油气管道泄漏检测中自动化仪表的应用

吕俊阳 袁育新 黄建华

[摘    要]随着我国经济不断发展，人们的生活水平越来越好，因此对于油气的需求量也逐渐加大，人民的生活中离不开对油气的使用。但是为了运送油气，输油管道承受着相当大的压力，因此其安全性能也备受关注。自动化仪表在检测油气管道泄漏问题上具有检测价格低、检测速度快、对泄漏问题判断精准、检测结果精准等特点，因此深受油气管道检测工作者的喜爱。文章针对油气管道泄漏问题检测和定位的原理以及自动化仪表在其检测过程中的应用进行了研究，并提出了自動化仪表在检测油气管道泄漏应用时应注意的问题，给出了自动化仪表维修的方法，希望能够促进其在油气管道泄漏检测问题上的发展。

[关键词]油气泄漏;管道检测;自动化仪表

[中图分类号]TE973.6 [文献标志码]A [文章编号]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 油气管道泄漏问题检测和定位原理

由于油气存在着密度较高的特点，因此在油气管道泄漏问题发生时，油气泄漏位置产生的物质损失会导致该区域内物质密度变小，造成管道泄漏部分压力减弱。虽然油气管道已经产生了泄漏，但是由于油气的流动连结性比较大，所以此时的油气泄漏问题很难发现。自动化仪表通过对高压油气向低压油气快速流动的这种负压波以及其压力差的检测，并通过信号分析法传导至PLC及其上机位，进行油气泄漏位置精准的定位。

2 自动化仪表在油气管道泄漏检测中的应用办法

2.1 模式识别法

模式识别法是通过对信息的识别处理进行油气管道泄漏的检测工作。模式识别法需要将负压波进行不同分段的识别，使用不同的基本原理形成相同的波形结构并与统一的负压波进行比对，通过对比其差别确定是否有油气管道泄漏现象的产生。

2.2 信号处理法

在利用信号处理法检查油气管道泄漏问题时，要求检测人员将压力以及油气流动数量的多少和相关的经验值进行比对，通过观察与经验值之间的变量进行油气泄漏问题的判断。虽然这种检测办法非常简单，但是需要对信号进行精准检测并将得到的信号进行去噪处理。

2.3 模型计算法

模型计算法是通过对比G（x）函数值的变化区别进行油气管道泄漏的判断工作，如果没有泄漏现象的产生，G（x）函数值不发生变化;假如油气管道泄漏，G（x）的函数值就会发生改变。

2.4 时差判断法

时差判断法需要检测人员利用负压波定位公式判断出油气管道的长度，并通过经验值确定油气泄漏的速度，在负压波到达管道两侧压力捕捉器使进行精准的测量，将油气压力设置在一个阀值范围中，如果检测出来两侧压力值未处于这个范围中，则压力产生了异常变化，这样在进行时差的计算能有效对油气管道泄漏的部分进行精准的定位。

3 自动化仪表检测中存在的问题

（1）自动化仪表在进行油气管道泄漏中具有检测精准、检测时间快的好处，但是自动化仪表在进行油气管道泄漏检测的过程中还存在着诸多问题。首先，从对油气管道泄漏判定能力来看，自动化仪表在进行油气管道泄漏检测的过程中无法对油气管道的其他问题及时感知，这些管道问题也会造成自动化仪表停泵、阀门闭合以及汽油倒灌等问题的产生，会影响自动化仪表在油气管道泄漏检测过程中的精准判断。严重的话还可能造成自动化仪表的报警设备启动，但这种情况又不是油气管道泄漏问题导致的，因此如何精准识别自动化仪表的报警原因是十分重要的。

（2）从泄漏定位方面判断，如果油气管道的油气泄漏少或者泄漏速度慢，那么对于自动化仪表来说是很难进行精准检测的，因此在检测过程中还要求检测人员针对这种现象利用其他方式进行检测补偿。

（3）油气的流动速度以及负压波传播过程中的速度误差、管道压力器材记得负压波时间差、压力幅度下降和压力信号采集时间等重要问题都影响着自动化仪表通过负压波采集进行油气泄漏的精准定位，并且当油气管道的中间发生泄漏时，自动化仪表的反应较为轻微。因此，自动化仪表在油气管道泄漏中的使用仍然有待改进。

4 自动化仪表在油气管道泄漏检测中的改正及仿真验证

4.1 自动化仪表在油气管道泄漏检测中的改正

虽然自动化仪表在针对油气泄漏检测过程中具有准确性高、测试速度快等好处，但是由于管道其他问题的产生以及每个管道建造材质的差异，时常会造成自动化仪表测试不准确现象的发生。因此，对于不同环境问题下自动化仪表检测结果不准确而导致其报警问题的发生，可以利用流量平衡法进行改善。通过在封闭的油气管道内使用等量的油气输入以及输送方式，在管道的进出口取用其瞬间的差值变化。利用管道进出口差值变化的大小对管道泄漏问题进行判断，差值大则表明管道出现泄漏，差值小则表明管道处于正常运行阶段，针对进出口差值可以进行多次试验取得经验值，方便日后对油气管道泄漏问题进行判断。

4.2 自动化仪表在油气管道泄漏检测中的仿真检测

测试者可以利用石油管道的中压管线数据进行自动化仪表的油气管道测试水平验证。通过对流量平衡的测量手段同自动化仪表的融合测试来验证其对于油气泄漏慢以及油气管道中段油气泄漏压力较小的解决能力进行多次检测，以判断这种方法是否适合对油气泄漏中利用自动化仪表无法解决的问题进行改善。

5 油气管道泄漏中自动化仪表的维护与维修特点

5.1 自动化仪表的日常维护

在油气管道泄漏检测的过程中，技术人员应该对自动化仪表进行日常的维护与维修，确保其在油气管道泄漏的检测中能够进行精准以及快速的测量。维修检测人员应该具有相关的职业素养，熟悉自动化仪表的维护以及检修工作。由于每个仪表的结构造型、操作手段以及损伤情况都是不同的，因此需要维修人员具有较高的专业水准，并保证不让非专业人员参与到自动化仪表的维修工作中。只有充分掌握自动化仪表的维修手段，才能找出其问题所在并且促进油气管道泄漏检测工作的正常运行。

在进行油气管道泄漏检测过程中，针对有问题的自动化仪表，维修人员应该进行区域化的维修分类。因为每种检测活动使用的自动化仪表都不同，所以工作人员应该对其进行地域以及工作性能的划分，对症下药，针对不同的自动化仪表问题选用不同的维修手段。在进行普通油气管道泄漏检测自动化仪表维修的时，可以将维修的时间延长，但是在大型仪表的维修过程中，自动化仪表维修的工作人员应该进行多方位、多层次以及多时间的检查。针对自己在维修中遇到困难的部分，维修人员可以请求专家帮忙指点，确保其在日后油气管道泄漏的检测工作中能够正常运行。

虽然油气管道检测的自动化仪表没有自身的缺陷，但是由于长时期的运转，所以其工作技能会受损。在初期使用时自动化仪表内部的零件磨损并不严重，但是如果修复不及时或者采用错误的修复方式都会造成自动化仪表的损伤，减少其使用寿命。因此，在对自动化仪表检测的使用过程，要加强对其的日常维护。地域的问题也会影响自动化仪表在油气管道检测的使用，对于北方地区的维修与检测人员来说，北方地区冬季的气温不高，很容易对自动化仪表的检测精准程度造成影响，因此需要多频次的对其进行维护，并理清其产生损伤的原因，究竟是冰冻还是低温。南方地区夏季多高温天气，也会对自动化仪表造成一定的损伤，例如，高温会导致自动化仪表表面积温过高，产生大量的热量，如果散热不及时，会对自动化仪表造成严重损伤。因此对于自动化仪表的检测不应该只注重区域性差异，还要注意季节温度性差异，根据不同温度下其产生的问题，针对性修复，确保其在油气管道检测的过程中顺利使用，避免油气管道泄漏中带来的问题保护人民群众财产及生命安全。

5.2 自动化仪表的维护要点

由于自动化仪表发生故障的原因差异，因此在确定其损伤原因之前，维修工作人员应先切断其电源，以免造成二次损伤以及产生其他问题。例如，电路短路问题产生时，若不及时切断电源可能会引起电路着火，引爆油气造成不可避免的损伤。在进行维修工作之前，切断自动化仪表的电源也是维修人员保障自身安全的重要举措，无论是什么原因导致的仪表问题，工作人员都应该穿好防护服，避免危险情况的发生。确定是否为电路短路原因产生的仪表损害，维修人员可以通过对其外观进行观察，确定其外观是否有损害，并对其味道进行检测。确定是否有刺激性气体产生，若此类现象都没有发生，那么自动化仪表检测人员应该关闭变压器两侧的开关，保护仪表内变压器不受损伤，然后进行维护。

在开展自动化仪表检测的过程中，维修人员应该以保护自身安全为前提开展维修工作。此外，维修工作人员在关闭电源之后，在进行信号检测，信号检测是通过返回信号的方式对自动化仪表进行检测。而且，检查线路损伤对于长期工作的自动化仪表来说，损伤是很严重的，因此维修人员可以购买多种零件做备用，在自动化仪表零件损害时随时替换。自动化仪表维修的工作人员应该将仪表中的工作程序以及工作内容进行备份，以免仪表损害造成的工作数据缺失。在对仪表程序进行升级之前，维修工作人员应该对领导请示，获得批准之后才可以进行实际操作。对自动化仪表程序进行备份能够在机器故障产生后对数据进行及时恢复，有助于油气化管道泄漏问题的有效管理，帮助相关工作人员对其问题进行合理有效地改善。只有对自动化仪表进行有效、科学的维修工作，油气管道的泄漏问题才能够有效检测及解决。

6 结束语

在油气管道泄漏检测工作中使用自动化仪表的检測手段能够有效起到节约资金、提高检测精准度以及检测反应速度的目的。针对自动化仪表在检测油气管道泄漏问题上的改善能力，有关部门应该提高对其使用效率，争取从根本上解决管道泄漏问题产生的可能性，减少管道泄漏问题带来的安全隐患。油气泄漏检测工作一直是我国油气公司面临的重大问题之一，通过对自动化仪表的使用，此类问题已经妥善解决了，这种自动化仪表工作方式能够有效促进我国对油气管道问题的监测，并且有效地提升油气管道泄漏检查的工作效率。

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