自動化儀表在油氣管道泄漏檢測中的實踐

閆龍 趙江會(.中油國際管道公司，北京 00000； .廊坊開發區中油龍慧自動化工程有限公司，河北 廊坊 065000)

1 關于油氣管道泄漏問題的檢測以及定位原理簡析

油氣管道在正常運行狀態中若出現泄漏現象，那么在泄漏點上便會出現物質流失，也因此管道內物質密度會下降、壓力隨之降低，在泄漏點會產生壓力差，導致高壓油氣急速流向低壓區。在泄漏點上油氣流向會出現向上與向下擴散現象，在水力學上被稱作“負壓波”。因油氣管道自身具有的波導作用，負壓波在傳播時其衰減情況較少，因此負壓波通常能夠傳播較遠的距離。

通常情況，油氣管道的壓力信號采集設備會安裝在管道的兩側，在油氣管道正常運行時，采集設備收集的信息會直接反饋到PLC 與上位機設備上并以數據的形式展現出來，如此檢測員便能夠通過儀表上顯示的壓力差、負壓波數據結合相應的分析法實現對泄漏點位置與泄漏程度的精準掌握。

2 關于自動化儀表在油氣管道泄漏檢測中的實踐探討

2.1 自動化儀表在油氣管道泄漏檢測中的應用

管道檢測員使用自動化儀表實施管道泄露現象與泄露位置的檢測操作時，通常以泄露判斷與泄露定位為主要操作流程，其操作過程中主要以模式識別、信號處理、模型計算等為主要方法開展。

模式識別法主要是通過對負壓波的識別進行判斷，運用不同類型的基元與不同類型的負壓波進行匹配形成有效的波形結構。將已獲得的波形結構與統一的負壓波形結構模型庫進行展開對比，通過兩者差異的識別判斷油氣管道是否存在泄漏現象。此種方法對比識別與波形匹配是關鍵環節，出現疏漏就會造成誤判。

信號處理法主要是運用自動化儀表對油氣管道內油氣流量與壓力變化進行采集并與經驗值進行比對獲知差異，通過對差異的分析判斷油氣管道是否出現泄漏現象。此種方法需要獲得的信號具有較強的真實性與可靠性，另外還需要相關人員對儀表所采集的油氣流量與壓力變化信號做降噪處理。

模型計算法主要是利用油氣管道兩側的壓力信號進行函數G(x)的計算，若屬于常數則未出現泄漏，若函數G(x)發生改變并達到了規定大小則可判斷為發生管道泄漏現象。

通過以上方法確定管道發生泄露后，管道檢測員還要對泄漏點進行確認，可采取時差、計算、流體力學來進行判斷。其中時差法時日常泄漏點判斷的常用手段，主要依據負壓波的定位公式，需要先對油氣管道的長度進行準確測量，再調用經驗值與泄露速度進行泄露點的判定。在這一判定的操作過程中，時差的測定是其主要環節，其準確性直接關乎著測量結果，時差的測定需從泄露開始時算起直至負壓波抵達管道兩側壓力收集器為止，另外需要將管道內的壓力設定在一定的閥值范圍，若管道兩側壓力值不在閥值范圍內則可斷定管道內壓力出現異常，隨后進行計算時差。

2.2 自動化儀表應用于油氣管道泄漏檢測中的突出問題

在使用自動化儀表對泄漏現象進行判斷時，還有其他管道問題會造成自動化儀表產生變化，如停泵、閥門閉合、倒灌等日常油氣管道運行中經常會出現的操作，這些日常操作都會給自動化儀表進行錯誤判斷引發報警。因此如何判別泄漏還是日常操作造成的自動化儀表報警便是提升自動化儀表檢測靈活性、準確性的關鍵因素之一；另外自動化儀表雖然具有檢測精確度與速度快的優勢，但對于慢性泄漏或輕微泄漏的檢測還是缺乏靈敏度，因此還需要結合其他方法對其缺陷進行彌補。

泄漏定位方面，負壓波判斷泄漏點時其準確性的主要影響因素有：油氣流速、負壓波傳播過程中的速度誤差、管道兩側壓力采集器收到負壓波時的時間差、壓力降低幅度、壓力信號采集時間等。依據已知研究可知油氣流速與負壓波傳播速度具有較大差距因此影響較小；負壓波定位的精確性與管長與泄露位置有關，泄露點位于管道中央位置區域時則精準性較高；壓力降低幅度、壓力信號采集時間都會造成時間差，因此應作為重要影響因素看待。

2.3 自動化儀表在油氣管道泄漏檢測中的改進和驗證

2.3.1 改進

自動化儀表對油氣管道泄漏的檢測具有響應速度快、精度高的優勢，但會因為管道材質與環境而出現誤判現象，針對環境變化對自動化儀表的影響可以采用流量平衡法對其警報的誤判進行解決。其主要原理是依據密閉管道油氣輸入與輸出量相等的關系，實際上管道進出口會出現一個瞬間差值，當管道處于正常運行狀態時差值較小，若管道出現泄漏則差值會逐漸增大，據此可以設置一個經驗值來對油氣管道的泄漏進行判斷。

2.3.2 仿真驗證

對自動化儀表的油氣管道測漏能力進行仿真驗證，在某石油管道公司獲取到中壓管線數據，如油氣管道長度、管道直徑、輸氣壓力、輸氣量。模擬管道某一處發生泄漏，通過此改進方案進行10 到20 次的不同油氣泄漏量檢測，自動化儀表都能準確進行報警與定位。通過仿真驗證證明了流量平衡原理與自動化儀表技術融合對壓力較小與慢性泄漏檢測的可行性與突出效果。

3 結語

綜上，伴隨科技的發展與進步，自動化技術在多領域中大放異彩，油氣管道檢漏工作一直是一大難題，自動化儀表的使用大大減緩了這一壓力，為了提升日常工作中油氣管道的安全性，其檢漏技術的準確性、快速性、靈活、靈敏性是關鍵，自動化儀表大大滿足了這一需求實現了檢測員對油氣管道運行安全性的掌控，有效的提升了工作效率。