油氣管道泄漏檢測(cè)中自動(dòng)化儀表的應(yīng)用

呂俊陽 袁育新 黃建華

[摘? ? 要]隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，人們的生活水平越來越好，因此對(duì)于油氣的需求量也逐漸加大，人民的生活中離不開對(duì)油氣的使用。但是為了運(yùn)送油氣，輸油管道承受著相當(dāng)大的壓力，因此其安全性能也備受關(guān)注。自動(dòng)化儀表在檢測(cè)油氣管道泄漏問題上具有檢測(cè)價(jià)格低、檢測(cè)速度快、對(duì)泄漏問題判斷精準(zhǔn)、檢測(cè)結(jié)果精準(zhǔn)等特點(diǎn)，因此深受油氣管道檢測(cè)工作者的喜愛。文章針對(duì)油氣管道泄漏問題檢測(cè)和定位的原理以及自動(dòng)化儀表在其檢測(cè)過程中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，并提出了自動(dòng)化儀表在檢測(cè)油氣管道泄漏應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意的問題，給出了自動(dòng)化儀表維修的方法，希望能夠促進(jìn)其在油氣管道泄漏檢測(cè)問題上的發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]油氣泄漏;管道檢測(cè);自動(dòng)化儀表

[中圖分類號(hào)]TE973.6 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）11–0–02

Application of Automatic Instrument in Oil and Gas Pipeline Leakage Detection

Lv Jun-yang， Yuan Yu-xin， Huang Jian-hua

[Abstract]With the continuous development of China's world economy， people's living standards are getting better and better. Therefore， the demand for oil and gas is gradually increasing. People's life is inseparable from the use of oil and gas. However， in order to transport oil and gas， the oil pipeline is under considerable pressure， so its safety performance has also attracted much attention. Automatic instruments have the characteristics of low detection price， fast detection speed， accurate judgment of leakage problems and accurate detection results， so they are deeply loved by oil and gas pipeline detection workers. This paper studies the principle of detection and location of oil and gas pipeline leakage and the application of automatic instrument in its detection process， puts forward the problems that should be paid attention to in the application of automatic instrument in detecting oil and gas pipeline leakage， and gives the maintenance method of automatic instrument， hoping to promote its development in oil and gas pipeline leakage detection.

[Keywords]oil and gas leakage; pipeline inspection; automatic instrument

1 油氣管道泄漏問題檢測(cè)和定位原理

由于油氣存在著密度較高的特點(diǎn)，因此在油氣管道泄漏問題發(fā)生時(shí)，油氣泄漏位置產(chǎn)生的物質(zhì)損失會(huì)導(dǎo)致該區(qū)域內(nèi)物質(zhì)密度變小，造成管道泄漏部分壓力減弱。雖然油氣管道已經(jīng)產(chǎn)生了泄漏，但是由于油氣的流動(dòng)連結(jié)性比較大，所以此時(shí)的油氣泄漏問題很難發(fā)現(xiàn)。自動(dòng)化儀表通過對(duì)高壓油氣向低壓油氣快速流動(dòng)的這種負(fù)壓波以及其壓力差的檢測(cè)，并通過信號(hào)分析法傳導(dǎo)至PLC及其上機(jī)位，進(jìn)行油氣泄漏位置精準(zhǔn)的定位。

2 自動(dòng)化儀表在油氣管道泄漏檢測(cè)中的應(yīng)用辦法

2.1 模式識(shí)別法

模式識(shí)別法是通過對(duì)信息的識(shí)別處理進(jìn)行油氣管道泄漏的檢測(cè)工作。模式識(shí)別法需要將負(fù)壓波進(jìn)行不同分段的識(shí)別，使用不同的基本原理形成相同的波形結(jié)構(gòu)并與統(tǒng)一的負(fù)壓波進(jìn)行比對(duì)，通過對(duì)比其差別確定是否有油氣管道泄漏現(xiàn)象的產(chǎn)生。

2.2 信號(hào)處理法

在利用信號(hào)處理法檢查油氣管道泄漏問題時(shí)，要求檢測(cè)人員將壓力以及油氣流動(dòng)數(shù)量的多少和相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行比對(duì)，通過觀察與經(jīng)驗(yàn)值之間的變量進(jìn)行油氣泄漏問題的判斷。雖然這種檢測(cè)辦法非常簡(jiǎn)單，但是需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行精準(zhǔn)檢測(cè)并將得到的信號(hào)進(jìn)行去噪處理。

2.3 模型計(jì)算法

模型計(jì)算法是通過對(duì)比G（x）函數(shù)值的變化區(qū)別進(jìn)行油氣管道泄漏的判斷工作，如果沒有泄漏現(xiàn)象的產(chǎn)生，G（x）函數(shù)值不發(fā)生變化;假如油氣管道泄漏，G（x）的函數(shù)值就會(huì)發(fā)生改變。

2.4 時(shí)差判斷法

時(shí)差判斷法需要檢測(cè)人員利用負(fù)壓波定位公式判斷出油氣管道的長(zhǎng)度，并通過經(jīng)驗(yàn)值確定油氣泄漏的速度，在負(fù)壓波到達(dá)管道兩側(cè)壓力捕捉器使進(jìn)行精準(zhǔn)的測(cè)量，將油氣壓力設(shè)置在一個(gè)閥值范圍中，如果檢測(cè)出來兩側(cè)壓力值未處于這個(gè)范圍中，則壓力產(chǎn)生了異常變化，這樣在進(jìn)行時(shí)差的計(jì)算能有效對(duì)油氣管道泄漏的部分進(jìn)行精準(zhǔn)的定位。

3 自動(dòng)化儀表檢測(cè)中存在的問題

（1）自動(dòng)化儀表在進(jìn)行油氣管道泄漏中具有檢測(cè)精準(zhǔn)、檢測(cè)時(shí)間快的好處，但是自動(dòng)化儀表在進(jìn)行油氣管道泄漏檢測(cè)的過程中還存在著諸多問題。首先，從對(duì)油氣管道泄漏判定能力來看，自動(dòng)化儀表在進(jìn)行油氣管道泄漏檢測(cè)的過程中無法對(duì)油氣管道的其他問題及時(shí)感知，這些管道問題也會(huì)造成自動(dòng)化儀表停泵、閥門閉合以及汽油倒灌等問題的產(chǎn)生，會(huì)影響自動(dòng)化儀表在油氣管道泄漏檢測(cè)過程中的精準(zhǔn)判斷。嚴(yán)重的話還可能造成自動(dòng)化儀表的報(bào)警設(shè)備啟動(dòng)，但這種情況又不是油氣管道泄漏問題導(dǎo)致的，因此如何精準(zhǔn)識(shí)別自動(dòng)化儀表的報(bào)警原因是十分重要的。

（2）從泄漏定位方面判斷，如果油氣管道的油氣泄漏少或者泄漏速度慢，那么對(duì)于自動(dòng)化儀表來說是很難進(jìn)行精準(zhǔn)檢測(cè)的，因此在檢測(cè)過程中還要求檢測(cè)人員針對(duì)這種現(xiàn)象利用其他方式進(jìn)行檢測(cè)補(bǔ)償。

（3）油氣的流動(dòng)速度以及負(fù)壓波傳播過程中的速度誤差、管道壓力器材記得負(fù)壓波時(shí)間差、壓力幅度下降和壓力信號(hào)采集時(shí)間等重要問題都影響著自動(dòng)化儀表通過負(fù)壓波采集進(jìn)行油氣泄漏的精準(zhǔn)定位，并且當(dāng)油氣管道的中間發(fā)生泄漏時(shí)，自動(dòng)化儀表的反應(yīng)較為輕微。因此，自動(dòng)化儀表在油氣管道泄漏中的使用仍然有待改進(jìn)。

4 自動(dòng)化儀表在油氣管道泄漏檢測(cè)中的改正及仿真驗(yàn)證

4.1 自動(dòng)化儀表在油氣管道泄漏檢測(cè)中的改正

雖然自動(dòng)化儀表在針對(duì)油氣泄漏檢測(cè)過程中具有準(zhǔn)確性高、測(cè)試速度快等好處，但是由于管道其他問題的產(chǎn)生以及每個(gè)管道建造材質(zhì)的差異，時(shí)常會(huì)造成自動(dòng)化儀表測(cè)試不準(zhǔn)確現(xiàn)象的發(fā)生。因此，對(duì)于不同環(huán)境問題下自動(dòng)化儀表檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確而導(dǎo)致其報(bào)警問題的發(fā)生，可以利用流量平衡法進(jìn)行改善。通過在封閉的油氣管道內(nèi)使用等量的油氣輸入以及輸送方式，在管道的進(jìn)出口取用其瞬間的差值變化。利用管道進(jìn)出口差值變化的大小對(duì)管道泄漏問題進(jìn)行判斷，差值大則表明管道出現(xiàn)泄漏，差值小則表明管道處于正常運(yùn)行階段，針對(duì)進(jìn)出口差值可以進(jìn)行多次試驗(yàn)取得經(jīng)驗(yàn)值，方便日后對(duì)油氣管道泄漏問題進(jìn)行判斷。

4.2 自動(dòng)化儀表在油氣管道泄漏檢測(cè)中的仿真檢測(cè)

測(cè)試者可以利用石油管道的中壓管線數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)化儀表的油氣管道測(cè)試水平驗(yàn)證。通過對(duì)流量平衡的測(cè)量手段同自動(dòng)化儀表的融合測(cè)試來驗(yàn)證其對(duì)于油氣泄漏慢以及油氣管道中段油氣泄漏壓力較小的解決能力進(jìn)行多次檢測(cè)，以判斷這種方法是否適合對(duì)油氣泄漏中利用自動(dòng)化儀表無法解決的問題進(jìn)行改善。

5 油氣管道泄漏中自動(dòng)化儀表的維護(hù)與維修特點(diǎn)

5.1 自動(dòng)化儀表的日常維護(hù)

在油氣管道泄漏檢測(cè)的過程中，技術(shù)人員應(yīng)該對(duì)自動(dòng)化儀表進(jìn)行日常的維護(hù)與維修，確保其在油氣管道泄漏的檢測(cè)中能夠進(jìn)行精準(zhǔn)以及快速的測(cè)量。維修檢測(cè)人員應(yīng)該具有相關(guān)的職業(yè)素養(yǎng)，熟悉自動(dòng)化儀表的維護(hù)以及檢修工作。由于每個(gè)儀表的結(jié)構(gòu)造型、操作手段以及損傷情況都是不同的，因此需要維修人員具有較高的專業(yè)水準(zhǔn)，并保證不讓非專業(yè)人員參與到自動(dòng)化儀表的維修工作中。只有充分掌握自動(dòng)化儀表的維修手段，才能找出其問題所在并且促進(jìn)油氣管道泄漏檢測(cè)工作的正常運(yùn)行。

在進(jìn)行油氣管道泄漏檢測(cè)過程中，針對(duì)有問題的自動(dòng)化儀表，維修人員應(yīng)該進(jìn)行區(qū)域化的維修分類。因?yàn)槊糠N檢測(cè)活動(dòng)使用的自動(dòng)化儀表都不同，所以工作人員應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行地域以及工作性能的劃分，對(duì)癥下藥，針對(duì)不同的自動(dòng)化儀表問題選用不同的維修手段。在進(jìn)行普通油氣管道泄漏檢測(cè)自動(dòng)化儀表維修的時(shí)，可以將維修的時(shí)間延長(zhǎng)，但是在大型儀表的維修過程中，自動(dòng)化儀表維修的工作人員應(yīng)該進(jìn)行多方位、多層次以及多時(shí)間的檢查。針對(duì)自己在維修中遇到困難的部分，維修人員可以請(qǐng)求專家?guī)兔χ更c(diǎn)，確保其在日后油氣管道泄漏的檢測(cè)工作中能夠正常運(yùn)行。

雖然油氣管道檢測(cè)的自動(dòng)化儀表沒有自身的缺陷，但是由于長(zhǎng)時(shí)期的運(yùn)轉(zhuǎn)，所以其工作技能會(huì)受損。在初期使用時(shí)自動(dòng)化儀表內(nèi)部的零件磨損并不嚴(yán)重，但是如果修復(fù)不及時(shí)或者采用錯(cuò)誤的修復(fù)方式都會(huì)造成自動(dòng)化儀表的損傷，減少其使用壽命。因此，在對(duì)自動(dòng)化儀表檢測(cè)的使用過程，要加強(qiáng)對(duì)其的日常維護(hù)。地域的問題也會(huì)影響自動(dòng)化儀表在油氣管道檢測(cè)的使用，對(duì)于北方地區(qū)的維修與檢測(cè)人員來說，北方地區(qū)冬季的氣溫不高，很容易對(duì)自動(dòng)化儀表的檢測(cè)精準(zhǔn)程度造成影響，因此需要多頻次的對(duì)其進(jìn)行維護(hù)，并理清其產(chǎn)生損傷的原因，究竟是冰凍還是低溫。南方地區(qū)夏季多高溫天氣，也會(huì)對(duì)自動(dòng)化儀表造成一定的損傷，例如，高溫會(huì)導(dǎo)致自動(dòng)化儀表表面積溫過高，產(chǎn)生大量的熱量，如果散熱不及時(shí)，會(huì)對(duì)自動(dòng)化儀表造成嚴(yán)重?fù)p傷。因此對(duì)于自動(dòng)化儀表的檢測(cè)不應(yīng)該只注重區(qū)域性差異，還要注意季節(jié)溫度性差異，根據(jù)不同溫度下其產(chǎn)生的問題，針對(duì)性修復(fù)，確保其在油氣管道檢測(cè)的過程中順利使用，避免油氣管道泄漏中帶來的問題保護(hù)人民群眾財(cái)產(chǎn)及生命安全。

5.2 自動(dòng)化儀表的維護(hù)要點(diǎn)

由于自動(dòng)化儀表發(fā)生故障的原因差異，因此在確定其損傷原因之前，維修工作人員應(yīng)先切斷其電源，以免造成二次損傷以及產(chǎn)生其他問題。例如，電路短路問題產(chǎn)生時(shí)，若不及時(shí)切斷電源可能會(huì)引起電路著火，引爆油氣造成不可避免的損傷。在進(jìn)行維修工作之前，切斷自動(dòng)化儀表的電源也是維修人員保障自身安全的重要舉措，無論是什么原因?qū)е碌膬x表問題，工作人員都應(yīng)該穿好防護(hù)服，避免危險(xiǎn)情況的發(fā)生。確定是否為電路短路原因產(chǎn)生的儀表損害，維修人員可以通過對(duì)其外觀進(jìn)行觀察，確定其外觀是否有損害，并對(duì)其味道進(jìn)行檢測(cè)。確定是否有刺激性氣體產(chǎn)生，若此類現(xiàn)象都沒有發(fā)生，那么自動(dòng)化儀表檢測(cè)人員應(yīng)該關(guān)閉變壓器兩側(cè)的開關(guān)，保護(hù)儀表內(nèi)變壓器不受損傷，然后進(jìn)行維護(hù)。

在開展自動(dòng)化儀表檢測(cè)的過程中，維修人員應(yīng)該以保護(hù)自身安全為前提開展維修工作。此外，維修工作人員在關(guān)閉電源之后，在進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)，信號(hào)檢測(cè)是通過返回信號(hào)的方式對(duì)自動(dòng)化儀表進(jìn)行檢測(cè)。而且，檢查線路損傷對(duì)于長(zhǎng)期工作的自動(dòng)化儀表來說，損傷是很嚴(yán)重的，因此維修人員可以購(gòu)買多種零件做備用，在自動(dòng)化儀表零件損害時(shí)隨時(shí)替換。自動(dòng)化儀表維修的工作人員應(yīng)該將儀表中的工作程序以及工作內(nèi)容進(jìn)行備份，以免儀表損害造成的工作數(shù)據(jù)缺失。在對(duì)儀表程序進(jìn)行升級(jí)之前，維修工作人員應(yīng)該對(duì)領(lǐng)導(dǎo)請(qǐng)示，獲得批準(zhǔn)之后才可以進(jìn)行實(shí)際操作。對(duì)自動(dòng)化儀表程序進(jìn)行備份能夠在機(jī)器故障產(chǎn)生后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)恢復(fù)，有助于油氣化管道泄漏問題的有效管理，幫助相關(guān)工作人員對(duì)其問題進(jìn)行合理有效地改善。只有對(duì)自動(dòng)化儀表進(jìn)行有效、科學(xué)的維修工作，油氣管道的泄漏問題才能夠有效檢測(cè)及解決。

6 結(jié)束語

在油氣管道泄漏檢測(cè)工作中使用自動(dòng)化儀表的檢測(cè)手段能夠有效起到節(jié)約資金、提高檢測(cè)精準(zhǔn)度以及檢測(cè)反應(yīng)速度的目的。針對(duì)自動(dòng)化儀表在檢測(cè)油氣管道泄漏問題上的改善能力，有關(guān)部門應(yīng)該提高對(duì)其使用效率，爭(zhēng)取從根本上解決管道泄漏問題產(chǎn)生的可能性，減少管道泄漏問題帶來的安全隱患。油氣泄漏檢測(cè)工作一直是我國(guó)油氣公司面臨的重大問題之一，通過對(duì)自動(dòng)化儀表的使用，此類問題已經(jīng)妥善解決了，這種自動(dòng)化儀表工作方式能夠有效促進(jìn)我國(guó)對(duì)油氣管道問題的監(jiān)測(cè)，并且有效地提升油氣管道泄漏檢查的工作效率。

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