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@

長輸管道施工現場管道施工現場目錄一、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、如何根據現有情況開展管線泄漏診斷工作

管道長期運行，泄漏時有發生，影響管道安全運輸，對環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。系統易維護性－當系統發生故障時，容易調整。系統易適應性－能適應不同的管道環境、不同的輸送介質。系統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。基于硬件的方法是指對泄漏物進行直接檢測的方法，也稱直接檢漏法。基于軟件的方法又稱為間接檢漏法，是指借助于計算機系統，通過檢測由于泄漏造成的影響，如流量、壓力、溫度等物理參數的變化來判斷泄漏的發生及漏點的位置。

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.全線壓壓力圖圖像法法4.分段試試壓法法二、管管線泄泄漏診診斷的的主要要方法法負壓波波診斷斷法實時模模型診診斷法法音波診診斷法法相關分分析法法聲發射射診斷斷法光纖診診斷法法一、負負壓波波診斷斷法1、診診斷原原理泄漏發發生時時，由由于管管道內內外的的壓差差，泄泄漏點點處流流體迅迅速流流失，，壓力力下降降，泄泄漏點點兩邊邊的液液體由由于存存在壓壓差而而向泄泄漏點點處補補充，，這一一過程程依次次向上上、下下游傳傳遞，，相當當于泄泄漏點點處產產生了了一個個以一一定速速度傳傳播的的負壓壓力波波（減減壓波波）。。只要要設置置在泄泄漏點點兩端端或泵泵站的的壓力力傳感感器準準確捕捕捉到到負壓壓力波波，根根據壓壓力波波的幅幅值大大小和和波傳傳播到到上下下游的的時間間差就就可確確定泄泄漏量量和泄泄漏位位置。。典型的的泄漏漏負壓壓波信信號2、負負壓波波法公公式壓力傳傳感器器1泄泄漏點點壓壓力傳傳感器器2XL負壓波波檢漏漏法原原理示示意圖圖泄漏點點計算算公式式：X=(L+a××Δt)/2▲X：漏漏點至至上游游站距距離（（單位位：m）▲L：上上下游游站間間距離離（單單位：：m））▲a：水水擊傳傳播速速度，，a≈1200m/s，，決定定于管管壁的的彈性性和液液體的的壓縮縮性▲Δt：：上下下游傳傳感器器接收收到壓壓力波波的時時間差差（單單位：：s））下游泵站上游泵站負壓力力波傳傳播速速度公公式a:水水擊壓壓力波波速，，m/sK:液液體彈彈性系系數：液體體密度度：管材材彈性性系數數，為為管管道橫橫截面面積增增加量量，為為流流體密密度變變化量量◆上式表表示壓力波波速與液體體的彈性系系數K、密密度和和管材的彈彈性△A/ΔP有關。對于于剛性管道道≈≈0，a≈≈，，即無無限流體介介質中微小小擾動的聲聲速3、負壓波波法裝置壓力傳感器器+采集系系統+同步步系統+通通迅系統+工作站4、負壓波波診斷法特特點1）工作原原理簡單，，具有較高高的響應速速度和定位位精度，是是應用最為為廣泛的方方法。2）容易受受到管道運運行工況的的影響。泄泄漏瞬態負負壓波較小小，容易被被噪聲淹沒沒，導致難難以分辨。。3）負壓波波法檢測泄泄漏依賴泄泄漏點產生生突然的壓壓力降，對對于緩慢發發生的泄漏漏或已經發發生的泄漏漏，負壓波波法一般不不能檢出，，這是其局局限性。5、管線泄泄漏診斷中中的難點1）泄漏的的負壓波信信號較弱時時，診斷系系統需要較較高的信號號采集精度度；2）啟停泵泵的干擾信信號較強，，需要干擾擾信號的剔剔除方法；；3）泄漏信信號背景噪噪聲大，需需要特定的的降噪方法法以突出負負壓波拐點點；4）當管線線走向復雜雜時，需修修正負壓波波的速度中國石油大大學的PLDS診斷斷系統計算機+雙雙扭環診斷斷儀+通訊訊系統+傳傳感器+GPS天線線PLDS的的創新技術術1）基于雙雙扭環(雙雙RAM)的高速、、不間斷數數據采集技技術，采頻頻可達330KHZ，配合多多線程調度度，可完成成對小泄漏漏點的精確確捕捉；2）奇值分分解降噪技技術，可有有效地降低低、去除各各種干擾噪噪聲，同時時保留微弱弱的泄漏信信號；3）多輪次次梯度剔除除負壓波診診斷法，結結合模糊自自適應平滑滑網絡技術術，可精確確提取拐點點，適應不不同的管徑徑，實現準準確定位。。基于多線程程的軟件系系統組成PLDS系系統在線診診斷運行界界面6、PLDS系統的的現場工業業試驗的效效果1）試驗條條件及達到到的指標2）試驗裝裝置及接線線圖3）對小泄泄漏數據的的捕捉4）不同泄泄漏量診斷斷及數據處處理5）用奇值值分解對調調泵、調閥閥干擾信號號降噪6）利用地地理信息系系統進行分分情診斷1）試驗驗條件及已已取得的指指標在蘭成渝成成品油管線線的彭州、、成都站安安裝了PLDS系統統，進行了了泄漏模擬擬實驗。以以分輸的方方式模擬泄泄漏的發生生，在管線線中總流量量為457米3/小時的情情況下，分分輸泄漏量量為7米3/小時左右右（該分輸輸量已是現現場流量計計所能識別別的最小分分輸量），，泄漏識別別量為7/457≈≈1.5%；同時，，定位精度度也在1.5%以內內。2）蘭成成渝成品油油管線的PLDS裝裝置圖計算機+雙雙扭環診斷斷儀+通訊訊系統+傳傳感器+GPS天線線蘭成渝成品品油管線的的壓力傳感感器接口東北輸油局局管線PLDS系統統的裝置圖圖東北輸油局局管線的壓壓力傳感器器安裝位置置管線線泄漏漏診斷的實實驗場地全全景3）蘭成成渝管線泄泄漏發生時時A站檢測測到的負壓壓波信號蘭成渝管線線泄漏發生生時B站檢檢測到的負負壓波信信號診斷系統捕捕捉到的小小泄漏信號號小泄漏信號小泄漏診斷斷結果從圖中可以以看出，小小泄漏信號號的開始期期在28——42毫秒秒之間，而而特征拐點點只有1毫毫秒之左右右，在這個個時間內，，PLDS診斷系統統用10個個點對特征征拐點信號號進行了采采集，可以以非常精確確地捕捉到到泄漏發生生的時刻。。4）泄漏漏量為7m3/H的泄漏漏壓力信號號泄漏量為30m3/H的泄漏漏壓力信號號泄漏量為50m3/H的泄漏漏壓力信號號上游站點含含有干擾噪噪聲泄漏信信號壓力波動大大，拐點難難以提取上游站點奇奇異值分解解降噪后的的泄漏信號號降噪后，突突出了拐點點，易于提提取下游站點含含有干擾噪噪聲泄漏信信號壓力波動大大，拐點難難以提取下游站點奇奇異值分解解降噪后的的泄漏信號號降噪后，突突出了拐點點，易于提提取5）停泵負負壓波干擾擾信號的識識別停泵2停泵1停泵尾波啟泵正壓波波干擾信