管道工程泄漏檢測(cè)系統(tǒng)在延煉—西安成品油管道上的應(yīng)用

趙宇飛　富慧敏

摘 要：管道泄漏檢測(cè)和定位方法的研究已經(jīng)有幾十年的歷史，目前，國(guó)內(nèi)外有很多油氣管道泄漏檢測(cè)和定位方法。但由于每條管道的特殊性，管道內(nèi)介質(zhì)的多樣性，管道鋪設(shè)環(huán)境的復(fù)雜性，使得目前沒(méi)有一種簡(jiǎn)單可靠、通用的方法解決管道泄漏檢測(cè)和泄漏點(diǎn)定位問(wèn)題，特別是小流量的泄漏點(diǎn)定位問(wèn)題。針對(duì)延煉-西安管道運(yùn)行中泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中存在的問(wèn)題，在原有智能音波檢漏方法的基礎(chǔ)上，采用集成的泄漏檢測(cè)方法，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了在同一條管道上使用音波檢漏系統(tǒng)和負(fù)壓波系統(tǒng)進(jìn)行泄漏監(jiān)測(cè)。

關(guān)鍵詞：泄漏檢測(cè)系統(tǒng)；智能音波；負(fù)壓波；系統(tǒng)集成

1 泄漏檢測(cè)系統(tǒng)發(fā)展背景

現(xiàn)代管道運(yùn)輸始于19世紀(jì)中葉的歐洲，近十幾年來(lái)我國(guó)管道建設(shè)勢(shì)頭也十分強(qiáng)勁。在享受管道運(yùn)輸帶來(lái)經(jīng)濟(jì)、便利的同時(shí)，也要時(shí)刻警醒管道運(yùn)輸中油品泄漏產(chǎn)生的巨大危害，泄漏的油品不僅會(huì)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失、還會(huì)對(duì)環(huán)境和社會(huì)造成難以估量的影響、更是會(huì)發(fā)生爆炸等危險(xiǎn)事故。泄漏檢測(cè)則是預(yù)防管道泄漏、降低管道風(fēng)險(xiǎn)的重要手段。國(guó)外從上個(gè)世紀(jì)70年代已經(jīng)開始了關(guān)于油氣管道檢漏技術(shù)的研究。我們國(guó)家油氣管道泄漏檢測(cè)方面的研究起步的較晚，但是該技術(shù)的發(fā)展較為迅速。

2 泄漏檢測(cè)系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

目前，國(guó)內(nèi)外有很多油氣管道泄漏檢測(cè)和定位方法。基于硬件的方法是指對(duì)泄漏物直接進(jìn)行檢測(cè)，如生物檢漏法、智能清管器法、放射性示蹤法、光纖檢漏法等?；谲浖姆椒ㄊ侵咐矛F(xiàn)代控制理論、信號(hào)處理和計(jì)算機(jī)技術(shù)等對(duì)對(duì)應(yīng)泄漏造成的影響進(jìn)行采集、處理和估計(jì)，從而對(duì)管道的各類不確定因素、非線性因素、隨機(jī)性因素引起的各種誤差進(jìn)行計(jì)算補(bǔ)償，從而提高管道泄漏檢測(cè)的定位精確度和響應(yīng)靈敏度。

3 創(chuàng)新型泄漏檢測(cè)系統(tǒng)在延煉-線成品油管道上的應(yīng)用

延煉-西安成品油管線設(shè)計(jì)之初選用了較為先進(jìn)的智能音波泄漏檢測(cè)系統(tǒng)，在實(shí)際運(yùn)行中發(fā)揮了其重要的作用。但是在全國(guó)安全維穩(wěn)工作形式日益嚴(yán)峻的情況下，對(duì)泄漏檢測(cè)系統(tǒng)提出了新要求?，F(xiàn)在原有檢漏系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，集成一套負(fù)壓波檢漏系統(tǒng)，共同監(jiān)測(cè)管道泄漏情況。

3.1 智能音波檢漏系統(tǒng)介紹

3.1.1 硬件設(shè)計(jì)

音波泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在首站、3#截?cái)嚅y室、5#截?cái)嚅y室、銅川清管站、7#截?cái)嚅y室、末站的機(jī)房或者儀表間分別設(shè)置數(shù)據(jù)采集處理終端，在末站的中心控制室安裝泄漏監(jiān)測(cè)定位服務(wù)器和監(jiān)控終端。數(shù)據(jù)采集處理終端采集并預(yù)處理音波信號(hào)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳遞給服務(wù)器。服務(wù)器判斷是否泄漏并定位泄漏位置。監(jiān)控終端安裝組態(tài)軟件，顯示來(lái)自服務(wù)器的系統(tǒng)工作狀態(tài)和泄漏情況。

3.1.2 軟件實(shí)現(xiàn)

采集終端主要安裝有軟件Dolphin Client，對(duì)音波信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理。服務(wù)器主要安裝有軟件Dolphin Server，識(shí)別泄漏音波并計(jì)算泄漏位置，并通過(guò)OPC Server提供系統(tǒng)狀態(tài)和參數(shù)。監(jiān)控終端主要安裝有軟件Dolphin RTOPC和Dolphin HMI，RTOPC在監(jiān)控終端提供和服務(wù)器一致的OPC Server，HMI提供人機(jī)界面，從OPC Server讀取系統(tǒng)狀態(tài)和參數(shù)并顯示。

3.1.3 音波信號(hào)處理技術(shù)

音波檢漏系統(tǒng)應(yīng)用了國(guó)內(nèi)較為領(lǐng)先的信號(hào)處理技術(shù)，判斷管道內(nèi)的噪音，采用基于HMM模式識(shí)別器，準(zhǔn)確判斷微小的泄漏產(chǎn)生的音波信號(hào)。音波檢漏系統(tǒng)內(nèi)核包括音波信號(hào)處理、泄漏波形特征提取、實(shí)時(shí)識(shí)別器優(yōu)化及模型適應(yīng)性訓(xùn)練優(yōu)化等先進(jìn)的核心技術(shù)。

3.2 負(fù)壓波檢漏系統(tǒng)介紹

3.2.1 硬件設(shè)計(jì)

負(fù)壓波系統(tǒng)在全線首、末站及7個(gè)電動(dòng)閥室設(shè)計(jì)安裝9臺(tái)壓力傳感器和9套PLC采集機(jī)柜用于數(shù)據(jù)采集，在中心機(jī)房安裝一臺(tái)服務(wù)器，在二級(jí)調(diào)度中心安裝一臺(tái)客戶端。

3.2.2 軟件實(shí)現(xiàn)

各個(gè)站點(diǎn)的壓力數(shù)據(jù)通過(guò)PLC采集設(shè)備經(jīng)局域網(wǎng)都匯總到服務(wù)器組態(tài)軟件端，OPCClient代理軟件通過(guò)OPC接口從組態(tài)軟件中將各個(gè)站點(diǎn)的壓力數(shù)據(jù)讀取出來(lái)再經(jīng)過(guò)時(shí)間同步處理后，再傳輸給服務(wù)器端軟件進(jìn)行后臺(tái)負(fù)壓波處理模塊泄漏判斷處理，服務(wù)器端軟件將處理完后的結(jié)果發(fā)送到客戶端軟件進(jìn)行展示。

3.2.3 負(fù)壓波信號(hào)處理技術(shù)

負(fù)壓波根據(jù)壓力突降的前緣，判斷泄漏發(fā)生的時(shí)間；根據(jù)負(fù)壓波傳遞到兩端壓力傳感器的時(shí)間差和聲音在介質(zhì)中傳播的速度可以算出泄漏點(diǎn)的具體位置。在分析波形的時(shí)候，為了避免噪音的干擾，采用小波變換法或者相關(guān)分析法對(duì)壓力信號(hào)進(jìn)行處理。

3.2.4 智能音波系統(tǒng)與負(fù)壓波系統(tǒng)集成應(yīng)用

①集成系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)功能；在完成該系統(tǒng)集成后新的泄漏檢測(cè)系統(tǒng)可以達(dá)到以下的功能要求：a.系統(tǒng)綜合采用智能音波法、負(fù)壓波法等對(duì)管道進(jìn)行泄漏監(jiān)控，檢測(cè)結(jié)果自動(dòng)顯示到人機(jī)界面；b.系統(tǒng)能夠通過(guò)傳感器陣列保證噪聲屏蔽的效果，同時(shí)能夠?qū)⒐艿勒＿\(yùn)行下產(chǎn)生的噪聲和泄漏的聲波進(jìn)行有效的區(qū)分；c.系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)顯示壓力數(shù)據(jù)、流量數(shù)據(jù)，支持利用人工分析的方法分析壓力流量變化，檢測(cè)并定位管道泄漏；②集成系統(tǒng)達(dá)到的性能指標(biāo)；該集成后的復(fù)合型檢漏系統(tǒng)達(dá)到的性能指標(biāo)為：最小可測(cè)泄漏孔徑6-20毫米；最小可測(cè)泄漏率0.5～1.5%；定位誤差小于管道長(zhǎng)度的1%；系統(tǒng)誤報(bào)率小于1次/月。

參考文獻(xiàn)：

[1]金浩，陳建，黃肖靜，張英香，王吉武，姚江，潘長(zhǎng)城.管道泄漏監(jiān)測(cè)育定位技術(shù)研究進(jìn)展與展望[J].價(jià)值工程，2016（08）.