泄漏检测系统在长输原油管道中的应用分析

史瑶华

摘 要 本文介绍管道泄漏检测的几种常见方法，主要说明了负压波法泄漏检测系统的定位原理;分析了管道公司主要的两种泄漏检测系统结构，并结合应用泄漏实例说明定位方法，总结得出两种提高泄漏检测系统灵敏度和定位精确度的方法。

关键词 管道泄漏检测;泄漏检测系统;负压波法

1泄漏检测的主要方法及评价

1.1 负压波法

如果管道某处发生泄漏，泄漏处压力会立即下降。管道内会形成一个低于管道内部压力的低密度纵波，这种纵波被统称叫作负压波。产生的负压波从泄漏点向管道两端传播，其传播速度与介质物性等因素有关。通常上下游站均安装压力传感器，我们利用检测得到的上下站收到负压波信号的时间差和传播速度计算泄漏点的位置。负压波法主要适用于管道发生爆破性泄漏或者较大泄漏的情况。

1.2 压力点分析法

正常运行的管道，压力及各项参数均会保持稳定状态。泄漏一旦发生，会破坏此前的稳定状态，并会过渡到新的稳态。这一过程中管道中的压强会随之发生变化，并将变化的信号传播至沿线各点。压力传感器检测到的信号通常使用统计法进行分析。根据信号值画出压力曲线的变化趋势，与管道正常状态的曲线趋势做比较，从而确定是否发生泄漏。这种方法的缺点是需要在管道上安装多个传感器。

1.3 流量平衡法

可以利用进出管道的流量数据是否平衡来判断管道是否发生泄漏，但无法判断泄漏点的具体位置。管道首末站一般均装有流量计量设备，由于计量原理不同，误差差别较大。流体的流量与其性质及温度、压力有关，且泄漏流量相对于管道输送量较小，所以精度较低，误报较多，一般与其他方法配合使用。

2负压波原理及定位方法

负压波法灵敏度较高，定位精度较好，且易于维护，在密闭输油管道上的应用已经达到了较高的水平。该方法是基于处理分析从管段两端压力传感器检测到的包含泄漏信息的负压波数据来检测泄漏的发生，并利用泄漏产生的负压波传播到管道两端的时间差计算出泄漏点具体位置。

3管道公司泄漏检测系统概况

目前公司在用的管线泄漏检测系统主要采用负压波法，根据数据采集方式的不同，负压波法又分为两种方式：基于SCADA系统方式、独立采集方式。

3.1 基于SCADA系统的泄漏检测

此种方案各站不放置计算机子站，调控中心放置一台泄漏检测服務器，借助于SCADA系统，通过OPC接口与各站PLC或远控阀室RTU连接，获取现场数据，如：压力、温度、瞬时流量等。各站根据实际需要在压力变送器输出到PLC或RTU的输入端之间加装信号调理器，对压力信号进行预处理，提供有用信号。

3.2 独立与SCADA系统的泄漏检测

此种方案各站放置数据采集子站下位机，负责采集站场的负压波数据，将数据上传至泄漏检测系统中心站上位机。泄漏检测中心站上位机接收子站下位机上传过来的数据包并存盘，并对子站数据进行处理，实时监测管道运行情况，发现泄漏并定位泄漏点位置，同时发出声光报警。

3.3 基于SCADA系统采集和独立采集两种方式的比较

比较两种方式，独立采集的系统有以下四点优势：①数据独立采集，不依赖SCADA系统，稳定性较好。②采样率高，数据采样准确稳定，信号质量好。③泄漏检测准确，响应快，能够检测到更小泄漏量的泄漏事件。④定位精度更高且误报率较低。总体来说，因为独立采集系统的信号质量更好，系统的整体性能都要优于基于SCADA系统采集的方式。

4系统优化措施

4.1 加密采样点

上下站压力采集点间距较大，负压波传播到监测点时已衰减严重，过程中受噪声干扰情况较为普遍。缓慢泄漏、开式流程等负压波法无法及时报警、准确定位工况，无法解决报警灵敏度和误报率之间的矛盾，难以准确定位。解决此难点的最有效方法，就是加密管段压力采集，即利用阀室等条件增加泄漏检测系统取压点。

4.2 波速反算

波速的计算公式为：

从公式（1）可以看出，波速与多个因素有关，可以看出波速对定位的精确度很有影响。原油管道压力波传播速度约为 1000～1200m/s，鲁宁线预估波速为1150m/s。通过积累泄漏点的真实定位数据或者是站内有工艺操作时的数据进行反算波速，从而逐步改善泄漏检测系统的定位精度。已知站间里程、现场实际的泄漏位置、时间差值，带入公式（1），反算波速公式为：

小结：利用波速反算的方法有助于提高泄漏检测系统的定位精确度。

4.3 动态阈值

阈值是指压力变化的绝对值与当前实际压力的比值，压力变化到达设定阈值时，系统报警。仪长线、华北管网、日仪线、鲁宁线等管线出站压力的报警阈值设定为0.005，进站压力的报警阈值设定为0.02，由于工艺要求不同，管线的运行方式也有变化。以鲁宁线邹城至滕州为例，由于运行工况不同，邹城站实际出站压力范围在（2～3.6）MP，邹城出站压力阈值为0.005。计算得出：

当邹城站出站压力=2 MP，泄漏检测系统检测并报警的压力下降绝对值为0.01 MP。

当邹城站出站压力=3.6 MP，泄漏检测系统检测并报警的压力下降绝对值为0.018 MP。

结论：检测并报警的压力下降绝对值会随着采集点实际数据变大而变大。

改进方法：引入阈值动态概念，即阈值随着实际压力变化而变化，使泄漏检测系统能够检测下降并报警的绝对值约等于A。参数A随着误报警和灵敏度的制约关系，经过实际测试后调整。

小结：利于动态阈值概念有助于提高泄漏检测系统的灵敏度[1]。

5结束语

泄漏检测系统可有效地预防因为原油泄漏引起的原油管道安全事故，大大地降低企业的经济损失，减少企业的不良负面影响，保障调度平稳运行，具有良好的经济效益和社会效应。常见的泄漏检测方法中基于负压波法的泄漏检测系统综合指标较好。文中提到的三种系统优化方法来源于日常使用中的心得体会，若有不足之处，请大家多批评指正。

参考文献

[1] 张欣.基于负压波法的输油管道泄漏检测技术研究[D].武汉：武汉理工大学，2018.