燃?xì)夤艿罊z測、檢漏和泄漏定位技術(shù)，維修搶修技術(shù)

周勇仁

【摘 要】本文通過對燃?xì)夤艿乐谐霈F(xiàn)的泄露問題進(jìn)行分析，并提出一些措施，期望能更好的促進(jìn)燃?xì)夤艿兰夹g(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】燃?xì)夤艿?；管道泄漏；產(chǎn)生的問題；解決對策

引言

城市燃?xì)饴竦毓芫€與給水管線、排污管線、供暖管線、電纜、光纖等交織在一起，形成錯綜復(fù)雜的地下管網(wǎng)，給管線的維修改造和檢測定位帶來困難，一旦發(fā)生事故容易造成較大損失。對于城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的安全運(yùn)行的要求越來越高，提高燃?xì)夤芫W(wǎng)的安全可靠性受到關(guān)注，室外埋地管網(wǎng)的初期建設(shè)、運(yùn)行使用以及后期檢測等相關(guān)問題亟待解決。

一、燃?xì)夤艿佬孤┑脑?/p>

（一）管道材料質(zhì)量差，施工技術(shù)落后

早期的燃?xì)夤艿赖牟馁|(zhì)主要是采用灰鑄鐵，而灰鑄鐵是一種耐腐蝕的管材，但是它具備著脆性大、韌性低、適應(yīng)性差的特點(diǎn)，在施工過程中，需要很高的施工技能。據(jù)市場調(diào)查，由灰鑄鐵制作而成的，而在使用燃?xì)夤艿赖倪^程中，管道經(jīng)常會受到不均衡的壓力。過大的拉力或者機(jī)械作用，而出現(xiàn)斷裂損壞、漏氣等現(xiàn)象，甚至?xí)l(fā)生重大事故。

據(jù)燃?xì)夤痉从常壳懊磕甓家S修燃?xì)夤艿佬箽恻c(diǎn)，維修的費(fèi)用可以重新制作更優(yōu)質(zhì)的燃?xì)夤艿?。另外在施工過程中，工人缺少施工經(jīng)驗(yàn)或在施工過程中違法施工，管道安裝的程序不規(guī)范，管道與管道之間沒有安全的距離，造成了很多的隱患。所以燃?xì)馄髽I(yè)在制作燃?xì)夤艿赖臅r候，需要把好質(zhì)量大關(guān)，采用高質(zhì)量、韌性高、適應(yīng)性高的材料，提高員工的施工能力和綜合素質(zhì)，才能減少維修的次數(shù)和費(fèi)用，提高燃?xì)夤艿赖睦寐省?/p>

（二）燃?xì)夤艿栏g穿孔

燃?xì)夤艿栏g穿孔是管網(wǎng)泄漏的原因之一，管道腐蝕主要是因?yàn)樵谑┕さ倪^程不符合施工規(guī)范，致使管道外壁形成破損點(diǎn)，在與土壤接觸的過程中，形成化學(xué)反應(yīng)，從而發(fā)生電化學(xué)腐蝕。管道長期的處于陰冷潮濕的環(huán)境中，受到腐蝕性介質(zhì)的影響，容易穿孔。在燃?xì)廨斔偷倪^程中，燃?xì)庵袛y帶的腐蝕物質(zhì)會對管道內(nèi)壁造成腐蝕，從而形成穿孔。

（三）違章操作

對于燃?xì)夤芫W(wǎng)的操作具有一定的危險性，所以應(yīng)該嚴(yán)格按照施工規(guī)范執(zhí)行。但是在實(shí)際操作中，對于新投入運(yùn)行的管網(wǎng)或者是在置換時沒有進(jìn)行規(guī)范的操作，都可能會在管網(wǎng)內(nèi)部形成爆鳴氣體，從而引起振動或者是爆燃，留下安全隱患。對于超期使用的管道沒有及時更換，或者更換后交接不清，在工程竣工后沒有進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收，都會存在安全隱患。在用戶使用的過程中，由于私自改接管線，對于用氣閥門沒有及時的關(guān)閉等都會留下安全隱患。

（四）環(huán)境和溫度

據(jù)科學(xué)研究，由于生態(tài)環(huán)境中的土壤酸化和細(xì)菌快速地生長，導(dǎo)致燃?xì)夤艿辣桓g乃至漏氣，而且被腐蝕的管道難以修補(bǔ)，需要整條換掉，加重企業(yè)的經(jīng)濟(jì)壓力。另外，全球溫度上升，促使管道的溫度升高，使得管道內(nèi)的氣體發(fā)生一些化學(xué)反應(yīng)，對管道造成一定的威脅。

二、燃?xì)夤艿佬孤┑募夹g(shù)

（一）城市燃?xì)夤芫W(wǎng)檢測

在某市進(jìn)行燃?xì)夤芫W(wǎng)檢測，管網(wǎng)中鋼管，PE管結(jié)合使用，環(huán)境復(fù)雜，干擾因素多，給檢測帶來一定困難。根據(jù)鋼管，PE管不同特點(diǎn)采用不同的檢測方法，結(jié)合現(xiàn)場情況合理選擇加電點(diǎn)，從而使得管線安裝工程取得了較好的效果，能準(zhǔn)確判斷目標(biāo)管線，給后續(xù)土作打下基礎(chǔ)。在不明確管道是鋼管還是PE管的情況下，根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)，采用一些簡單的技術(shù)手段就可以判斷管道性質(zhì)。

（二）放射性示蹤劑檢漏法

放射性示蹤劑檢漏法就是將放射性示蹤劑（如碘131）輸入到輸油管道中，并隨著輸送物質(zhì)一起運(yùn)動。一旦輸油管道出現(xiàn)泄漏，放射性跟蹤劑就會流出輸油管道外，并附著在土壤中。失蹤劑檢漏儀置于管道內(nèi)部，設(shè)備中指向管壁的諸多傳感器可以對管道壁進(jìn)行360度的監(jiān)測，如監(jiān)測出泄漏到管外的放射性跟蹤劑，便進(jìn)行記錄以確定管道的泄漏點(diǎn)。這種方法可以準(zhǔn)確的進(jìn)行泄漏點(diǎn)檢測，但是檢測周期比較長，不適合實(shí)施檢測。

（三）實(shí)時模型法

實(shí)時模型法既能檢測少量泄漏，又能進(jìn)行準(zhǔn)確定位。實(shí)時模型法的工作原理就是組建精確輸油管道實(shí)時模型，以此模擬輸油管道中的流體運(yùn)動，保持模型與實(shí)際管道運(yùn)行的同步進(jìn)行。技術(shù)人員定時獲取管道上的數(shù)值，如壓力、流量和測量值，然后對這些估計值和實(shí)測值進(jìn)行對比來發(fā)現(xiàn)泄漏點(diǎn)。模型中的方程主要包括質(zhì)量平衡、動量平衡、能量平衡和流體狀態(tài)等。相關(guān)技術(shù)人員在輸油管道的出口和入口安裝傳感系統(tǒng)，以此獲取管道壓力和流體流量。監(jiān)測點(diǎn)數(shù)量越多，監(jiān)測結(jié)果越準(zhǔn)確。

（四）光纖傳感器的實(shí)際應(yīng)用

抗電磁干擾、耐高溫、長期穩(wěn)定并且抗高輻射是用于永久性井下測量設(shè)備必不可少的條件。而光纖傳感器就具備了這些優(yōu)勢和功能。所以，這種傳感器被廣泛應(yīng)用于井下作業(yè)，用來測試索鏈棒的強(qiáng)度和疲勞度等。美國和英國這兩發(fā)達(dá)國家，也利用光纖傳感器的這一性能把它應(yīng)用于海洋石油平臺的結(jié)構(gòu)監(jiān)測。我國新疆石門子水庫是首次利用分布式光纖監(jiān)測技術(shù)測量碾壓硅拱壩溫度的地方，現(xiàn)在，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到很多地方，服務(wù)于很多重大的工程建設(shè)中了。比如監(jiān)測水電水利工程的溫度場、應(yīng)力場、位移場、滲流場等。這種新技術(shù)是使用，可以準(zhǔn)確地測定光纖沿線任點(diǎn)的溫度、應(yīng)力和位移，信息量大，結(jié)果直觀，擺脫了傳統(tǒng)方法導(dǎo)致的結(jié)果不直觀、耗費(fèi)人力、物力、財力等弊端。分布式光纖監(jiān)測技術(shù)得益于科技的進(jìn)步和科研人員的努力鉆研，還廣泛應(yīng)用于石油天然氣行業(yè)的石油、天然氣輸送管道或儲罐泄漏監(jiān)測，油庫、油管、油罐的溫度監(jiān)測及故障點(diǎn)檢測，大型民用工程的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測，公路、地鐵隧道行業(yè)的火災(zāi)監(jiān)測等。

（五）燃?xì)夤艿佬孤┒ㄎ坏年P(guān)鍵因素和后續(xù)的工作

負(fù)壓波傳播到上下游傳感器的時間差、負(fù)壓波的傳播速度v以及管內(nèi)的燃?xì)饬魉賣是精確定位泄漏點(diǎn)的關(guān)鍵因素。圍繞著這幾個關(guān)鍵因素，有以下三個后續(xù)工作要做：（1）噪聲的存在會使從信號中提取有用信息，比如捕捉負(fù)壓波產(chǎn)生的壓力突變點(diǎn)等變得困難。當(dāng)泄漏產(chǎn)生的負(fù)壓波較小時，太大的噪聲甚至可能淹沒壓力突變點(diǎn)。所以尋找有效的降噪方法是第一個要做的工作。（2）精確確定負(fù)壓波傳播到上下游傳感器造成的壓力突變點(diǎn)的時間（t1、t2），進(jìn)而得到時間差是決定泄漏定位精度和可靠性的關(guān)鍵性因素。所以尋找可以精確捕捉壓力突變點(diǎn)的方法是第二個要做的工作。（3）在實(shí)際情況中，負(fù)壓波的傳播速度v和管道內(nèi)氣燃?xì)怏w流速u并不是常數(shù)，而是隨壓力、溫度等因素變化。所以確定實(shí)際情況下的負(fù)壓波的傳播速度v和管道內(nèi)燃?xì)饬魉賣的變化規(guī)律，并相應(yīng)地改進(jìn)定位算法是第三個要做的工作。

（六）基于軟件的自動檢測與定位技術(shù)

在燃?xì)夤艿郎嫌捎谟嬎銠C(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展以及SCADA系統(tǒng)的普遍應(yīng)用，一類在線實(shí)時檢測技術(shù)出現(xiàn)了。這些方法首先管道的實(shí)時模型建立起來，采集到的數(shù)據(jù)利用SCADA系統(tǒng)作為邊界條件，再進(jìn)行泄漏檢測依據(jù)一定的檢測原理。其定位技術(shù)與泄漏檢測基于兩個原理：一是壓力偏差法，二是動態(tài)質(zhì)量平衡法。進(jìn)行統(tǒng)計分析根據(jù)管道流速、壓力的變化平均值是管道泄漏預(yù)測系統(tǒng)的特點(diǎn)，以此判定斷管或泄漏的可能性。應(yīng)用計算機(jī)仿真技術(shù)在國外一些管道研究機(jī)構(gòu)及檢測公司研發(fā)出管道仿真軟件，為管道的確定運(yùn)行方案、動態(tài)水力工況分析以及分析和檢測管道泄漏等提供了強(qiáng)有力的工具。完全是由所在管道的SCADA系統(tǒng)提供實(shí)時數(shù)據(jù)驅(qū)動這些在線仿真軟件的運(yùn)行，并進(jìn)行連續(xù)實(shí)時模擬對實(shí)際管道的運(yùn)行。應(yīng)說明的是，模型的準(zhǔn)確度直接影響檢漏的定位精度和靈敏度，在基于實(shí)時模型的檢測方法中，而模型精度又受流動阻力系數(shù)變化、波速變化、測量噪聲等因素的影響。

結(jié)束語

總之，對于石油管道泄漏檢測技術(shù)的研究和應(yīng)用，國內(nèi)外已有很長的歷史，但是由于石油管道輸送介質(zhì)的多樣性、泄漏形式的多樣性、輸送管道環(huán)境的多樣性的造成石油管道檢測變得極其復(fù)雜，使得目前還沒有一種通用的方法能夠完全滿足各種不同管道泄漏檢測的要求。所以，在實(shí)際的應(yīng)用中，可以結(jié)合管道泄漏的不同實(shí)際情況，采用多種檢測方法相結(jié)合的手段，一些作為輔助檢測方法，一些作為主要檢測方法，互相彌補(bǔ)不足，則可以取得良好的檢測效果。

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