输油管道泄漏监测探讨

李保平，潘世豪，秦孝康

（1. 中国石化管道公司 聊城输油处 河南省南阳市473000；2.郑州大学 化工与能源学院 河南省平顶山市467000；3.郑州大学 机械工程学院 河南省安阳市455000）

1、输油管道监测现状

作为第五大运输业的管道运输在各国石油化工行业的油气运输中得到了广泛应用， 而相应的输油管道泄漏监测技术在也受到了广泛的重视。 西方发达国家的管道输送与管道泄漏监测起步早、发展快，我国与发达国家相比，管道运输起步较晚，自动化管理水平较低,运行监测系统不够完善,与此同时，我国供油网络管道绵长，许多为无人区,如管道受破坏,进行修复将花费大量人力物力,如未及时发现,将造成重大财产损失，并且会对环境造成污染。 因此,输油管道泄漏监测系统的研究不可忽视。

2、管道监测技术分类

国内外管道泄漏监测的主要方法有压力梯度法、 负压力波法、音波法、超声波检测法、光纤传感、瞬变流法、统计分析法等方法。 这些方法的适用场合和特点各不相同,依据其测量手段的不同,可以将其分为三类：生物方法、硬件方法和软件方法。

2.1、生物方法

生物检测也称直观检测,是传统的泄漏检测方法,主要是在管道的输送介质中添加硫化物类臭味剂如四氢噻吩等,利用人或经过训练的动物(狗)沿管线分段巡视，闻管道中释放出的气味或听异常声响等。 这种方法简单易行、直接准确,但灵敏度低、实时性差、耗费大量人力。

2.2、硬件方法

2.2.1 温度检测器

该方法利用温度传感器测定管线各处的温度变化。 如将多传感器电缆铺设在管线的附近， 油气泄漏时将影响周围土壤温度，通过采样各处温度变化并对比归纳确知各处油气泄露与否。

2.2.2 声学检测器

其原理是当管道某处发生泄漏时，该处局部流体密度减小，瞬态压力突降，形成一个负压波。 同时，油品外泄与管壁摩擦，产生宽频带声波信号。该负压波和音波信号向管道两端传播。经若干时间上下游压力传感器捕捉到特定的瞬态压力波形， 然后结合信号分析、小波变换、模式识别等技术即可实现泄漏判断。 根据上下游压力传感器接收到压力信号的时间差， 由负压波在介质中的传播速度就可以确定泄漏点。 该方法的定位准确度取决于各站点计算机系统时钟的一致程度。

美国休斯顿声学系统公司(ASI)是声学检测技术在管道领域的应用先驱，其声学检漏产品波敏系统(wavealert),以实时管道监控为特色， 缺点是受检测范围的限制必须沿管道安装很多声音传感器。

2.2.3 光纤检测器

该方法以光通信技术和信号处理技术为依托， 为一种新型传感器技术，或将成为未来油气管道安全监测的主要发展方向。较早运用干涉式分布光纤传感技术的是澳大利亚的FFT 公司。干涉式光纤传感技术采用普通通信光缆作为传感原件， 利用光纤长度、 折射率等特性易受温度、 压力或振动等因素影响的特性。 通过分析光纤中光的改变得知物理场的变化,这样就实现了隐蔽、实时、可精确定位管道检测。 FFT 的监测技术能够在外界对管道造成破坏之前预测告警，争取一定的防范时间，这给扭转当前管道泄漏监测的被动局面带来了希望。

2.2.4 气体检测器

原理是通过检测有无可燃性气体来确定是否发生了油气泄漏， 一般使用基于接触燃烧热原理的便携式气体采样器沿管道行走对空气进行检测。 其检测仪器主要有火焰电离子检测器和可燃性气体检测器。 该方法灵敏度高、不易受影响、定位准确，但无法实现长距离连续检测，而且设备费用昂贵，通常作为辅助手段来使用。

2.3、软件方法

采用由数据采集与监控(SCADA)系统提供的流量、压力、温度等数据，通过对这些参数的跟踪测量，利用动力模型和压力点分析软件来检测泄漏。 此方法的先驱为壳牌公司的专利产品ATMOS Pipe 管道泄漏监测系统。 ATMOS Pipe 通过对流体的流量、压力等参数的测量，利用模式识别及统计分析技术，运用软件计算管道是否泄漏、 位置和大小。 基于软件方法的ATMOS Pipe 系统具有灵敏度高，可靠性高，经济安全，易于安装维护等优势。

3、管道检测的发展

目前来说上述方法对人工依赖性仍很高， 很多处于自然环境恶劣、 交通不便地区的站场仍无法设计成完全无人或者少人值守的自动操作方式，这给企业增加很大的运行成本。

在网络化，数字化的大趋势下，以网络为依托，以数字处理技术为核心，综合利用光电液压等传感器、数字化图像处理、嵌入式计算机系统、数据传输网络、自动控制和人工智能等技术对石油管道进行自动化数字化的监测将会使管道监测更加准确有效。 在这种自动化监测模式下，沿输油管道设立中心站、远程子站和泵站即可。 子站或泵站利用RTU 作为远端检测控制单元装置，对现场的物理信号及设备的运行状态进行监控，通过网络与中心站实现通信。 中心站进行信息汇总和数据处理，管理人员可以进行记录查询、视频监控等操作，真正做到了远程、实时、集中、全面的掌握。

4、结束语

随着对石油需求不断增加， 我们应积极采用经济有效的管道泄漏监测技术，及时发现泄漏，迅速采取措施，将事故的发生机会降到最低， 将事故的损失降到最低， 为我国经济的稳健发展，社会的稳定做出贡献。

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