本科生机械故障诊断学第章管线泄漏诊断技术

管线泄漏诊断技术

中国石油大学（北京）张来斌梁伟电话公：新科研楼624邮箱：lw@

长输管道施工现场管道施工现场目录一、管线泄漏诊断技术的国内外概况二、管线泄漏诊断的主要方法三、如何根据现有情况开展管线泄漏诊断工作

管道长期运行，泄漏时有发生，影响管道安全运输，对环境和人身财产安全造成威胁。须对管道泄漏进行预防及对泄漏进行及时报警和定位。国外一些发达国家从70年代末已经开始对管道泄漏故障进行研究，80年代末进入较实用的商品阶段。我国对管道泄漏技术的研究起步较晚，在消化吸收国外技术的基础上，也开始逐渐进行现场试验，但由于整套技术还不够完善，目前还未能进入生产运行阶段。一、管线泄漏诊断技术的现状由于管道泄漏多样性、复杂性，因此国内外还没有一种简单、快速、精确、可靠、通用的管道泄漏检测方法。通常检测系统应具有以下基本特征：灵敏性－能检测出从管道渗漏到断裂的全部范围内的泄漏情况，发出正确的报警提示；实时性－从泄漏开始到检出的时间要短，以便管理人员立刻采取行动，减少损失；准确性－误报警率低，定位精度高。系统易维护性－当系统发生故障时，容易调整。系统易适应性－能适应不同的管道环境、不同的输送介质。系统性价比高目前国内外管道的泄漏检测技术基本上可分为两类，一类是基于硬件的方法，另一类是基于软件的方法。基于硬件的方法是指对泄漏物进行直接检测的方法，也称直接检漏法。基于软件的方法又称为间接检漏法，是指借助于计算机系统，通过检测由于泄漏造成的影响，如流量、压力、温度等物理参数的变化来判断泄漏的发生及漏点的位置。

目前，国内外管道泄漏诊断方法主要有以下分类：基于硬件基于软件直接观察法管道泄漏溶解法声波法光纤检漏法放射性示踪检漏法电缆阻抗检测法冲气压力带法准分布式光纤检漏多光纤探头遥测法塑料包覆石英光纤传感器检测光纤温度传感器检漏油溶性电缆渗透性电缆分布式传感电缆质量平衡法压力图像法（压力分布法）压点力法压力波检测法实时模型法分段试压法1、管道内检测技术2.

管道泄漏溶解法3.全线压力图像法4.分段试压法二、管线泄漏诊断的主要方法负压波诊断法实时模型诊断法音波诊断法相关分析法声发射诊断法光纤诊断法

一、负压波诊断法1、诊断原理泄漏发生时，由于管道内外的压差，泄漏点处流体迅速流失，压力下降，泄漏点两边的液体由于存在压差而向泄漏点处补充，这一过程依次向上、下游传递，相当于泄漏点处产生了一个以一定速度传播的负压力波（减压波）。只要设置在泄漏点两端或泵站的压力传感器准确捕捉到负压力波，根据压力波的幅值大小和波传播到上下游的时间差就可确定泄漏量和泄漏位置。典型的泄漏负压波信号2、负压波法公式

压力传感器1泄漏点压力传感器2

X

L

负压波检漏法原理示意图泄漏点计算公式：X=(L+a×Δt)/2

▲X：漏点至上游站距离（单位：m）▲L：上下游站间距离（单位：m）▲a：水击传播速度，a≈1200m/s，决定于管壁的弹性和液体的压缩性

▲Δt：上下游传感器接收到压力波的时间差（单位：s）下游泵站上游泵站负压力波传播速度公式a:水击压力波速，m/sK:液体弹性系数：液体密度：管材弹性系数，为管道横截面积增加量，为流体密度变化量◆上式表示压力波速与液体的弹性系数K、密度和管材的弹性△A/ΔP

有关。对于刚性管道≈0，a≈，即无限流体介质中微小扰动的声速3、负压波法装置压力传感器+采集系统+同步系统+通迅系统+工作站4、负压波诊断法特点

1）工作原理简单，具有较高的响应速度和定位精度，是应用最为广泛的方法。2）容易受到管道运行工况的影响。泄漏瞬态负压波较小，容易被噪声淹没，导致难以分辨。3）负压波法检测泄漏依赖泄漏点产生突然的压力降，对于缓慢发生的泄漏或已经发生的泄漏，负压波法一般不能检出，这是其局限性。5、管线泄漏诊断中的难点1）泄漏的负压波信号较弱时，诊断系统需要较高的信号采集精度；2）启停泵的干扰信号较强，需要干扰信号的剔除方法；3）泄漏信号背景噪声大，需要特定的降噪方法以突出负压波拐点；4）当管线走向复杂时，需修正负压波的速度中国石形油大学殿的PL两DS诊挥断系统计算机+谎双扭环诊红断仪+通驴讯系统+厌传感器+录GPS天奔线PLDS胳的创新技编术1）基于半双扭环(挖双RAM洁)的高速播、不间断鼻数据采集典技术，采驻频可达3乞30KH样Z，配合繁多线程调逢度，可完遥成对小泄江漏点的精掌确捕捉；2）奇由值分解遇降噪技鞠术，可康有效地纯降低、牛去除各币种干扰才噪声，短同时保殃留微弱折的泄漏篮信号；3）多轮孙次梯度剔姨除负压波疾诊断法，减结合模糊仍自适应平不滑网络技隐术，可精歌确提取拐约点，适应公不同的管林径，实现负准确定位富。基于多线灯程的软件鸟系统组成PLDS榴系统在线竞诊断运行蛛界面6、P婆LDS持系统的患现场工敬业试验涌的效果1）试验另条件及达涨到的指标2）试堤验装置眨及接线根图3）对口小泄漏些数据的边捕捉4）不壁同泄漏仔量诊断与及数据卸处理5）用奇祸值分解对惜调泵、调联阀干扰信蔑号降噪6）利麻用地理川信息系成统进行句分情诊道断1）证试验条法件及已鸟取得的横指标在兰成歪渝成品脂油管线学的彭州灭、成都孝站安装分了PL尿DS系刘统，进堆行了泄肆漏模拟旱实验。粗以分输鸦的方式醋模拟泄堪漏的发络生，在悠管线中顾总流量嫂为45痒7米3/小时芒的情况牌下，分促输泄漏睬量为7带米3/小时妻左右（薯该分输厅量已是倦现场流摆量计所暴能识别订的最小晴分输量巡寿），泄胆漏识别很量为7宫/45蓝7≈1撒.5%绸；同时角，定位宋精度也款在1.惑5%以雨内。2）诱兰成渝赶成品油妖管线的隆PLD唤S装置萍图计算机+灯双扭环诊馋断仪+通辽讯系统+展传感器+悼GPS天羞线兰成渝成脑品油管线歌的压力传短感器接口东北输油仔局管线P房诚LDS系朋统的装置缓图东北输级油局管折线的压来力传感蚁器安装徐位置管线线菊泄漏诊馋断的实沾验场地曾全景3）兰坟成渝管线铃泄漏发生疮时A站检踏测到的负烧压波信号兰成渝泄管线泄填漏发生绕时B站偏检测到建的

负哈压波信不号诊断系统喝捕捉到的钳小泄漏信刑号小泄漏信号小泄漏诊绑断结果从图中芒可以看适出，小这泄漏信艇号的开辜始期在斜28—样42毫虚秒之间掌，而特食征拐点计只有1纳毫秒之枕左右，推在这个唤时间内足，PL赴DS诊促断系统吨用10积个点对肝特征拐宏点信号张进行了匀采集，葱可以非辉常精确收地捕捉讨到泄漏门发生的漠时刻。4）铸泄漏量腥为7m3/H的泄劣漏压力信叔号泄漏量摇为30求m3/H的看泄漏压鼠力信号泄漏量爆为50赶m3/H的泄片漏压力信毛号上游站舟点含有公干扰噪览声泄漏畏信号压力波洲动大，简拐点难扑以提取上游站点纺奇异值分隔解降噪后叹的泄漏信泊号降噪后，虑突出了拐拖点，易于疮提取下游站点蛇含有干扰唱噪声泄漏躲信号压力波动猜大，拐点羽难以提取下游站筐点奇异畅值分解滴降噪后赵的泄漏谢信号降噪后，型突出了拐扑点，易于枝提取5）停馅泵负压枣波干扰伶信号的套识别停泵2停泵1停泵尾波启泵正端压波干遭扰信号绘的识别启泵波前沿启泵正压波启泵及竭正常压挥力波动治