淺談對油氣管道泄漏監測技術的分析

王靜

【摘 要】油氣管道泄漏檢測是一項復雜的系統工程，泄漏檢測方法很多，一條輸油管道適用哪種檢測方法，需要根據管道的設計參數、輸送介質參數、設備的經濟性綜合選擇，沒有適用于所有管道的泄漏監測方法。當管道參數（如輸量、運行壓力、介質屬性）發生較大變化時，還應及時對管道泄漏監測系統進行調整。

【關鍵詞】油氣管道;泄漏;監測技術;分析

近年來，國內外涌現出許多好的安全監測和泄漏診斷方法，但總體來說，根據測量手段、測量媒介、檢測裝置所處位置和檢測對象的不同，這些方法大體上可按以下方式分類：直接檢測法與間接檢測法;基于硬件與軟件的檢測法;內部檢測法與外部檢測法。較常用的分類方法為外部檢測法和內部檢測法。

一、油氣管道的泄漏檢測技術與方法

根據檢測過程中所使用的測量手段不同，分為基于硬件和軟件的方法;根據測量分析的媒介不同，可分為直接檢測法與間接檢測法;根據檢測過程中檢測裝置所處位置不同，可分為內部檢測法與外部檢測法;根據檢測對象的不同，可分為檢測管壁狀況和檢測內部流體狀態的方法。

1、聲發射技術法。當油氣管道發生泄漏時，流體（氣體）通過裂紋或者腐蝕孔向外噴射形成聲源，然后通過和管道相互作用，聲源向外輻射能量形成聲波，這就是管道泄漏聲發射現象。對這些因泄漏引起的聲發射信號進行采集和分析處理，就可以對泄漏以及其位置進行判斷。

2、GPS時間標簽法。采用GPS同步時間脈沖信號是在負壓波的基礎上，強化各傳感器數據采集的信號同步關系，通過采樣頻率與時間標簽的換算，分別確定管道泄漏點上游和下游的泄漏負壓波的速度，然后利用泄漏點上下游檢測到的泄漏特征信號的時間標簽差，就可以確定管道泄漏的位置。采用GPS進行同步采集數據，泄漏定位精度可達到總管線長度的1%之內，比傳統方法精度提高近3倍。

3、負壓波法。當管道發生泄漏事故時，在泄漏處立即有物質損失，并引起局部密度減小，進而造成壓力降低。泄漏時產生的減壓波被稱為負壓波。設置在泄漏點兩端的傳感器根據壓力信號的變化和泄漏產生的負壓波傳播到上下游的時間差，就可以確定泄漏位置。該方法靈敏準確，無需建立管線的數學模型，原理簡單，適用性很強。但它要求泄漏的發生是快速突發性的，對微小緩慢泄漏不是很有效。

根據這一科學原理，在對小波變換法和分析法充分利用，便可對泄漏點加以定位和檢測。這種方法需要對沿線設置進行連續性的測流、測壓、測溫，將其進行記錄并遠傳到主控室中，同時其對傳輸電路、傳感器精度、計算機和相關的仿真軟件都有很高要求。利用壓力波方式對漏法進行檢測的主要特點是能夠及時發現泄漏量較少的點。

4、管道平衡法?；趦x表的測量方法決定了輸入和輸出測量值之間的不平衡，這種不平衡在選定的時間間隔內（時間窗口）與預先設定的報警閾值不一致。不平衡由一系列的時間周期或窗口來監視，從而探測不同大小的管道泄漏。管道平衡法可分為流量平衡法、質量平衡法、體積平衡法、改進型體積法和補償型質量平衡法。

5、實時瞬態模型法。為了設計特定管道的RTTM，需要了解管道的配置，包括管道的物理參數（管長、管徑、壁厚、管道構成、路線走向、粗糙度、泵、閥門、設備位置等）及流體物性（精確的體積模量、黏度等）。根據邊界條件和實時瞬態水力模型對整個管道系統的流體動態特征值進行模擬。將模擬結果與測量數據（壓力和流量）進行比較，根據平衡原理判斷管道是否存在泄漏。。

6、狀態估計法。該方法根據質量平衡方程、動量平衡方程、能量平衡方程及狀態方程等機理建模。得到一個非線性的分布式參數系統模型， 通?？刹捎貌罘址ɑ蛱卣骶€法等方法將其線性化。設計狀態估計器對系統狀態進行估計，將估計值作為泄漏檢測的依據，這就是基于狀態估計的方法的基本原理。其中估計器可以是觀測器，也可以是Kalman濾波器。根據建立模型的方法，狀態估計法可分為不包含故障的模型法和包含故障的模型法。

7、統計分析法。統計分析法的應用程度隨所使用的統計分析方法不同而有較大差別。復雜的統計方法需要計算管道泄漏概率及非管道泄漏的概率，對管道沿線的壓力和流量輸入數據實時進行統計評價，來判斷是否發生各種不同模式的泄漏，用概率值表示是否發生泄漏。

8、音波/負壓波法。音波/負壓波技術利用管道內液體撞擊泄漏口形成的壓力變化檢測泄漏。當管道泄漏時，泄漏點處壓力突然下降，因而產生音波/負壓波，分別向上下游傳播。在該類型管道泄漏監測系統中，高響應速率/中等精度的壓力傳感器安裝在管道選定位置，連續不斷地檢測壓力波動。系統將壓力的突降和恢復狀況報告給控制中心，在控制中心對監測點數據進行分析來確認是否發出報警。

9、壓力梯度法。當管道正常輸送時，站間管道的壓力坡降呈斜直線，當發生泄漏時，漏點前后的壓力坡降呈折線狀，折點即為泄漏點，據此可算出實際泄漏位置。壓力梯度法只需要在管道兩端安裝壓力傳感器，簡單、直觀，不僅可以檢測泄漏，而且可確定泄漏點的位置。但因為管道在實際運行中，沿線壓力梯度呈非線性分布，因此壓力梯度法的定位精度較差，而且儀表測量對定位結果有很大影響。所以壓力梯度法定位可以作為一個輔助手段。

二、油氣管道泄漏檢測技術的發展趨勢

當前管道企業獲得了突飛猛進的發展，所以在管道泄漏方面的檢測技術也有了很大的提高，通過對管道泄漏檢測系統進行研制和開發，可以使得泄漏定位、檢測精確度、靈敏度、可靠性得到提升，當前管道在泄漏檢測方面主要有以下發展趨勢：

1、采用軟硬件相結合的方法來進行輸油管道的泄漏檢測，在檢測過程中應以軟件方法為主，而硬件方法為輔

近些年來，控制理論、計算機技術、模式識別、信號處理、人工智能等學科獲得了很大發展，這些技術的發展促進了輸油管線泄漏檢測技術的進步，這種以軟件為主的檢測方法能夠實現在線監測，出現問題時迅速發出報警信號。所以，這種檢測技術以成為研究的趨勢和熱點，同時對于非線性的管道系統，在檢測和定位的過程中自動適應思想具有重要作用。但是因為基于硬件方法存在定位精度方面較高和在誤報警率方面較低，所以將硬件方法和軟件方法進行有機結合，就能夠促進管道泄漏檢測的技術發展。

2、實現SCADA系統和泄漏檢測系統的有機結合

SCADA系統能夠為泄漏檢測系統提供準確的數據源，同時能夠監管管道運行狀況，這是管道檢測自動化的主要發展方向。因為檢漏系統的單一性不利于經濟效益的實現，所以泄漏檢測系統將和SCADA系統進行有機結合，對SCADA系統中的功能加以充分利用，并使其成為SCADA系統的重要組成部分。

三、結束語

油氣管道泄漏檢測是一項復雜的系統工程，泄漏檢測方法很多，一條輸油管道適用哪種檢測方法，需要根據管道的設計參數、輸送介質參數、設備的經濟性綜合選擇，沒有適用于所有管道的泄漏監測方法。當管道參數（如輸量、運行壓力、介質屬性）發生較大變化時，還應及時對管道泄漏監測系統進行調整。無論采用何種方法，都要提高對微小的緩慢泄漏量檢測的靈敏度，以及對泄漏點定位的精度。在現有條件下，要按照科學的最佳管道泄漏檢測與定位方法技術組合的方案，在現場運用中考慮各種檢漏方法的特點，繼續開發運用新型高效管道泄漏檢測和定位的自動化技術方法，迅速、準確、及時地采用恰當措施發現、控制和解決險情，更好地保護和改善環境，保障人們的生命財產安全。

【參考文獻】

[1]國內外油氣管道泄漏檢測技術的發展現狀[J]; 夏海波;張來斌;王朝輝;油氣儲運; 2001年01期

[2]劉超;劉治坤;淺談輸油管道泄漏檢測技術研究與應用[J];科技致富向導;2013年第20期

[3]安杏杏;董宏麗;等;輸油管道泄漏檢測技術綜述[J];吉林大學學報（信息科學版）;2017年第04期

[4]郭祿浩;輸油管道泄漏檢測技術發展研究[J];化工管理;2014年第12期