iSafe油气管道泄漏在线监测系统项目解决方案

1、iSafe油气管道泄漏在线监测系统解决方案一.概述1.1中国油气管道现状中国的石油和天然气管道建设一直在突飞猛进。建国之初，中国的油气管道几乎是空白。2004年，中国油气管道总长度不到3万公里，但到了2015年4月，油气管道总长度已经达到近14万公里，油气管网是能源输送的大动脉。10年来，我国油气管网建设加快，覆盖全国的油气管网初步形成。东北、西北、西南、海上四大油气通道战略布局基本完成。事故频发、伤亡上升也成为中国油气管道行业快速发展的阴影。2000年，中原油田输气管道发生恶性爆炸事故，造成15人死亡，56人受伤。2002年，该市天然气管道腐蚀穿孔，导致天然气泄漏爆炸，造成6死5伤；2004

2、年，各省市天然气管道爆炸，造成5人死亡，35人受伤；2006年，该省仁寿县付嘉输气站入口管道发生爆炸，造成10人死亡，3人重伤，47人轻伤。2013年11月22日，黄岛区，中石化石油储运公司潍坊分公司输油管道发生爆炸，造成62人死亡。频繁发生的管道事故，特别是一些重大油气泄漏、火灾爆炸等恶性事故，对人身安全和自然环境造成了极大的危害。1.2国家和政府的要求自2013年底开展油气管道安全隐患专项排查整治以来，各地区、各有关部门、各单位齐心协力，取得了积极进展。全国排查油气管道占压、安全距离不够、穿越不符合安全要求等安全隐患近3万处。2014年9月，国务院安委会发出关于深入开展油气管道隐患整治工作

3、的通知，要求完善油气管道保护和安全运行的法律法规、标准规范、安全生产监管体系和应急体系建设。1.3系统建设目标管道完整性和安全运行的重要性和必要性尤为突出。为了保证管道的安全运行，消除事故隐患，保护环境，迫切需要建立一套可靠的油气管道泄漏监测系统。利用声波法、负压波法和质量平衡法相结合的管道泄漏监测系统来监测压力管道的泄漏，是目前最先进、最可靠的泄漏监测技术。ISafe管道泄漏监测系统采用声波法、负压波法和质量平衡法相结合的管道泄漏监测技术，能够准确、快速地发现泄漏，确定油气管道的泄漏位置。二、技术方案2.1现有管线管理和技术手段分析国外从20世纪70年代开始研究管道泄漏检测技术。我国管道泄漏

4、技术的研究起步较晚，但发展迅速。目前，我国现有的检漏方法已经从最早的沿管道人工检查发展到更加复杂的计算机软硬件相结合的方法。从陆地管道检测技术到海底检测。其中，根据测量和分析的介质，可分为直接检测和间接检测。直接检测法是指用测量装置直接测量管道周围的介质来判断是否有泄漏。主要有直接观察法、气体法和清管法。间接检测法是根据管道流量、压力等参数以及泄漏引起的声、光、电的变化来检测泄漏。主要有水压气压检测法、质量体积平衡法、压力点分析法、负压波检测法、声波法等。随着世界各国管道建设的快速发展，管道泄漏监测技术也发展了几十年。从油气管道泄漏监测的历史来看，国外早期的监测技术多采用压力点分析、负压波检测

5、、光学检测、声发射技术、动态模拟、统计检测等方法。目前，泄漏检测和定位的手段是多学科多技术的融合，特别是随着传感器技术、模式识别技术、通信技术、信号处理技术以及模糊逻辑、神经网络、专家系统等人工智能技术的发展。，为泄漏检测和定位方法带来了新的活力。它可以采集和处理管道和流体的信息，如流量、压力、温度、密度、粘度等。通过建立数学模型或信号处理，使用基于知识的方法，如通过神经网络进行模式分类或通过模糊理论对检测区域或信号进行模糊划分，来提取故障特征以进行检测和定位。将管道的数学模型与一定的信号处理方法相结合，将管道外检测技术与管道内检测技术相结合，将智能方法引入监测定位技术，实现智能检测、机器人检

6、测定位等。都是研究方向。根据管道泄漏监测技术的特点，油气管道泄漏监测技术在有条件的地区主要应用负压波法、声波法和质量平衡法，也可采用人工检测。几种检漏方法配合使用，相辅相成，形成可靠性和经济性综合优化的检漏系统，可以很好地控制管道泄漏。2.2 isafe管道泄漏监测系统的技术原理管道泄漏是一个瞬态过程，在泄漏瞬间会产生各种频率的声信号。频率小于10Hz的声信号具有频率低、波长长、穿透力强、传输衰减小的特点，适用于管道泄漏监测。低频声波在海洋中传播数千公里后仍能被有效监测。管道泄漏产生的声信号显示在系统中，如图1.1所示。图1.1管道泄漏产生的声信号结合声波法、负压波法和质量平衡法的管道泄漏监测

7、系统具有灵敏度高、虚警率低、定位精度高等优点。其工作原理是:管道发生泄漏时，泄漏点产生的声波/压力波在管道上下传播，利用安装在管道上下游的声波传感器阵列/压力传感器检测声波/压力波的到达时间差和声波在管道中的传播速度，即可确定泄漏点的位置。具体实现包括:传感器接收到的管道声学信号传输到ACU(声学控制器单元)或压力信号通过电缆传输到RTU。ACU/RTU将模拟声信号转换成数字信号，通过时间同步、噪声抑制、干扰消除和模拟识别来判断是否有泄漏，确定接收泄漏声信号的时刻。ACU/RTU将泄漏监测状态信息通过网络传输到泄漏监测服务器，泄漏监测服务器根据声波/压力波的传播速度、管段信息以及管段两端传感器

8、接收到泄漏声波的时间差计算出泄漏位置。2.3管道泄漏监测系统国外产品对比分析目前管道安全检漏的主要竞争对手有国外如美国休斯敦的声学系统公司ASI和基于次声法的WaveAlert系统，利用安装在管道两端的次声传感器，实时监测管道泄漏瞬间高速流出的流体发出的次声信号，定位泄漏位置。英国壳牌公司开发的ATMOS Pine管道泄漏检测系统是基于统计分析的原理。它利用SCADA系统提供的流量、压力和温度数据，通过流量或压力变化、质量或体积平衡、动态模型和压力点分析，采用优化的顺序分析法检测泄漏。澳大利亚未来光纤技术公司(FFT)开发的光纤管道安全防御系统(FFT Secure Pipe TM)利用铺设在

9、油气管道同沟的通信光纤，实时采集周围10米范围内威胁管道的行为产生的各种振动和位移，监测管道运行情况。而国外的产品价格昂贵，本地化的技术支持和维护服务存在较大问题。目前，我国油田大部分长输输油管道没有安装自动检漏系统，主要依靠人工沿管道巡检和人工读取管道运行数据，这对管道的安全运行非常不利。我国对长输输油管道泄漏监测技术的研究从上世纪90年代就有报道，但真正取得突破并在生产中发挥作用还是近几年的事。清华大学自动化系、大学精密仪器研究所、大学、西南石油大学、中国计量院等。都做过这方面的研究。我公司拥有华北油田新北达公司、浩克行公司、东营五色石检漏技术等。而中国科研院所和中国公司的泄漏检测产品，基

10、本都是采用基于压力波(负压波)法或流量检测法的管道泄漏监测系统。负压波系统检测灵敏度低，不能用于燃气管道泄漏检测。流系统只能判断是否有泄漏，不能定位。此外，其他国家也有公司利用光纤的振动和温度变化对管道进行预警。比如中石油管道通信电力工程公司自主研发的“光纤管道安全预警系统”，可以应用在已经铺设光纤的新管道上，但是对于老管道来说，重新铺设光纤成本很高。2.4 ISAFE管道泄漏监测系统的优势和特点ISafe管道泄漏监测系统综合了声波法、负压波法、质量平衡法等多种管道泄漏监测技术的优点，进一步提高了发现油气管道泄漏的速度和判断管道泄漏位置的准确性。ISafe管道泄漏监测综合方案充分发挥了质量平衡

11、法在综合计算和判断泄漏方面的优势，弥补了负压波和声波法质量平衡法响应时间慢、定位不准确的缺点，提高了整个系统的灵敏度、准确度、可靠性和鲁棒性。同时利用负压波和声波法综合判断各种检测参数，使负压波法可以弥补声波法难以检测极慢泄漏的缺点；同时，声波法弥补了负压波法瞬时泄漏难以识别，容易与其他非泄漏因素引起的压降相混淆的缺点。最后，泄漏监测报警系统具有响应时间短、灵敏度高(0.5%流量)、误报率低、定位准确、避免漏不报等特点。iSafe管道泄漏监测系统的推广应用将大大提高管道泄漏监测的性能和质量，为管道的安全运行提供有力保障。根据国外实践结果，声波法结合负压波法可以监测气体管道、液体管道和多相管道的

12、泄漏，可用于监测地面管道、埋地管道、海底管道和各种复杂管网系统。ISafe管道泄漏监测系统具有以下优点:泄漏孔径极小，最小可测泄漏孔径为6-20mm，具体管段参数受相应背景噪声、操作压力等影响。最小可检测泄漏率为0.5 1.5%；定位精度高，定位误差小于100m；非常低的误报率。正常情况下，系统的虚警率小于30次/年；有效距离长，系统监控距离可达30 50km，最长可扩展至100km泄漏警报数据可在泄漏检测主机上存储至少6个月；系统能自检其工作状态，并能显示传感器、GPS等的工作状态。实时地；该设备稳定可靠，已在国内多条管道成功应用，具有本地化的技术支持和维护。2.5总体技术框架声波以管道中的

13、介质为载体，以音速向两端传播。由于声波信号频率低，传输衰减小，可以实现远距离传输。声学管道泄漏监测仪安装在管道的上下游段，捕捉泄漏的声学信号，根据泄漏声波与管道头端声学管道泄漏监测仪的时间差(该时间差由GPS计时)计算出泄漏点的具体位置。iSafe管道泄漏监测系统的工作原理如下:管道泄漏瞬间，输送介质从泄漏点高速流出，会产生高强度声波。声波沿着管道介质向两端传播。ACU通过安装在管道两端的传感器接收声波信号，以识别声波信号。编号，确定管道是否泄漏，并将处理结果通过网络传输到服务器。泄漏监控服务器进行实时处理，如果管道发生泄漏，泄漏监控服务器将受益。利用管段两端ACU接收声波信号的时间差，计算泄

14、漏位置。负压法泄漏监测定位的计算方法与声波法基本相同。通过计算泄漏信号传输到安装在管段两端的传感器(负压波用压力变送器，声波用声学传感器)的时间差，结合信号在流体中的传播速度，就可以计算出泄漏点的位置。定位图如图2所示。传感器传感器xL管道泄漏点T1级（一种通讯线路的名称）t2) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) )( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( (图2负

15、压波定位示意图定位公式:X=L+aDt2式中:x -泄漏点与首端测量点之间的距离(m );l -管道总长度(m)；a管道介质中声波的传播速度(m/s );t接收上游和下游传感器信号的时间差。2.6系统功能框架iSafe管道泄漏监测系统的框图如下所示。该系统的主要设备是ACU和泄漏监控服务器。iSafe管道泄漏监测系统的运行需要用户计算机通信网络的支持。图2.1 ISAFE管道泄漏监测系统示意图2.6.1 ACU终端(声学监测终端)iSafe管道泄漏监测系统ACU终端的主要功能如下:数据采集:iSafe ACU采集声波传感器数据；GPS定时:将声波数据与GPS时间同步；数据传输:将声波数据传输到

16、iSafe服务器；工作状态监控:自检声波传感器、GPS和网络状态；数据存储和显示:存储和显示声波数据。iSafe管道泄漏监测系统ACU终端的主要功能是采集声学信号并传输到泄漏监测服务器，泄漏监测服务器放置在站场或阀室和控制室。它可以采集管道流体传输的声波信号，经过信号调理和GPS同步后，转换成数字信号，利用先进的信号处理算法判断声波信号是否为泄漏信号。ACU终端还具有自检功能，可以实时显示传感器、GPS等设备的工作状态。ACU终端包括声波传感器、GPS和信号处理器。图2.2 iSafe声学监测终端湿式声波传感器；iSafe管道泄漏监测系统的主传感器采用专用的湿式声波传感器。湿式声波传感器灵敏度

17、高，可以将管道中的声波信号转换成电流信号，传输到前端处理模块。湿式声波传感器的监测范围通常为30 50km。湿式传感器采用4-20mA标准电流信号进行传输，其工作温度为-4085。为了保证信号不受干扰，电缆通常采用2*1.5铠装双绞线屏蔽信号电缆，通常，信号电缆长度小于300m。湿度传感器和压力传感器的典型安装方法如下图所示:图2.3湿式声波传感器和压力传感器的安装方式信号调理模块:管道泄漏产生的声波信号经过长距离传输后，衰减很大。信号调理模块将对声波信号进行调理，提取出有效的声波信号，并传输给ACU。同时，它会实时监控传感器的工作状态。一旦出现异常，它也会在第一时间将故障信息传送给ACU，保

18、证系统的正常工作状态。GPS:GPS同步是系统精确定位的重要手段。为了保证ACU采集的同步性，各站需要安装GPS实现同步数据采集。GPS天线需要安装在各站ACU室的屋顶上，安装在无遮挡的高度，高出屋顶0.5m以上。精确时间由GPS获得，便于各监测节点精确时间同步。GPS时间同步设备采用高输出精度(100ns)的GPS接收机实现。低功耗ACU:小功率ACU安装在管道沿线的站场或阀室。与电池组、太阳能充电系统、电源线、信号线、GPS馈线、GPS避雷器、电涌保护器等配套使用。现场传感器采集的信号通过ACU运行，采集卡将声音信号转换成数字信号，通过通信网络传输到泄漏监测服务器。整个ACU由电池组和太阳

19、能充电系统供电，功率为5 10 W，小功率ACU的通信通常采用4G/3G/GPRS。图2.3低功耗ACU方案iSafe-RTU终端iSafe-RTU终端的主要功能是实时采集多路压力信号，通过Modbus总线或OPC服务将压力数据传输到泄漏监测服务器，放置在站场、阀室和控制室。ISafe-RTU需要通过GPS定时模块实现分布式数据同步。ISafe-RTU终端包括压力传感器、GPS和RTU。泄漏监控服务器iSafe管道泄漏监测系统服务器的主要功能列表如下:泄漏检测和定位；接收声波数据并实时显示；声波信号的实时分析；历史数据分析；配置管道信息；存储数据。泄漏监测服务器由硬件和软件组成，硬件通常采用性

20、价比高、稳定性高的PC服务器，软件为具有自主知识产权的管道泄漏监测软件。系统的硬件要求是至强2.0GHz以上，内存大于4GB，单硬盘容量大于600GB。服务器主要收集异地ACU数据，系统软件与ACU通信，建立和维护各ACU的通信通道。每个GPS时钟信号发送的数据的精确时间同步。该软件可以从SCADA系统中获取流量、压力、在线密度等参数，从而进一步提高系统的可靠性，降低误报率。系统对每个ACU的声学数据进行处理和识别，判断管道是否泄漏。根据管网的拓扑结构和声学信号与ACUs的时间差，计算出泄漏位置。系统保存每个ACU传输的原始数据和中间数据，以供进一步分析和处理。管道泄漏的时间、地点等关键信息存

21、储在数据库中，程序重启后泄漏信息依然存在。泄漏监测系统软件运行人机界面，显示管道走向和管道上安装ACU的监测节点位置。当发生泄漏时，系统会发出警报，并在管道泄漏的位置显示泄漏图标。同时，泄漏时间、泄漏位置等信息会标注在监控画面的泄漏信息栏上。软件具有自动诊断功能，可对断电自启动、通信链路、声波采集、GPS等模块进行自动诊断、报警和提示。人机界面可以检查系统的具体参数，如果系统工作不正常，可以找出错误的部分和原因。通信系统ISafe管道泄漏监测系统采用计算机网络进行通信。ACU的声波数据通过通信网络传输到泄漏监控服务器，监控终端也通过通信网络与泄漏监控服务器连接。ISafe管道泄漏监测系统通常直

22、接利用管道SCADA系统现有的通信网络。为保证网络通信的可靠性，建议利用现有光纤网络进行系统通信。如果管道内没有通信网络，就需要额外购买网络设备，通过ADSL3G等组建计算机网络。ACU和服务器之间传输的数据已经加密，可以通过公共网络传输。此外，系统具有严格的数据完整性检查和错误重传机制，确保每一条数据都准确可靠地传输，在恶劣的网络环境下也能正常工作。2.7系统数据框架2.8系统集成应用ISafe管道泄漏监测系统采用OPC标准与SCADA系统、人机界面和其他第三方软件进行通信。ISafe管道泄漏监测系统可以通过OPC接口从SCADA系统获取压力、温度、流量等数据，进一步提高系统可靠性，降低误报

23、率。ISafe管道泄漏监测系统通过OPC接口向Citect、IFix、Labview等人机界面软件提供系统运行状态和管道泄漏报警灯的信息。用户界面中的各种操作也通过OPC接口传输到iSafe管道泄漏监测系统的核心模块。ISafe管道泄漏监测系统支持通过OPC接口与其他系统通信，具有很高的灵活性。这些系统包括:三参数管道泄漏监测系统、仿真系统、管道壁声波预警系统、管道光纤预警系统、视频监控系统等。三。实施计划3.1系统部署环境要求油气安全泄漏监测系统方案确定后，需要对系统所在的安装区域进行现场检查。根据以往很多项目的现场考察结果，一般安装仪器设备的区域现场环境比较复杂。并且每个项目的现场实施和工

24、程方案都是独一无二的，所以油气安全泄漏监测系统现场施工方案中主要设备的安装只能进行总结。主要设备的安装包括以下四个主要设备的安装。详情如下:1.ACU安装方案；2.传感器安装方案；3.GPS安装方案；4.泄漏监控服务器安装方案；客户确认的以下数据和图纸是设计的基本依据:1)相关管道的基本数据，包括:管道长度、管径、操作压力、流量范围等相关数据。2)相关站场的工艺布置3)相关站场供电示意图4)相关站场工艺流程图5)相关站场的建筑布局和电缆敷设图6)相关站场机柜典型安装图7)相关站场PLC柜及终端接线图8)相关站场变送器安装示意图9)相关站场GPS天线安装图3.2硬件产品规格3.2.1声学监测终端

25、ACU主机的产品规格如下:产品名称ISafe-ACU2000-Dn(n表示ACU有n个模拟输入通道)系统配置硬盘500G(可支持双通道传感器连续存储数据3年)重量19公斤措施x高x深= 432毫米x 132毫米x 530毫米电源交流220伏交流电，72瓦港口4通道次声传感器输入端口，4通道状态显示灯，1个电源开关、1xDB15 VGA、2个USB2.0、2个以太网端口。工作温度环境空气流通:-5C 55C(根据IEC 60068-2-1、IEC 60068-2-2和IEC 60068-2-14)储存温度-20摄氏度 80摄氏度相对湿度10% 93%(无冷凝)3 . 2 . 2 ISAFE-RT

26、U终端的产品规格如下:产品名称ISafe-RTU-Dn(n表示RTU有n个模拟输入通道)物理界面工业以太网(1千兆以太网RJ-45插孔)措施x高x深= 432毫米x 132毫米x 530毫米电源通过iSafe-RTU背板总线，15V电流消耗来自背板总线，350mA；功率损耗，5.3W测试电压707伏直流电(型式试验)设计、尺寸和重量该模块是具有单宽带的紧凑模块。防护等级IP20重量约350克尺寸(宽高比)35x 142 x 129毫米安装选项安装在iSafe-RTU机架中3.2.3监控服务器主机的产品规格如下:CPU类型英特尔至强E5-2600 v2CPU主频1.8GHzCPU型号至强E5-2

27、603 v2芯片集英特尔C602商店DDR3，8GB硬盘描述500GB 3.5英寸SATA 7200Rpm硬盘显示描述Dell UltraSharp系列高性能显示器图形芯片NVIDIA Quadro NVS310网卡描述英特尔82579千兆以太网控制器3.3施工和安装要求ACU的安装ACU安装在主机柜中，主机柜安装在车站设备室内。必须确保安装位置没有 HYPERLINK /view/653039.htm 强电、 HYPERLINK /view/2022477.htm 强磁以及来自高腐蚀性设备的干扰；(一般在各个现场安装)主机安装场所应干燥、多尘、通风良好；主机安装位置方便。 HYPERLINK

28、 /view/80178.htm 馈线、 HYPERLINK /view/1205846.htm 电源线接地线的布线；主机安装在房间里。安装主机的房间不得放置。 HYPERLINK /view/1655518.htm 易燃品；室温， HYPERLINK /view/286584.htm 湿度不要超过主机的工作温度和湿度。机柜尺寸:机柜尺寸可根据现场业主的要求进行选择和配置。ACU放置在主机柜内，通过ACU面板用螺钉刚性固定在主机柜内的轴承支架上。ACU和机柜的防护等级应为IP50。主机配有ACU，最大功率为80W，电源为220V AC。机柜电源线、ACU信号线、GPS信号线等。一般去地下。下表

29、显示了ACU的正常工作环境:工作温度3065储存温度4585相对湿度095%，非固化状态输入电压220伏/50赫兹输入电流(正常状态)3A和24伏直流电ACU配备了两个通信网络端口、两个USB数据端口、一个VGA端口、一个GPS端口和多个传感器信号端口。系统通信需要一个标准网络端口和一个备用网络端口。现场安装的通信网络端口与业主的局域网系统相连，并分配给ACU一个IP地址。USB数据接口主要用于复制数据等。VGA口主要用于现场安装完成后通过VGA口连接液晶显示器进行各站临时调试，GPS接口主要用于连接站外GPS天线通过GPS同步各站时间。ACU主机的配件还包括传感器端子、电源端子、空气开关、插

30、座、GPS避雷器等。图1 ACU系统的安装位置和数量:ACU的安装是根据现场管道的长度和地形位置进行优化设计的。通常，每个站点安装一台ACU。ACU连接传感器需要铠装电缆。铠装电缆的数量和长度需要根据现场确定。现场施工时，铠装电缆必须通过管道和地下线路埋设。安装位置:ACU的安装位置应在靠近传感器的机房内，尽量靠近传感器安装位置。需要业主配合或协调的事项:业主需要找到合适的机房放置RTU；业主需要在机房内提供稳定的220V交流电，功率能满足上述要求；业主需要提供可以在设备之间联网的网线，并分配IP地址；要求业主协助设备间屏蔽电缆和GPS天线的布线和埋设。传感器安装低频声波传感器通过压力导管安装

31、在主管道上。传感器接口包括1/2NPT螺纹、外螺纹和其他接口形式。传感器和管道之间应设置取样截止阀。低频声学传感器的安装要求和方法可参考压力变送器的安装方法。系统中使用的传感器常用管道接口为1/2NPT螺纹。当传感器安装在现场时，它将通过三通连接到管道。一般选用管道上原有的压力表和压力传感器进行改装，但压力表和压力传感器一般为外螺纹M201.5。但是3通螺纹是1/2NTP，所以在压力表和字表之间要加M201.5到1/2NTP的适配器。业主的仪器和我们的声波传感器通过3路和适配器就可以正常安装了。在安装声波传感器之前，声波传感器的信号线需要整理，信号线是暗的。通过现场地下管道和导管到达我们需要的

32、位置。地面上的信号线落地后，通过防爆软管引至声波传感器。在将传感器与信号线连接之前，测量信号线是否短路等。如果测试正常，安装传感器，凯电缆的外铜线连接到传感器外壳，铠装电缆的红线连接24V正极，黑线连接24V负极。(不能接测试正负)两个传感器安装完毕后，连接联通机柜的设备供电，向业主要现场的网络IP地址和一个正常工作的网线接口加入局域网，检查所有仪器在通电情况下是否正常工作。正常运行后，检查廉红义声波泄漏监测站的工程建设和安装是否完成。下图(2)和图(3)是传感器安装图:图(二)图(3)为香港某项目传感器现场安装示意图:图(三)数量:一般在现场两个工位之间会安装四个传感器，分别是两个主传感器和

33、两个副传感器。这样两个传感器的位置一般都在10m以上50m以下。安装位置:需要业主配合或协调的事项:需要业主协助找到主、辅传感器的安装位置；业主需要协助安装三通和传感器，包括开启和关闭管路中的针阀，拆除原有的压力表或变送器，安装三通，将原有的压力表恢复到三通上，将湿式传感器安装到三通上，检测安装是否合格；业主需要协助从传感器布线和埋设屏蔽电缆，以及如何将屏蔽电缆连接到相应ACU所在的机房。现场安装必须符合业主的现场安全管理要求，如戴安全帽、不使用明火等。GPS安装一般情况下，GPS天线安装在现场最高建筑的楼顶，或者无遮挡的高度。天线应高于屋顶或地面0.5米以上，如下图(4)和图(5)所示。图(

34、5)显示了红河油田工程GPS安装位置:图(4)cad示意图:图(4)图(5)为红河油田项目GPS现场安装示意图；图(5)安装5)GPS天线GPS信号线要有保护套(镀锌钢管或PVC管，用膨胀螺栓固定在墙上)。钢管用弯头连接，必须可靠防雨。直接连接GPS天线的钢管或PVC管也作为支架，接头为M25x2外螺纹。GPS天线采用镀锌钢管，管螺纹0.2m，长度8到1.5m。电线弯头配有GPS支架。用电锤在墙上打孔，GPS及其支架用膨胀螺丝固定。GPS信号线通过弯头沿镀锌钢管下行，信号线通过地下路由引至机箱通过航空插头与避雷器连接(避雷器通过机箱底部接地线引入)。在进入ACU主机之前，GPS信号线需要连接一

35、个GPS避雷器，以防止GPS被雷击损坏设备。数量:一般一根GPS天线的镀锌钢管数量为1-3根，1.5m长，适配器数量根据现场环境不同而不同。安装位置:GPS需要安装在场地附近的空旷地方，一般安装在机房的墙壁上，GPS天线高度在机房外墙0.5m以上需要业主配合或协调的事项:要求业主协助在机房内布线和埋设GPS天线。3.3.4安装泄漏监控服务器泄漏监测主机由硬件和软件组成，硬件通常采用性价比高、稳定性高的PC服务器，软件为具有自主知识产权的管道泄漏监测软件。泄漏监控主机通常安装在控制中心、中心站或值班室。功率在600W左右，电源为220V/50Hz交流电。泄漏监测主机的通信网络支持需要提供一个标准

36、的网络端口并分配一个固定的IP。图(6)显示了服务器:图6数量:一共一个。安装位置:可以在控制中心、中心站或值班室。需要业主配合或协调的事项:业主需要找到合适的控制中心放置漏电监控主机；业主需要在机房内提供稳定的220V交流电，功率能满足上述要求；业主需要提供可以在设备之间联网的网线，并分配IP地址；特殊安装要求为保证噪声屏蔽效果和提高泄漏监测精度，首站和末站分别设置声波传感器阵列，每个阵列包含24个声波传感器。铺设PVC管几个根据现场情况准备。路线要求的所有支线必须按设计方案(文件)的要求敷设，要求线路牢固美观，不得有交叉、扭绞、开裂等现象。各种套管应用相同颜色的扎带和胶带捆扎缠绕； HYP

37、ERLINK /view/77748.htm PVC聚氯乙烯应用于连接喷嘴。路由 HYPERLINK /view/609856.htm 喉箍、扎带和L型馈线座、单/双孔波导卡、隔墙码、PVC管卡码等。淮河以北室外路由可用喉夹、单/双孔波导卡、分区码固定。线路的外露部分(除线路井外)必须配一套白色PVC管，在转弯处用波纹管连接，且转弯处波纹管的长度不大于0.3m.所有尾纤都套有波纹管。是客户提出来的，必须在设计中明确提出，有其他说明。 PVC管馈线在电缆架或墙上垂直运行时，每隔9米必须用扎带将馈线固定在电缆架或其他固定物上，防止馈线因自身重力而掉落。如果不能固定垂直线或必要的飞线，事先用扎带或电

38、缆钩将馈线固定在钢丝绳上，并在钢丝绳两端使用膨胀螺丝。 HYPERLINK /view/6107915.htm 地锚，绳夹和调节环被拧紧。当客户有特殊要求时，必须安装特殊的布线架。(现场施工一般采用地下布线)3.4实施计划根据以往的项目经验和项目实施实践，iSafe系统的实施周期约为18周。时间表见下表:表4.1项目周期序列号特定工作能力时间评论一个现场考察，详细方案设计:1.确定设备选型方案；2.传感器安装方案；3.GPS安装方案；4.设备安装计划；5.供电方案和设备选择；2周详细方案包括:详细的设备清单；传感器路由示意图；GPS线图；设备布线图；同等能力。2设备订单:主服务器订购(4周)；

39、进口传感器订单(12周)；GPS模块订购(2周)；供电设备订单(3周)；其他设备订单协助(4周)；12周导入传感器需要12周。三系统集成、工厂测试和安装:1.分项测试:1)电源测试2)设备逐项测试；3)硬件联合测试；4)软件联合测试；2.集成测试:1)系统集成；2)系统性能测试；3)系统的连续运行测试；2周系统集成在制造商处完成；传感器到货前，完成电源测试、设备测试、硬件测试、软件测试等。然后完成系统集成测试；传感器到货后，集成测试完成，系统连续运行3天以上；四现场调试:现场设备安装和测试(1周)1)传感器安装；2)GPS安装；3)搬运终端安装；4)服务器安装；系统测试(2周)1)系统运行测试

40、；2)实际排油和系统性能测试；3)系统工作参数的优化；4周在系统实际排油试验中，工作参数的优化至少需要2周时间；根据实际情况，该过程可能会延长至4周。五项目验收和交付实际排油试验；签署排油测试结果报告；系统培训，签署培训报告；1周进行实际排油测试，检查系统性能。整个项目周期约为21周。3.4.1现场调查和方案设计我们将派工程师到现场做以下工作:完成iSafe系统的各种设备选型；确认管道的参数。确定数据采集处理终端的安装(一般安装在站场或阀室)。根据管道的实际情况，确定传感器的安装方案。根据实际情况确定GPS的安装。确定泄漏监测的位置和泄漏监测主机的安装。根据管道的基础数据和现场调查结果，完成了

41、实验原油管道次声管道泄漏监测定位系统的设计。3.4.2设备订单、生产、集成和测试合同签订后，我们将尽快购买设备并整合系统。集成完成后，我们将进行全面的软硬件测试，包括模块测试和整体测试。测试过程包括系统的所有输入和输出。设备将在我们工厂进行48小时的测试。确保我们的系统在交付前是合格的、可靠的和稳定的。如果用户对系统提出修改意见，修改和测试应在设备出厂前完成，并得到双方的书面确认。3.4.3系统安装我们将根据业主的要求指导相关单位或部门安装该系统。设备到达现场后，公司将派数名工程师指导现场安装:安装传感器、ACU、GPS和泄漏监测主机。检查传感器是否正常工作。检查GPS是否正常工作。检查ACU

42、是否正常工作。检查通信系统是否正常工作。现场调试现场调试我们需要做以下工作:测试系统的数据采集、传输、报警、监控、备份等功能是否正常工作。组织管道泄漏实验，采集管道噪声，模拟泄漏次声信号。根据现场次声信号调整和优化系统的工作参数。测试系统的实际工作性能。3.5系统验收我们在系统调试后申请验收。根据双方商定的验收计划，业主技术人员将在选定的模拟泄漏点进行模拟泄漏实验，操作步骤与调试期间的模拟泄漏操作相同。业主验收人员应在监控中心记录iSafe系统的监控结果。对双方的监测结果进行评估，并签字确认。验收标准设备和系统安装和初步调试完成后，买方和卖方将根据以下内容或标准进行验收。1.技术协议中规定的所

43、有设备和装置的类型、规格和数量；2、有关设备、装置、电缆安装位置和施工工艺的设计图纸或平面图；3.项目计划中规定的相关系统的声学检漏效率指标。验收程序:根据验收标准检查移交的所有设备和装置的类型、规格、型号和数量，并由双方代表签署验收单；根据相关设计图纸或方案对相关设备、装置和电缆的安装位置和施工工艺进行验收，验收单应由双方代表签字；根据项目计划中规定的技术指标，声学泄漏检测系统将在现场进行测试和验收。3.5.2现场实际排放的液体(气体)模拟泄漏的试验和验收。现场调试结束后，即可验收。为了确认声学检漏系统在一定的运行状态和特定的尺寸下能够有效地监测泄漏，有必要进行实际的泄漏试验。在本项目方案中

44、，孔板将用于模拟泄漏。当管道实际发生泄漏时，会立即发生泄漏。用孔板模拟泄漏是通过安装固定在管道上的孔板来模拟泄漏。一般来说，用于泄漏检测的孔板安装在待测管道段的上游或下游端口，这样两个监测点都能监测到强泄漏信号。用于测试的铅管直径至少应为泄漏孔直径的两倍。现场验收的目的是演示一个运行中的声学检漏系统，以证明该系统能够完全满足技术协议的要求。这个测试过程也可以充分证明系统能够以最小的虚警率保证最大的检漏灵敏度。在测试过程中，滤波器、极限数据和声音传播速度参数将被设置为最佳状态，从而获得最佳的测试结果。为了准确监控系统的泄漏灵敏度，最后的泄漏测试将由孔板完成。孔板的使用可以保证测试产生的声信号更接

45、近模拟的实际泄漏，更加准确。泄漏测试的步骤:初步准备:讨论并确定测试过程中所需的人员和外围辅助设备。排放液体(气体)的初步模拟泄漏:描述管道上的模拟泄漏。调整系统参数以降低误报率，并收集数据以确定管道的最佳声速(在确定泄漏位置时使用)。最终排放液体(气体)的模拟泄漏:最后，测试用于确认系统的泄漏检测灵敏度、泄漏点的精确位置和系统的报警响应时间。准备工作:1.实施模拟泄漏硬件，包括孔板和孔板控制器或控制阀。2.实施泄漏测试现场相关人员之间的即时通信方法。3.卖方及其派出的专业工程师应驻扎在模拟泄漏试验现场，组织和指导孔板或球阀的操作，以模拟泄漏。4.在试验过程中，应有具体的管道参数和操作参数，以

46、保证对泄漏试验结果的评估。泄漏测试程序和程序文件将分发给负责使用孔板或执行球阀泄漏测试的人员。当各子系统电路连接完成并满足测试要求后，卖方组织的专业工程师将开始系统测试。初步排放液体(气体)模拟泄漏可以提供关于系统灵敏度和声速的信息。泄漏测试测得的声速是最准确的声速值，将输入系统测量泄漏点的位置。对于每次泄漏测试，泄漏数据应由安装在最近的两个相邻现场数据采集处理器上的笔记本电脑记录和收集。这些数据将用于图形过滤和其他过滤调整过程中的微调。通常需要进行三次或三次以上的泄漏测试(次数由现场工程师在检查实际背景噪声后确定)，并对被测管道段的泄漏检测和其他过滤系统进行微调，同时确认实际管道长度并计算精

47、确泄漏位置时的声速。为了验证实际管道长度和声速，必须在每个管道段的一端放置泄漏测试导管，以确保测量安装在管道两端的传感器之间的实际传播时间。对于所有在盲区(无法确定位置测量的区域)进行的测试，都需要调整管道长度的参数，使其变长，以保证泄漏可以发生在被保护的管道段。此外，由于测试完成前实际管道长度、声速和泄漏检测信号的不确定性，有必要使用比规定的最大可检测泄漏孔径大两倍的泄漏孔径开始初始测试。可以收集包括背景噪声和管道运行噪声在内的其他数据。经过这些微调测试后，工程师将对泄漏检测和其他过滤系统进行必要的修改，并对每个管道段的声速、管道长度和动态阈值进行必要的调整。在使用孔板之前，习惯上要完成快开

48、球阀的几次试验，以保证系统的正常运行，避免在安装孔板时浪费时间和精力。在便携式计算机的安装和泄漏试验排放现场之间将进行必要的声波传输。在测试过程中，有必要确保球阀完全打开。安装完成且声学泄漏检测系统稳定至少5分钟后，可通过尽快打开球阀完成模拟泄漏测试。阀门的最小开启时间可持续5秒钟。阀门开启时要结合笔记本电脑的定位功能来确定每次测试的检测时间。记录数据并重复操作。球阀必须尽快打开，以通过信号振幅确定预期最小孔径的灵敏度。插入一个比上次计算确定的孔板尺寸更大的孔板，并重复试验。确保尽快打开球阀。完成上述初步测试后，记录泄漏结果。根据现场评估结果，经现场工程师同意，可以用盲板封堵孔板泄漏试验设备。

49、最终排放液体(气体)的模拟泄漏:这些泄漏测试将验证泄漏灵敏度、定位精度和检测时间。拆除孔板固定位置的盲板。当系统准备就绪时，使用孔板模拟泄漏。记录泄漏结果。在上述验收过程中，实时打印相关测试数据。当测试结果达到本协议确定的技术指标时，双方代表应在打印资料首页签字确认。签署验收证书:验收通过后，双方代表还应签署验收证书一式六份，即视为验收。3.5.3质量保证和售后服务声学检漏系统所有设备和装置的设计使用寿命为15年，并保持良好的性能，一般无需特殊维护。质保期为系统投入使用后18个月或交付后24个月，以先到者为准。售后服务:售后服务可分为两个阶段:保修期内和保修期满后。在保修期内，卖方对系统的软件

50、和硬件提供所有免费保修服务。服务形式包括(但不限于):硬件更换或类似故障维修、软件故障远程诊断和排除、必要的现场诊断和排除、7*24全天候答疑、工作日咨询、定期回访等。保修期满后，卖方将终身按成本价提供硬件更换和软件故障现场处理服务。同时，我们将继续提供免费服务，包括回答问题、工作日咨询和定期方式。回访(一年一次)。文件的提交卖方将提供完整的声学检漏系统文件，包括设计方案，硬件指南，包括安装图和接线图，系统通信方案，具体包括中央数据采集处理器和声学检漏系统监控主机之间的通信，以及中央数据采集处理器和客户端口DCS/SCADA之间的通信接口。该文件将包括SCADA的详细描述、操作手册，包括操作屏

51、幕和系统操作程序的图形说明，以及具体的操作界面指南。卖方应提供一套设备安装的施工图。包括:各站场及阀室平面布置CAD图、各站场及阀室工艺流程图、系统安装详图、电路及通信系统示意图等。培训在项目调试和验收阶段，卖方和用户共同同意对相关管理和技术人员进行项目系统应用和维护的培训。主要培训内容如下:ISafe管道泄漏检测原理iSafe管道泄漏检测系统硬件结构及功能介绍iSafe管道泄漏检测系统软件结构和功能介绍ISafe管道泄漏检测系统ACU，监控主机运行iSafe管道泄漏检测系统的维护培训的目的是使相关技术人员掌握并熟练使用iSafe管道泄漏检测系统的原理、使用、日常操作和维护。3.6系统调试和验

52、收调试概述不同管道情况不同，泄漏声波也不同。声泄漏受管道压力、介质、流态、温度等因素的影响。因此，在安装完成后，需要对实际泄漏低频声波进行调试、采样和分析，标定声速，配置系统的型号和参数，以提高系统的检测灵敏度，降低误报率。为了调试系统，通常采用人工放油或放气实验来模拟管道泄漏。这是模拟泄漏实验，也称为放油或放气实验。系统的调试和验收通常通过模拟泄漏实验进行。工厂测试卖方保证所有硬件部件在出厂前通过测试标准。测试对象包括系统的所有设备，如ACU终端、声学传感器和泄漏监测主机。3.6.3管道泄漏实验管道泄漏实验需要准备可切换阀门(球阀优先，截止阀也可以)和模拟不同泄漏孔径的孔板，孔板是指中央有小

53、孔的圆形板。通常选择主管道现有阀门，然后安装孔板模拟管道泄漏。在阀门后面安装孔板，打开球阀，管道介质从孔板中流出，可以模拟管道泄漏。为了测试不同泄漏率下的管道泄漏，管道泄漏实验需要在放油口或排气通道中安装孔板。通过设置不同的孔板，可以模拟不同直径的泄漏。对于原油产品管道，可在模拟泄漏装置末端放置容器回收输送介质，而天然气管道一般通过排放管排放到空气中。3.6.4管道泄漏实验的布置一般系统调试需要多组模拟泄漏实验，每组进行10次左右的模拟管道泄漏实验。每组管道泄漏实验时间约为3天，其中现场实验1天，泄漏数据分析处理23天。四。应用案例4.1西南管道公司兰成渝管道-资阳泄漏监测实验段兰渝管道成渝段

54、共设4座站场、3座阀室，管径为323.9，管材为X52级。主管道的壁厚为7.1 12.7毫米.站场和紧急截断阀室设有压力远传。所有四个站都有超声波流量计。表1.1兰成渝江段站场设置站/阀室总里程(公里)海拔(米)阀型间隔排水泵站881507站场0建阳分输站956.6425.7站场75.6资阳分输站982.53371.4站场25.93梨树湾1010.9名流紧急截断阀室28.37庙山峡1011.6356单程的0.7唐嫣1042410指南30.4江分输站1067.01364.3站场25.01本试验段为-资阳段，包括站泵站、简阳分输站、资阳分输站，总里程101.53km，管径323.9。采用X52级管

55、材，管材壁厚7.1 12.7 mm。-管道在资阳段的运行流量为300-540米/小时，资阳段的设计压力为11.2兆帕表1.2泵站和江泵站泄压值电台名称进站压力(兆帕)出站压力(MPa)站立4.211.2江展5.29.9根据管道基础数据，iSafe声波管道泄漏监测方案制定如下:表1.3兰成渝江段设备方案表站/阀室阀型距离(公里)ISafe设备评论排水泵站站场0双通道ACU终端建阳分输站站场75.6双通道ACU终端到建阳段的监控距离太长。如果中间没有监控阀室，监控性能指标可能会下降。建议在中间增加监控阀室的iSafe设备。资阳分输站站场25.93双通道ACU终端设备安装示意图如下:图4.1.1西南

56、管道-资阳段iSafe系统设备安装图2014年11月10日至11月15日，应中国石油西南管道公司邀请，我公司技术人员分别在输油站、简阳分输站、紫阳分输站安装了一套iSafe-LD100-ACU声学管道泄漏监测系统声学监测终端及配套的声学传感器阵列。图4.1.2站场主要声学传感器安装图图4.1.3声学监测终端现场安装示意图图4 . 1 . 4 GPS天线现场安装示意图图4.1.5泄漏监控服务器现场临时安装图图4.1.6五家厂商的监控服务器示意图2014年11月19日，兰成渝输油公司在我院阀室排油6次，测试各测试厂家系统性能，要求各厂家进一步调试设备，并安排专人在输油站协助指导设备厂家进行系统调试

57、。我公司的测试结果如下:1.11: 21-11: 26，排油瞬时流量为4m/h，约为管道输油量的0.8%。我公司的泄漏监测系统及时对漏油进行了报警，具体监测结果如下:2.11: 36-11: 41，排油瞬时流量为4.1m/h，约为管道输油量的0.8%。我公司的泄漏监测系统及时对漏油进行了报警，具体监测结果如下:3.11: 51-11: 55，排油瞬时流量为2m/h，约为管道输油量的0.4%。我公司的泄漏监测系统及时对漏油进行了报警，具体监测结果如下:4.12: 06-12: 11，排油瞬时流量为2m/h，约为管道输油量的0.4%。我公司的泄漏监测系统及时对漏油进行了报警，具体监测结果如下:5.

58、12: 22-12: 23，输油站压力调整，管道压力急剧下降，排油瞬时流量为5m/h，约为管道输油量的1%。我公司的泄漏监测系统及时对漏油进行了报警，具体监测结果如下:6.12: 53-12: 57，排油瞬时流量为1m/h，约为管道输油量的0.2%。我公司的泄漏监测系统及时对漏油进行了报警，具体监测结果如下:在上述六次排油过程中，我公司的泄漏监测系统发出了排油动作警报。除了泄漏监测系统自动报警外，声学监测终端采集的声学传感器在报警瞬间返回的波形数据也非常明显，通过声波波形也可以判断管道泄漏。具体波形图如下:根据上图，按照每次放油动作的时间顺序进行标记，放大每次放油的瞬时波形如下图所示:以上数据

59、是我公司11月19日排油实验的实测数据。通过测试可以看出，我公司的声波管道泄漏监测系统已经对6次排油进行了报警，特别是站压调节、瞬时排油量为1m/HH的两次排油，除了我公司成功自动报警外，其他厂家均未监测到排油情况。4.2中石化红河油田油气混输管网中国石化华北公司第一采油厂(以下简称采油厂)地处山区，矿区分散，地形复杂，生产经营管理难度大。目前采油厂管理油水井600多口，勘探开发面积2515平方公里，探明面积426.44平方公里，探明储量18005.06万吨，生产面积115.77平方公里，生产储量5726.7万吨。主要开发方式为水平井分段压裂开发。目前已开井402口，日产液4800立方米，产油

60、1081吨，含水率77.6%。目前有276个港口(60.5%)输入集输系统，13个港口正在建设中。目前，采油厂有1座联合站、1座输油站(1座在建)、12座增压站(3座在建)、10座污水处理回收站(1座在建)、2座集输站、40个配油点和1座钻井废水处理站。有9条干线集输管线126公里，单井集输管线276公里。注水管线55条，长54.6公里，共计456.3公里。为了保证管道的安全运行，消除事故隐患，保护环境，一套完整可靠的监测系统对长输管道的在线泄漏检测和运行具有重要意义。根据规范要求，本方案将为19条126km的干线设计声波泄漏检测系统。根据管道的基础数据，制定泄漏监测计划。设备安装的总平面布置