ 漏检测系统，原理就是第二种方法声波检漏法，通过在克乌线、 能系统，从而使管道泄漏监测系统的整体性能发生了根本的转 我们公司采用的中国计量科学研究院开发的Ｎｉｍ３管道泄 变，使管道泄漏监测系统在小信号时也能准确识别和定位。系 统对漏点的定位综合考虑了各种情况，从根本原理上讲，和负 克独线、三化线、王化线四条长距离输线上选定一些点安 压力波法相似，也是一个已知时间和速度求路程的问题，只不 装一些灵敏的次声波传感器，而在每个起始站点和中间泵站安 过这种速度往往因各种环境和流体状况而变，所以速度既不是 装接受装置，把接收到的信号实时传道中控室，中控室电脑通 平均速度也不是匀加速度运动，而是根据具体管道特性确定的 过计算测量对象的相对变化量确定泄漏点。具体分以下几步： 的次声波 数字模型。对于事件发生时刻的认识与以往的任何一种方法 （１）管道运行过程中由于泄漏引起介质的物理扰动而产生 都不同，它是模糊神经网络处理后的输出结果，其特点是比人 的速度快，比人工观察选点更精确、更及时，它不是简单的几种 模式识别能做到的，这就是人工智能的特点，所以，它的定位效 果是最好的。 （２）次声波传感器接收次声波信号，并将其转换成电信号 （３）信号调理模块将信号放大、调理成适合ＭＤ转换的信号 （４）模数转换模块将信号转换成４８５信号 （５）￣ＪＪ量对象是一个相对变化量，测量分辨率高 ４结语 综上所述，人们对泄漏检测十分重视，并且进行了深入的 研究和探索，随着科技的发展，将来人们还会通过自己的努力 （６）１１￣应频率快，可以提高△ｔ的精度，从而提高定位精度 通过提高提高响应频率，可以提高△ｔ的精度，从而提高定 发明出更加先进的检漏系统，为保障油气运输的安全提供更大 位精度，系统完成之后在各条管线上进行了放油实验，从实验 的技术支持。 结果可以看出这套管线泄漏检测系统的响应速度和定位泄漏 点的精度上都有很好的效果，它必将在今后监控管线安全运行 中起到重要作用。 参考文献： ［１］王效东，黄坤，朱小华，陆姚华，迟宏佳．油气管道泄漏检测 技术发展现状［Ｊ］．管道技术－９设备，２００８，０１：２４－２６． ３展望 【２］王朝晖，张来斌，辛若家，梁伟．声发射技术在管道泄漏检 现代科学技术的飞速发展进步，使管道泄漏检测技术的新 测中的应用［Ｊ】＿中国石油大学学报（自然科学版），２００７，０５：８７—９０． 方法新成果层出不穷，特别是传感技术、计算机技术、探测技 ［３】马小林，王泽根，谢静文．负压波在管道泄漏检测与定位中 术、仪表自动化技术的融合，使检漏技术向智能化、多样化的发 的应用［Ｊ］．管道技术与设备，２０１３，０３：１７—１９． （上接第２１７页） 采用螺纹连接的方式时，如果密封管螺纹为６０。，那么应道 采用法兰连接，但是填料要采用聚四氟乙烯、一氧化铅或是水 选择ＮＰＴ螺纹，且螺纹参照的规范标准为ＧＢ／Ｔ１２７１６或是 玻璃等材质，严禁采用涂铅红的棉丝或是麻丝以及其它含有油 ＡＳＭＥ Ｂ１．２０．１；如果密封管螺纹为５５。，那么相应的规范参照标 脂材料作为填料。 准为ＧＢ／Ｔ ７３０６．２。对于承插连接来说，它的适用范围一般为 ４结语 ＯＮｅ＜４０（１ １１２”）的管道，对焊连接则适用在ＤＮ￣＞５０（２”）的范围内。 化工装置管道材料的设计及应用，必须要考虑到管道能否 放空傲净、丝堵、热电偶出口以及孔板法兰去点的等都是 满足工作需要，并且要保证管道的安全以及长期使用。在设计 选择的螺纹连接。如果管道输送的介质存在易燃、易爆介质或 时，还要考虑到经济性的要求，及能满足施工质量要求，还要能 是有毒介质时，螺纹连接部位需要采用密封焊，来保证接口的 达到企业的成本要求，因此，我们需要管道材料的设计及应用 密封良好，避免发生泄漏的事故。 进行必要的分析。 ３．４氧气管道的材料选择及应用分析 ［１］徐宝东．《化工管路设计手册》［Ｍ］．《北京：化学工业出版 求。如果温度小于２００￣Ｃ时，管道材质易选择３０４、３０４Ｌ的不锈 社》，２０１１． 钢材质；如果温度大于等于２００￣Ｃ时，那么管道就需要选择Ｉｎｅｏ ［２】李一文．《化工装置管道材料的设计和选用分析》【Ｊ】．《化 ｎｅｌ ６００的材质。需要注意的是，氧气管道安装时的螺旋以及螺 工管理》，２０１４，（０８）：１９７． 母尽量要选择不锈钢材质的。 氧气管道材料的选择首先必须要满足ＧＢ５００３０的标准要 参考文献： ［３】田卉．《石油化工装置工艺管道设计探讨》［Ｊ】＿《化学工程 氧气管道宜采用全通径阀门，快开及快闭性的阀门要进行 与装备》，２００８，（３）． 避免使用。同时，严禁在氧气管道上使用闸阀。阀门填料一般 ［４］尹伊君．《有关石油化工装置的管道设计－９工艺探讨》［Ｊ］． 都要选择膨胀石墨或是聚四氟乙烯。氧气管道的垫片尽量选 《中国石油和化工标准与质量》，２００１２，（３３）． 择环垫、缠绕式垫片或是镍、铜材质的平垫片。 作者简介：朱迎杰（１９８４・），男，汉族，安徽省合肥市，化学工程 氧气管道及其组成件在安装施工前，必须要全部进行脱脂 工程师，生产部经理，化工生产技术和管理。 处理，包括施工中使用的辅材。同时氧气管道连接的发生尽量 要选择焊接，但是，管道在同阀门以及设备进行连接时不得不 ２ｏ１５￣５Ｎ犯嚣 Ｉ ２１９
