無線通信技術(shù)在無人值守站中的應(yīng)用

曹元偉

摘要：目前，我國現(xiàn)存大批已運(yùn)行多年的老油氣管線，埋在環(huán)境復(fù)雜的地下并長期遭受金屬腐蝕，特別是埋于地下的長輸油氣管道因?yàn)殡[蔽性高、跨越距離遠(yuǎn)等因素，導(dǎo)致發(fā)生泄漏事故時(shí)泄漏點(diǎn)不易被發(fā)現(xiàn)。管道泄漏目標(biāo)點(diǎn)的及時(shí)有效定位，提高了維搶修人員的工作效率，縮短了其到達(dá)事故地點(diǎn)的時(shí)間，減少了企業(yè)的直接經(jīng)濟(jì)損失并降低了泄漏事故對(duì)周邊環(huán)境的進(jìn)一步破壞。

關(guān)鍵詞：報(bào)警功能;信息誤報(bào)率;油氣管道;地理信息系統(tǒng);

石油與天然氣對(duì)民眾生活的穩(wěn)定和現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的發(fā)展均具有重大的影響。如何安全可靠地運(yùn)輸石油與天然氣是石油天然氣物流發(fā)展的首要問題，油氣管道為輸送大批量石油與天然氣基本方式之一。油氣管道輸送石油與天然氣優(yōu)勢不僅體現(xiàn)在運(yùn)輸成本低、占用空間小、運(yùn)輸量大并且可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，因此成為油氣輸送較為有效的方式。全球油氣管道的建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入了快步伐、大規(guī)模和高水平的時(shí)代，國外油氣管道的建設(shè)為國際能源市場的進(jìn)一步發(fā)展提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

一.無人值守站點(diǎn)間管道泄漏危害

原油輸送管道是油田生產(chǎn)的生命線，由于化學(xué)腐蝕造成管道穿孔以及人為破壞原因，將會(huì)導(dǎo)致原油漏失、環(huán)境污染等一系列不良后果，巡線、停產(chǎn)、搶險(xiǎn)、補(bǔ)漏，需動(dòng)用大量人力物力，花費(fèi)大量時(shí)間，其經(jīng)濟(jì)損失非常巨大。輸油管道泄漏是管道運(yùn)行中的主要故障及常見問題。在輸油管道正常運(yùn)行過程中，管道泄漏事故時(shí)有發(fā)生。給安全生產(chǎn)造成極大的影響的同時(shí)，也造成環(huán)境污染的。因此，管道泄漏在線監(jiān)測成為目前輸油管道安全生產(chǎn)的有效方式和手段?？梢詫?shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、故障判斷、精準(zhǔn)定位等，確保輸油管線的安全運(yùn)行。對(duì)輸油管道的安全生產(chǎn)及效能管理具有重要的意義。輸油管線是油田的生命線，一旦發(fā)生泄漏，會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。這些輸油管道常年連續(xù)運(yùn)行，受內(nèi)外腐蝕、打孔盜油、第三方施工破壞和地質(zhì)災(zāi)害影響，隨時(shí)有可能造成管道破損泄漏，已成為油田生產(chǎn)極大的安全隱患。按照油田公司建成智能油田的要求，需要配套建設(shè)輸油管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)，也是智能化油田建設(shè)中的重要組成部分。

二.管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)方法分析研究

管道泄漏在線監(jiān)測系統(tǒng)主要采用“負(fù)壓波+流量平衡法”兩種方法實(shí)現(xiàn)泄漏監(jiān)測報(bào)警。泄漏點(diǎn)定位主要靠負(fù)壓波檢測。當(dāng)輸油管道上某處突然發(fā)生泄漏時(shí)，在泄漏處將產(chǎn)生壓力下降，管道內(nèi)的負(fù)壓波動(dòng)將按照一定的速度向泄漏點(diǎn)兩端傳播，測量兩端壓力傳感器測得的實(shí)時(shí)值進(jìn)行采集并記錄，顯示壓力突降形成的波形曲線，監(jiān)控軟件根據(jù)設(shè)定值進(jìn)行分析診斷，從而分析找出泄漏點(diǎn)。

1.質(zhì)量流量平衡法監(jiān)控管道泄漏

對(duì)于一條分批輸送一種或多種石油產(chǎn)品的完整管道，在一段時(shí)間內(nèi)，測量的流入質(zhì)量可能不等于測得的流出質(zhì)量。這種差異歸因于流量測量誤差和管道中流體物質(zhì)余量。管道入口流量和出口流量可用質(zhì)量流量計(jì)或其它流量計(jì)測量，測量管道的壓力、溫度及通過已知的管道參數(shù)計(jì)算得到管道內(nèi)所存有液體介質(zhì)質(zhì)量變化最大值ΔQ，如果ΔQ大于設(shè)定閾值（用戶設(shè)定），系統(tǒng)發(fā)出泄漏報(bào)警。

流量計(jì)是一種非常成熟的計(jì)量儀表，有很高的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，發(fā)生誤報(bào)的情況少，但質(zhì)量平衡法對(duì)于實(shí)現(xiàn)泄漏定位功能很難，并且檢測運(yùn)行狀況不斷變化的管道和泄漏量少的情況時(shí)，檢測誤差會(huì)較大，很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)泄漏，就需要與負(fù)壓法、聲波法配合使用。

2.負(fù)壓波法監(jiān)控管道泄漏

在泄漏發(fā)生時(shí)，泄漏處立即產(chǎn)生因流體物質(zhì)損失而引起的局部液體減少，從而出現(xiàn)瞬時(shí)壓力降低和速度差，該壓力降通過管線和流體介質(zhì)向泄漏點(diǎn)的上下游以聲速傳播。當(dāng)以泄漏前的壓力作為參考標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，泄漏時(shí)產(chǎn)生的減壓波就稱為負(fù)壓波。

負(fù)壓波檢漏法不需要數(shù)學(xué)模型，計(jì)算量小，適用于發(fā)生快速、泄漏量較大（相對(duì)于聲波法）的突發(fā)性泄漏的場合;也可用于泄漏量大、緩慢泄漏的場合。負(fù)壓波法是目前國際上應(yīng)用較多的管線泄漏檢測和漏點(diǎn)定位方法。為了消除管道上調(diào)泵、調(diào)閥、調(diào)壓等對(duì)管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)的干擾，聲波管道泄漏檢測技術(shù)中還增加了系統(tǒng)抗干擾技術(shù)，該技術(shù)采用短間距安裝雙傳感器技術(shù)，理想情況下，對(duì)應(yīng)兩只傳感器安裝間距為<5m。

三.結(jié)論

綜合采用質(zhì)量流量—負(fù)壓波綜合分析法及雙壓力傳感器延時(shí)消噪法減少系統(tǒng)誤報(bào)率，不同的傳感器對(duì)信號(hào)的響應(yīng)時(shí)間存在差別，響應(yīng)時(shí)間的差別會(huì)對(duì)定位帶來誤差，對(duì)傳感器響應(yīng)時(shí)間校正來提高時(shí)間差的計(jì)量精度。對(duì)壓力流量數(shù)據(jù)進(jìn)行小波變化消噪處理及重構(gòu)，提高負(fù)壓力波信號(hào)的捕捉精度，從而提高時(shí)間差的計(jì)算精度，對(duì)液體彈性體積系數(shù)和密度的溫度矯正提高負(fù)壓波波速的計(jì)算精度。

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