长输管道泄漏检测的方法

1、长输管道泄漏检测的方法    摘要：随着石油工业的不断发展，长输管道输送在石油运输中的优势越来越明显。但是，如果管道发生泄漏，会造成原油的大量损失，同时对周围的环境也会造成污染。因此，如何快速及时的对管道的泄漏进行检测，是需要及时解决的一个问题。本文介绍了多种管道泄漏检测的方法和原理，对于加强管道的维护，防止造成经济损失和环境的损害，有着重要的现实意义。 主题词：长输管道；泄漏；检测 长输管道输送在石油生产中有着独特的优势。由于管道服役时间不断增长而逐渐老化，或受到各种介质的腐蚀以及其它破坏因素，会引起管道泄漏。例如泵站的开关所带来的应力、压力控制阀的误

2、操作、处于腐蚀环境下管道的老化、埋管土壤潮湿及温度变化、通过公路时受压过大、人为的破坏等等都是常见的原因。管道泄漏不但造成财产损失，还会污染环境，因此，对石油管道泄漏检测技术的研究，是一个有实际意义的工作。 1.管道泄漏检测方法简介 自我国石油工业发展以来，在管道泄漏检测方面，尝试各种新的方法和手段。从简单的人工分段沿管线巡视发展到较为复杂的软硬件相结合的方法，提高了管线泄漏检测的灵敏度和准确定位。下面对各种检测方法做一个简单的介绍。 1.1流量平衡法 该方法基于管道流体流动的质量守恒关系，根据管道进出口的流量测量值，结合管道中原油的流量分析，确定管道中是否发生泄漏。该方法简单、直观，但对于任

3、何一个扰动或管线本身的动力变化都是敏感的，容易造成误检。为了提高检测精度和灵敏度，人们改进了基于时点分析的流量平衡法，改进后的动态流量平衡法在检测精度和灵敏度上比一般的流量平衡法有所提高，但它需要建立管线的动态模型，而且这种方法确定泄漏位置对少量泄漏的敏感性差，不能及时发现泄漏。 1.2压力坡降检漏法（恒定流动检测法、压力梯度法） 压力坡降检漏法是上世纪80年代末发展起来的一种技术，它的原理是：正常输送时站间管道的压力坡降呈斜直线，当发生泄漏时，漏点前的流量变大，坡降变陡，漏点后，则流量变小，坡降变平，沿线的压力坡降呈折线状，折点即为泄漏点，据此可算出实际泄漏位置。压力坡降检漏法以上下游压力梯

4、度信号构成时间序列模型，该时间序列模型的统计特性对泄漏量敏感，用Kullback信息测度准则对时间序列进行分析，便可进行泄漏检测，但线性压力梯度法，不适合“三高”原油。所进行的试验表明，在长3Km、管径325mm的原油管道上进行泄漏点检测，其精度为0.7%。 1.3压力波检漏法（瞬变流动检漏法、负压波法、波敏法） 当管道上某处突然泄漏，在泄漏处将引起瞬态压突降，类似于分支管线上的阀门开启，会产生一个负压波，从漏点开始，该波以一定速度分别向上、下游传播。管壁象一个波导管，压力波可以传播相当远，分别传到上、下游，上下游压力传感器捕捉到特定的瞬态压力波形就可以进行泄漏判断，如果能够准确确定上、下游端

5、压力及接收到信号的时间差，那么根据负压波的传播速度就可以检测出泄漏点的位置。根据这一原理，利用相关分析法用相关分析法和小波变换法进行泄漏的检测和定位。在一个长71.58Km、管径750mm的输油管线进行试验表明，该方法能检测出泄漏量在0.5%以上时的原油泄漏，定位误差小于2%。 该方法需要在沿线设置能连续测量压力、流量、温度的检测点，记录并远传到主控室（一般要求每10Km建一个检测点），而且对传感器精度、传输电路、计算机及配套仿真软件要求很高。压力波检漏法的特点是能迅速地检测出泄漏量少的漏点。 1.4探测球法 基于磁通、超声、涡流、录像等技术的探测法是上世纪80年代末期发展起来的一项技术，将探

6、测球沿管线内进行探测，利用超声技术或漏磁技术采集大量数据，并将探测所得数据存在内置的专用数据存储器中进行事后分析，以判断管道是否被腐蚀、穿孔等情况，即是否有泄漏点。该方法检测准确，精度较高，缺点是探测只能间断进行，易发生堵塞、停运的事故，而且造价较高。 1.5以估时器为基础的实时模拟法 该方法是上世纪80年代中期发展起来的一项技术，由于管道内流动的各物理参数都可能随时间变化，属于一类时变的非线性系统，因而运用估时器能较好地处理上述问题。在泄漏量较小的情况下，可以假定上、下游入口压力不受泄漏的影响，只是压力梯度呈折线分布，因此，估计器的输出也不受泄漏的影响。由实测值与估计值得出偏差信号，通过对偏

7、差信号做相关分析，便可得到定位结果。在一条长68Km、管径275mm的汽油管道上进行的试验，在90秒内检测出了0.2%的泄漏量，定位精度为0.9%。 1.6以系统辨识为基础的实时模型法 该方法分别建立“故障灵敏模型”及“无故障模型”进行检测和定位，以满足泄漏和定位对模型的不同要求，在管道完好的条件下，建立其无故障模型和故障灵敏模型，然后，基于故障灵敏模型，用自相关分析算法实现泄漏检测；基于无故障模型，用适当的算法进行定位，最后进行漏量估计。在长120m、管径10mm的水管道上所做的试验表明，该方法能可靠地检测出0.2%的泄漏量，定位精度为2%左右，大泄漏量的定位精度则更高。 1.7Kalmal

8、滤波器实时模型法 该方法将管道等分成n段，假定中间分段点上的泄漏量分别为q1、q2、qn-1,，然后，建立包括上述泄漏在内的状态空间离散模型，用Kalmal滤波器来估计这些泄漏量，运用适当的判别准则，便可进行泄漏点的检测和定位。所进行的试验表明，在长120m、内径10mm的水管道上，能检测出1%的泄漏量，定位精度1%。 1.8统计学和模式识别方法 统计学和模式识别方法是1996年开发的一个用统计学方法检测泄漏的软件，该方法对进入计算机的采样数据进行原重守恒的概率计算和假设检验，除非发生泄漏，否则在输入和输出之间在考虑了一定波动的情况下，质量应是平衡的，偏差的检测是通过一个称为“序列概率检验”的

9、方法进行的。 综上所述，泄漏检测与定位技术已进入到了软硬件结合为主的新时代，运用现代控制理论和信号处理技术研究泄漏检测定位是当前的热点研究领域，无论何种方法，面临的最大挑战与研究目标都是要提高对微小的缓慢泄漏量检测的灵敏度以及对泄漏点定位的精度。 2.结论 综上所述，各种管道泄漏检测技术都有其优势与缺陷，单纯的应用一种方法对泄漏进行监测很难达到令人满意的程度。成功的管道泄漏检测系统应综合运用多种检漏方法。 目前，我国各大油田，已在许多油气管道系统中安装了泄漏检测系统，效果显著。但目前国内还没有一个长期运行的、集泄漏检测与定位为一体的输油管道监控系统。随着管道自动化水平的提高，管道泄漏检测的应用环境也将愈趋成熟。 参考文献 1靳世久，王立宁，李健,瞬态负压波结构模式识别法原油管道泄漏检测技术,子测量与仪器学报，1998,121:59-64. 2.志新，张陵等.分布式光纤布拉格光栅在油气管道检测中的应用,应用光学，2000，21（4