管道工程泄漏檢測系統在延煉—西安成品油管道上的應用

趙宇飛　富慧敏

摘 要：管道泄漏檢測和定位方法的研究已經有幾十年的歷史，目前，國內外有很多油氣管道泄漏檢測和定位方法。但由于每條管道的特殊性，管道內介質的多樣性，管道鋪設環境的復雜性，使得目前沒有一種簡單可靠、通用的方法解決管道泄漏檢測和泄漏點定位問題，特別是小流量的泄漏點定位問題。針對延煉-西安管道運行中泄漏監測系統實際運行中存在的問題，在原有智能音波檢漏方法的基礎上，采用集成的泄漏檢測方法，設計實現了在同一條管道上使用音波檢漏系統和負壓波系統進行泄漏監測。

關鍵詞：泄漏檢測系統；智能音波；負壓波；系統集成

1 泄漏檢測系統發展背景

現代管道運輸始于19世紀中葉的歐洲，近十幾年來我國管道建設勢頭也十分強勁。在享受管道運輸帶來經濟、便利的同時，也要時刻警醒管道運輸中油品泄漏產生的巨大危害，泄漏的油品不僅會造成較大的經濟損失、還會對環境和社會造成難以估量的影響、更是會發生爆炸等危險事故。泄漏檢測則是預防管道泄漏、降低管道風險的重要手段。國外從上個世紀70年代已經開始了關于油氣管道檢漏技術的研究。我們國家油氣管道泄漏檢測方面的研究起步的較晚，但是該技術的發展較為迅速。

2 泄漏檢測系統發展現狀

目前，國內外有很多油氣管道泄漏檢測和定位方法。基于硬件的方法是指對泄漏物直接進行檢測，如生物檢漏法、智能清管器法、放射性示蹤法、光纖檢漏法等。基于軟件的方法是指利用現代控制理論、信號處理和計算機技術等對對應泄漏造成的影響進行采集、處理和估計，從而對管道的各類不確定因素、非線性因素、隨機性因素引起的各種誤差進行計算補償，從而提高管道泄漏檢測的定位精確度和響應靈敏度。

3 創新型泄漏檢測系統在延煉-線成品油管道上的應用

延煉-西安成品油管線設計之初選用了較為先進的智能音波泄漏檢測系統，在實際運行中發揮了其重要的作用。但是在全國安全維穩工作形式日益嚴峻的情況下，對泄漏檢測系統提出了新要求。現在原有檢漏系統的基礎上，集成一套負壓波檢漏系統，共同監測管道泄漏情況。

3.1 智能音波檢漏系統介紹

3.1.1 硬件設計

音波泄漏監測系統在首站、3#截斷閥室、5#截斷閥室、銅川清管站、7#截斷閥室、末站的機房或者儀表間分別設置數據采集處理終端，在末站的中心控制室安裝泄漏監測定位服務器和監控終端。數據采集處理終端采集并預處理音波信號，通過網絡傳遞給服務器。服務器判斷是否泄漏并定位泄漏位置。監控終端安裝組態軟件，顯示來自服務器的系統工作狀態和泄漏情況。

3.1.2 軟件實現

采集終端主要安裝有軟件Dolphin Client，對音波信號進行預處理。服務器主要安裝有軟件Dolphin Server，識別泄漏音波并計算泄漏位置，并通過OPC Server提供系統狀態和參數。監控終端主要安裝有軟件Dolphin RTOPC和Dolphin HMI，RTOPC在監控終端提供和服務器一致的OPC Server，HMI提供人機界面，從OPC Server讀取系統狀態和參數并顯示。

3.1.3 音波信號處理技術

音波檢漏系統應用了國內較為領先的信號處理技術，判斷管道內的噪音，采用基于HMM模式識別器，準確判斷微小的泄漏產生的音波信號。音波檢漏系統內核包括音波信號處理、泄漏波形特征提取、實時識別器優化及模型適應性訓練優化等先進的核心技術。

3.2 負壓波檢漏系統介紹

3.2.1 硬件設計

負壓波系統在全線首、末站及7個電動閥室設計安裝9臺壓力傳感器和9套PLC采集機柜用于數據采集，在中心機房安裝一臺服務器，在二級調度中心安裝一臺客戶端。

3.2.2 軟件實現

各個站點的壓力數據通過PLC采集設備經局域網都匯總到服務器組態軟件端，OPCClient代理軟件通過OPC接口從組態軟件中將各個站點的壓力數據讀取出來再經過時間同步處理后，再傳輸給服務器端軟件進行后臺負壓波處理模塊泄漏判斷處理，服務器端軟件將處理完后的結果發送到客戶端軟件進行展示。

3.2.3 負壓波信號處理技術

負壓波根據壓力突降的前緣，判斷泄漏發生的時間；根據負壓波傳遞到兩端壓力傳感器的時間差和聲音在介質中傳播的速度可以算出泄漏點的具體位置。在分析波形的時候，為了避免噪音的干擾，采用小波變換法或者相關分析法對壓力信號進行處理。

3.2.4 智能音波系統與負壓波系統集成應用

①集成系統所實現功能；在完成該系統集成后新的泄漏檢測系統可以達到以下的功能要求：a.系統綜合采用智能音波法、負壓波法等對管道進行泄漏監控，檢測結果自動顯示到人機界面；b.系統能夠通過傳感器陣列保證噪聲屏蔽的效果，同時能夠將管道正常運行下產生的噪聲和泄漏的聲波進行有效的區分；c.系統可以實時顯示壓力數據、流量數據，支持利用人工分析的方法分析壓力流量變化，檢測并定位管道泄漏；②集成系統達到的性能指標；該集成后的復合型檢漏系統達到的性能指標為：最小可測泄漏孔徑6-20毫米；最小可測泄漏率0.5～1.5%；定位誤差小于管道長度的1%；系統誤報率小于1次/月。

參考文獻：

[1]金浩，陳建，黃肖靜，張英香，王吉武，姚江，潘長城.管道泄漏監測育定位技術研究進展與展望[J].價值工程，2016（08）.