淺析長輸油氣管道檢測技術

張爽

中國石化管道儲運有限公司南京輸油處 南京市 210046

摘要：近年來，隨著時代經濟的飛速發(fā)展以及科學技術的日新月異，現代化運輸行業(yè)發(fā)展進程不斷加快，同時管道運輸作為當前運輸行業(yè)發(fā)展的主要方向，在我國各個工業(yè)領域有著廣泛的應用，對于我國國民經濟的發(fā)展有著一定的積極影響。但是管道運輸的過程中不可避免的存在管道泄露的問題，不僅僅造成了資源的浪費，同時也帶來了一定的環(huán)境污染，對于如何做好長輸油氣管道泄露問題的檢測始終是管道運輸行業(yè)領域研究的熱點之一。本文介紹了長輸管道泄漏檢測技術的方法。

關鍵詞：長輸油氣管道；泄漏問題；檢測方式

引言

當今，管道輸送始終作為我國重要的輸送行業(yè)，在現代化經濟的發(fā)展中，逐漸成為我國經濟發(fā)展的重要支柱產業(yè)，在我國國民經濟的發(fā)展中發(fā)揮著重要的經濟作用。當前長輸油氣管道運輸過程中，泄漏問題屢見不鮮，嚴重影響著輸送行業(yè)的蓬勃發(fā)展，同時也為管道的安全運行帶來了一定的安全隱患，因此更應該做好長輸油氣管道泄露問題的基礎檢測工作，做好管道輸送過程中的安全評價。

一、聲波、負壓波、應力波檢測

1、聲波檢測法。當管道發(fā)生泄漏時，在泄漏點處會產生噪音。通過設置好的傳感器可以接受到這種聲波，從而探測泄漏，并進行定位。傳統(tǒng)的聲波檢測是利用離散型傳感器，即沿管道按一定間隔布置大量傳感器，這種方法成本很高。近年來隨著光纖傳感技術的發(fā)展，已開發(fā)出連續(xù)型光纖傳感器進行泄漏噪聲檢測。據有關報道，單根光纖的檢測距離就可以達到60km，這樣一根光纖就可以替代大量的傳統(tǒng)傳感器，降低了成本；而且連續(xù)型傳感器與傳統(tǒng)傳感器相比也提高了檢測能力。

2、負壓波檢測法。在管道發(fā)生突然泄漏時，由于泄漏部位會產生一個向上游或下游傳播的減壓波，稱之為負壓波。如果在管道兩端設置壓力傳感器檢測到負壓波，就可以判斷泄漏并對泄漏進行定位。應用負壓波檢測法的關鍵是區(qū)分正常操作與泄漏帶來的負壓波。一種解決方法是在管道的兩端各安放兩個傳感器，通過硬件電路延時的方法，將來自操作站方向的負壓波信號濾除。國內有人提出了用結構模式識別的辦法，根據發(fā)生泄漏與正常操作產生的負壓波形狀不同來確認泄漏。負壓波檢測法可以迅速檢測出大的泄漏，但是對于比較小的泄漏或已經發(fā)生的泄漏效果不佳。

3、應力波檢測法。管道中流體泄漏時會引起實測管道應力波信號功率譜的變化，可以通過分析這種變化來檢測泄漏。由于影響管道應力波傳播的因素很多，在實際中很難用解析的方法準確描述出管道振動。有人提出使用神經網絡學習管道正常信號與泄漏信號進而對管道的泄漏進行判斷。神經網絡還具有在線學習能力，能不斷地改變自身網絡的權值，更好地監(jiān)控管道運行情況。

二、地面間接檢測方法

1、熱紅外成像。為了降低原油的粘性，通常是在輸運之前對原油進行加熱。當管道發(fā)生泄漏時，周圍的土壤便浸泡在泄漏的原油中，這時土壤的溫度會上升。這種溫度的變化可以通過紅外輻射的不同來感知。檢測時，將管道周圍土壤正常溫度分布圖記錄在計算機中，用直升機在空中實時采集管道周圍土壤溫度場情況，通過對兩者的比較來檢測泄漏。熱紅外成像的缺點是對管道的埋設深度有一定的限制，具有關資料[1]介紹，當直升機的飛行高度為300m時，管道的埋設深度應當在6m之內。

2、探地雷達。探地雷達（GPR）將脈沖發(fā)射到地下介質中，通過接收反射信號探測地下目標。由于電磁波在介質中的傳播與通過介質的電性質及幾何形態(tài)有關，故通過時域波形的處理和分析可探知地下物體。當管道內的原油發(fā)生泄漏時，管道周圍介質的電性質會發(fā)生變化，從而反射信號的時域波形也會發(fā)生變化，根據波形的變化就可以檢測到管道是否發(fā)生了泄漏。應用探地雷達探測時，物體必須有一定的體積，因此這種方法不適用于較細的管道。而且用探地雷達探測泄漏時，與管道周圍的地質特性有關，地質特性的突變對圖象有很大的影響，這也是應用中的一個難點。

3、氣體成像。在輸氣管道泄漏檢測中，氣體成像技術也是一個比較有效的方法。以前氣體成像的原理主要是根據背景吸收氣體成像和紅外輻射吸收技術。設備比較笨重，需要大型的激光器。近年來，開發(fā)了一種稱之為“紋影”的技術，即采用空氣中光學折射成像原理檢漏。其設備輕巧、使用方便，還能提供有關泄漏量的指示。

4、光纖傳感器。光纖傳感器是近年來發(fā)展的一個熱點，它在實現物理量測量的同時可以實現信號的傳輸，在解決信號衰減和抗干擾方面有著獨特的優(yōu)越性。用光纖傳感器檢測管道泄漏的方法是根據管道中輸送的熱物質泄漏會引起周圍環(huán)境溫度的變化，利用分布式光纖溫度傳感器連續(xù)測量沿管道的溫度分布，當沿管道的溫度變化超過一定的范圍，就可以判斷發(fā)生了泄漏。

5、嗅覺傳感器。嗅覺傳感器技術是新穎的技術。隨著傳感器技術的發(fā)展，人們已經制造出對某種化學物質特別敏感的傳感器，再借助于計算機和現代信號處理技術可以大大地提高檢測的靈敏度和精確度。將嗅覺傳感器應用于管道檢測還是一項不大成熟的技術?？梢詫⑿嵊X傳感器沿管道按一定的距離布置，組成傳感器網絡對管道進行實時監(jiān)控。當發(fā)生泄漏時，對泄漏物質非常敏感的嗅覺傳感器就會發(fā)出報警。

三、管道內檢測技術

通過對清管器應用磁通、超聲、錄像、渦流等技術提高了泄漏檢測的可靠性和靈敏度。國際管道和近海承包商協(xié)會IPLOCA宣布，迄今為止已開發(fā)出30多種智能清管器。智能清管器應用了大量新近研發(fā)出來的電子技術和計算機技術，可依靠計算機對檢測結果進行制圖。新型清管器在硬件方面裝備了傳感器、數據貯存和處理設備、電視和照相設備；在軟件上配備了專門用于分析用的軟件包。此類清管器不僅可用于管道檢漏，而且可勘查管壁結蠟狀況，記錄管內壓力和溫度，檢測管壁金屬損失。如磁漏式清管器，通過永久磁鐵來磁化管壁達到磁通量飽和密度。清管器在管道中流動時，管壁內外腐蝕、損傷和泄漏等部位會引起異常漏磁場，并且感應到清管器中的傳感器。管壁中的任何變化都會引起磁力線產生相應的變化?，F在，微處理機和有限元數值計算技術的發(fā)展使清管器對信號識別和處理的功能大大增強。但磁漏式清管器的輸出信號受管道壓力、使用環(huán)境的影響較大，傳感器的感應線圈僅對某種類型和尺寸的缺陷靈敏。一般來說這種清管器適合于金屬孔隙探測。其他智能清管器中，還有超聲波檢測清管器、內徑規(guī)清管器和核子源清管器等。

四、結束語

經濟的發(fā)展推動了社會的進步，同時在科技水平日益成熟發(fā)展的今天，管道運輸在我國國民經濟的發(fā)展中有著舉足輕重的地位，而我國長輸油氣管道泄漏問題的檢測技術更應該跟上科技發(fā)展的步伐，實現長輸油氣管道泄漏問題的實時監(jiān)測和在線監(jiān)測。當前傳感器領域中的分布式光纖傳感器作為一種全新的檢測技術，不僅可以實現信號的傳輸，而且也能實現信號的抗干擾控制，在當前分布式光纖傳感器技術的飛速發(fā)展中，更要結合我國管道運輸的實際情況，對長輸油氣管道泄漏問題進行全面的檢測，實現真正意義上的在線監(jiān)測，保證管道運輸的安全。

參考文獻：

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