長距離流體輸送管道泄漏檢測與定位技術(shù)的現(xiàn)狀與展望

白林

摘要：石油、天然氣在最近幾年的發(fā)展速度越來越快，國民經(jīng)濟(jì)中管道輸送占到了十分重要地位，尤其是長距離流體輸送管道，運(yùn)輸優(yōu)勢比較明顯。但是隨著管道使用時(shí)間的增長，很容易出現(xiàn)管道的泄漏現(xiàn)象，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)還會造成環(huán)境的污染。因此長距離流體管道泄漏檢測與定位技術(shù)顯得越來越重要，是目前研究的主要問題。

關(guān)鍵詞：長距離流體輸送管道;泄漏檢測與定位技術(shù)

管道運(yùn)輸是目前比較常用的五大運(yùn)輸方式之一，管道運(yùn)輸有著安全、可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的優(yōu)勢，廣泛的應(yīng)用于油氣的運(yùn)輸中。我國目前的油氣輸送管道遍布全國，促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，人們的生活水平也得到了提升。長輸管道在經(jīng)常的使用過程中，必不可少的會發(fā)生泄露的現(xiàn)象，可能是人為引起的也可能是材料引起的，我國的油氣輸送管道在最近的幾年中經(jīng)常遭到破壞，出現(xiàn)盜油的情況，給油田帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重的影響輸油管道的正常運(yùn)行。

1.概述

目前國際上經(jīng)常使用的管道泄露檢測與定位技術(shù)主要有兩種，一種為利用超聲、磁通、渦輪、錄像技術(shù)等的管內(nèi)檢測方式，這種檢測方式有著準(zhǔn)確度高的優(yōu)點(diǎn)，但是投資成本比較高，實(shí)時(shí)性比較差，在大口徑的管道檢測中應(yīng)用的比較多，操作不當(dāng)就會造成管道的堵塞;另一種為管道外部檢測和定位技術(shù)，也分為直接檢測法和間接檢測法兩種，直接檢測法原理是直接檢測油氣泄漏的方式，間接檢測法原理是通過檢測流量、壓力、聲音等物理參數(shù)的變化進(jìn)行檢測的方式。

2.輸送管線泄漏與定位的檢測方法介紹

2.1管外直接檢測法

管外直接檢測法也可以分為三種，主要為：

（1）人工檢測管道周圍環(huán)境

該方法主要憑借著檢查人員的經(jīng)驗(yàn)、敏感性和責(zé)任心，往往只能發(fā)現(xiàn)一些比較明顯的管道泄漏情況。

（2）使用探測器對管線進(jìn)行檢測

使用該方法的檢測結(jié)果比較準(zhǔn)確，缺點(diǎn)就是只適用于對地面上的管道進(jìn)行間斷性檢測。

（3）管線外鋪設(shè)特殊線纜

一般使用測試專用的線纜、檢測光纜、半滲透檢測管等，該種檢測方式不會影響管道的正常工作，有著靈敏度比較高的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)就是線纜的鋪設(shè)需要進(jìn)行挖溝施工，成本比較高，長期使用效果會逐漸的下降。

2.2間接檢測法

間接檢測法主要有以下幾種：

（1）壓力流量突變法

管道在正常運(yùn)行過程中，管內(nèi)的壓力流量變化是在一定的范圍內(nèi)，如果管道某處發(fā)生泄漏，就會造成管道內(nèi)的壓力流量產(chǎn)生較大的變化，這種方法只能檢測到管道發(fā)生泄漏，不能準(zhǔn)確的找到泄露的位置。

（2）體積質(zhì)量平衡法

管道在正常運(yùn)行過程中，根據(jù)體積質(zhì)量平衡原理，一定時(shí)間內(nèi)出入口的體積質(zhì)量是在一定的范圍內(nèi)變化的，如果體積質(zhì)量的變化超出范圍，就說明管道可能出現(xiàn)泄漏的情況，使用該種方法有著可靠性比較強(qiáng)的優(yōu)勢，缺點(diǎn)就是實(shí)時(shí)性比較差。噪音、工作點(diǎn)漂移等影響儀表的檢測精度，也不能定位到管道泄漏的位置。

（3）統(tǒng)計(jì)檢測法

通過對管道出入口的流量壓力的計(jì)算，找到管道泄漏的統(tǒng)計(jì)概率，確定管道是否存在泄漏，然后使用最小二乘法確定管道泄漏的位置。

（4）實(shí)時(shí)模型法

建立管內(nèi)流體的動態(tài)模型，主要利用質(zhì)量、動量、能量守恒方程以及流體狀態(tài)方程，動態(tài)模型和管道同步執(zhí)行。通過采集管道實(shí)時(shí)運(yùn)行中的上下端壓力流量值，然后再通過動態(tài)模型計(jì)算出管道上下端的壓力流量值，將兩者進(jìn)行對比，如果存在差異，就說明管道可能出現(xiàn)泄漏的情況，該種方法的檢測精度和模型、硬件的精度有著直接的關(guān)系，使用線性壓力梯度法對泄漏位置進(jìn)行定位。

（5）憋壓法

在管線上每隔一段長度就安裝一個(gè)截止閥，通過對相鄰兩個(gè)截止閥的關(guān)閉，再對壓力變化情況進(jìn)行分析，就能判斷兩個(gè)截止閥段的管道是否存在泄漏現(xiàn)象，該方法的缺點(diǎn)就是只能再管道停止運(yùn)行的時(shí)候進(jìn)行檢測，同時(shí)需要安裝很多個(gè)截止閥，實(shí)時(shí)性比較差。

（6）流量平衡法

通過利用流量守恒定律，在管道沒有分支的基礎(chǔ)上，判斷管線出入口的流量來發(fā)現(xiàn)管道是否存在泄漏，使用該方法的優(yōu)點(diǎn)是可靠性高，缺點(diǎn)就是不能定位泄漏點(diǎn)。

（7）聲學(xué)檢測法

該方法的原理是利用聲音傳感器對管線可能存在的泄漏進(jìn)行檢測和定位，長距離管道檢測，受到環(huán)境和對象的限制，需要安裝多個(gè)聲音傳感器，才能準(zhǔn)確的判斷出哪兩個(gè)傳感器之間管道出現(xiàn)泄漏，聲音傳感器通過對收集到的信號進(jìn)行處理，給出判斷結(jié)果，使用該方法有著檢測速度快，定位準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)就是投資成本比較高。

（8）負(fù)壓波檢測法

使用該方法不需要進(jìn)行管線模型的建立，是在信號處理基礎(chǔ)上，采用相關(guān)函數(shù)、頻譜分析等技術(shù)，對方差、幅值、頻率等信號進(jìn)行直接的收集，有效的找到管道發(fā)生泄漏的情況和位置。

3.發(fā)展趨勢及展望

最近的幾年中，因?yàn)楣艿肋\(yùn)輸行業(yè)的迅速發(fā)展，促進(jìn)了管道工業(yè)的巨大進(jìn)步，但是對管道泄漏檢測和定位技術(shù)的要求也越來越嚴(yán)格。目前的主要問題就是管道泄漏檢測與定位技術(shù)不能及時(shí)的解決檢測靈敏度與誤報(bào)警之間的矛盾，檢測的精度不夠，尤其是出現(xiàn)微小泄漏時(shí)，檢測不及時(shí)。隨著人工智能技術(shù)、傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等飛速的發(fā)展，長距離管道泄漏檢測和定位技術(shù)也得到了飛速的發(fā)展，尤其是最近將計(jì)算機(jī)技術(shù)和SCADA系統(tǒng)在管道上的應(yīng)用，管道泄漏檢測定位技術(shù)擺脫了以往只依靠硬件的情況，充分的將軟件、硬件相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)管道泄漏的實(shí)時(shí)檢測，通過信號報(bào)警準(zhǔn)確的定位泄漏的位置，有著精確度高、失誤率低的優(yōu)勢，軟件和硬件的相互彌補(bǔ)，避免了傳統(tǒng)單一檢測方法的局限性，提高了管線泄漏檢測和定位自動化水平，也是未來管道泄漏檢測和定位發(fā)展的主要方向。

4.結(jié)語

管道運(yùn)輸已經(jīng)逐漸的成為了繼公路、鐵路、水路、航空運(yùn)輸后的第五大運(yùn)輸工具，管道運(yùn)輸?shù)慕橘|(zhì)主要是石油、天然氣等其他液氣產(chǎn)品，隨著西氣東輸工程的建立，對于管道運(yùn)輸?shù)男枨笤絹碓礁?，但是管道在長時(shí)間的使用后，必然會出現(xiàn)腐蝕、老化、泄漏的情況出現(xiàn)，如果不能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)和補(bǔ)救，就會造成企業(yè)的巨大經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)還會造成周邊環(huán)境的污染。因此長輸管道泄漏檢測與定位技術(shù)被人們高度重視，通過對泄漏方法檢測的分類，找到有效解決管道泄漏與定位的方法，促進(jìn)我國長距離流體輸送管道泄漏檢測與定位技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展。

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