國(guó)內(nèi)外輸油管道泄露檢測(cè)的方法

   管道泄漏是長(zhǎng)輸管道平穩(wěn)運(yùn)營(yíng)的重要安全隱患。石油化工行業(yè)的輸送管道一旦發(fā)生泄漏事故, 將造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和危險(xiǎn)事故,同時(shí)也因輸送物料的大量泄漏帶來(lái)重大的經(jīng)濟(jì)損失，近年來(lái)犯罪分子打孔盜油也成為管道泄漏的主要原因之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，自1998年以來(lái)在中國(guó)石油管道公司管轄的范圍內(nèi)，累計(jì)發(fā)生打孔盜油盜氣案件將近300起。及時(shí)、迅速發(fā)現(xiàn)管道泄漏并準(zhǔn)確判定泄漏點(diǎn)成為管線平穩(wěn)安全運(yùn)行的當(dāng)務(wù)之急。 

管道泄漏檢測(cè)和定位的主要方法 

1  人工巡線 

  人工巡線在國(guó)外石油公司也廣為應(yīng)用。美國(guó)spectratek公司出一種航空測(cè)量與分析裝置。該裝置可裝在直升機(jī)上，對(duì)管道泄漏進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。我國(guó)通常是雇傭農(nóng)民巡線員沿管道來(lái)回巡查，雖與發(fā)達(dá)有較大差距，但針對(duì)我國(guó)國(guó)情來(lái)說(shuō)，也是切合實(shí)際的。   

 2  管道內(nèi)部檢測(cè)技術(shù) 

   通過(guò)對(duì)清管器應(yīng)用磁通、超聲、錄像、渦流等技術(shù)提高了泄漏檢測(cè)的可靠性和靈敏度。管道和近海承包商協(xié)會(huì)IPLOCA宣布，迄今為止已出30多種智能清管器。智能清管器應(yīng)用了大量新近出來(lái)的電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，可依靠計(jì)算機(jī)對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行制圖。新型清管器在硬件方面裝備了傳感器、數(shù)據(jù)貯存和處理設(shè)備、電視和照相設(shè)備；在軟件上配備了專門用于分析用的軟件包。此類清管器不僅可用于管道檢漏，而且可勘查管壁結(jié)蠟狀況，記錄管內(nèi)壓力和溫度，檢測(cè)管壁金屬損失。如磁漏式清管器，通過(guò)*磁鐵來(lái)磁化管壁達(dá)到通量飽和密度。清管器在管道中流動(dòng)時(shí)，管壁內(nèi)外腐蝕、損傷和泄漏等部位會(huì)引起異常漏磁場(chǎng)，并且感應(yīng)到清管器中的傳感器。管壁中的任何變化都會(huì)引起磁力線產(chǎn)生相應(yīng)的變化?，F(xiàn)在，微處理機(jī)和有限元數(shù)值計(jì)算技術(shù)的發(fā)展使清管器對(duì)信號(hào)識(shí)別和處理的功能大大增強(qiáng)。但磁漏式清管器的輸出信號(hào)受管道壓力、使用環(huán)境的影響較大，傳感器的感應(yīng)線圈僅對(duì)某種類型和尺寸的缺陷靈敏。一般來(lái)說(shuō)這種清管器適合于金屬孔隙探測(cè)。其他智能清管器中，還有超聲波檢測(cè)清管器、內(nèi)徑規(guī)清管器和核子源清管器等。    

3  管道外部動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù) 

   隨著自動(dòng)化儀表、計(jì)算機(jī)技術(shù)的深入發(fā)展，各種動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)也相繼出現(xiàn)，如：壓力點(diǎn)分析法、特性阻抗檢測(cè)法、互相關(guān)分析法、壓力波法、流量差監(jiān)測(cè)法、管道瞬變模型法等等。     

   壓力點(diǎn)分析法(PPA法)。PPA法可用于氣體、液體的多相流管道的檢測(cè)。當(dāng)管線處于穩(wěn)定工況時(shí)，流體的壓力、速度和密度的分布是不隨時(shí)間變化的。當(dāng)泵或壓縮機(jī)供給的能量變化時(shí)，上述參數(shù)是連續(xù)變化的。當(dāng)管道發(fā)生泄漏后，液體將過(guò)渡至新的穩(wěn)態(tài)。過(guò)渡時(shí)間從幾分鐘到十幾分鐘不等，由動(dòng)量和沖量定理確定。PPA法檢測(cè)流體從某一穩(wěn)態(tài)過(guò)渡到另一穩(wěn)態(tài)時(shí)管道內(nèi)流體壓力、速度和密度的變化情況，來(lái)判斷是否包含有泄漏信號(hào)。但PPA法應(yīng)用統(tǒng)計(jì)技術(shù)，需要大量的原始測(cè)量數(shù)據(jù)，并且無(wú)法對(duì)泄漏點(diǎn)進(jìn)行定位 

    特性阻抗檢測(cè)法。由傳感器構(gòu)成的檢漏系統(tǒng)可隨時(shí)檢測(cè)到管道微量原油的泄漏情況。傳感器采用多孔聚四氟乙烯樹(shù)脂作為絕緣材料。這種材料導(dǎo)電率、絕緣阻抗熱穩(wěn)定性好、不易燃燒、化學(xué)穩(wěn)定性好。當(dāng)漏油滲入后，其阻抗降低，從而達(dá)到檢漏目的。 

    互相關(guān)分析法。設(shè)上、下兩站的傳感器接收到的信號(hào)分別為x(t)、y(t)。兩個(gè)隨機(jī)信號(hào)x(t)和y(t)有互相關(guān)函數(shù)Rxy(t)。如果x(t)和y(t)兩信號(hào)是同頻率的周期信號(hào)或包含有同頻率的周期成分，那么，即使ｔ趨近于無(wú)窮大，互相關(guān)函數(shù)也不收斂并會(huì)出現(xiàn)該頻率的周期成分。如果兩信號(hào)含有頻率不等的周期成分，則兩者不相關(guān)。    

   壓力波法。壓力波法是國(guó)內(nèi)應(yīng)用比較普遍的檢漏方法。管線由于腐蝕、人為打孔原因破裂時(shí), 會(huì)產(chǎn)生一個(gè)高頻的振動(dòng)噪聲,該噪聲以應(yīng)力波的形式沿管壁傳播, 強(qiáng)度隨距離按指數(shù)規(guī)律衰減。在管道上安裝對(duì)泄漏噪聲敏感的傳感器, 通過(guò)分析管道應(yīng)力波信號(hào)功率譜的變化, 即可檢測(cè)出流體的泄漏。   

   流量差監(jiān)測(cè)法。理論上，管道容量＝管道流進(jìn)量－管道流出量＝常量。所以，測(cè)試上、下游的流量差，當(dāng)其值超過(guò)某一閾值(常量＋△V)時(shí)，應(yīng)立即報(bào)警。 此方法分為2種：一種僅測(cè)試上、下游的流量差；另一種則是在測(cè)試上、下游流量差的基礎(chǔ)上，引入補(bǔ)償變量，包括壓力、溫度的變化、管道容量的波動(dòng)等。該方法的優(yōu)點(diǎn)是：在管道的壓力以及流速變化不大的情況下，也可以檢測(cè)出泄漏的存在。但是，它需要測(cè)量流量信號(hào)，而流量計(jì)的安裝和維修都很困難。另外，無(wú)法對(duì)泄漏點(diǎn)進(jìn)行定位 

    瞬態(tài)流模擬法.該方法要建立管道的實(shí)時(shí)數(shù)學(xué)模型，其邊界條件由現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集(SCADA)系統(tǒng)提供。流體模型經(jīng)常使用的方程有質(zhì)量守恒、動(dòng)量守恒、能量守恒和流體狀態(tài)方程等。模型考慮多種變量，如流體速率、溫度、壓力、比重和黏度等的變化，用來(lái)預(yù)測(cè)管道的狀態(tài)。當(dāng)實(shí)際的測(cè)量值與模型的計(jì)算值之間的差異超過(guò)了某一閾值，說(shuō)明有泄漏存在。 該方法不但定位，還可以確定泄漏發(fā)生的時(shí)間及泄漏量的大小。 瞬態(tài)模擬法的缺點(diǎn)則表現(xiàn)在：

    建模及計(jì)算的工作量都相當(dāng)大；要求地知道輸入口和輸出口的流量、壓力和溫度值，以及中間測(cè)量點(diǎn)的壓力和溫度值，測(cè)量數(shù)據(jù)多，而且實(shí)際測(cè)量總會(huì)存在誤差和不確定性，造成較高的誤報(bào)警率；安裝費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用都很高。 

   溫度測(cè)試法 。該方法是通過(guò)測(cè)試緊鄰管道的環(huán)境溫度的變化來(lái)進(jìn)行泄漏檢測(cè)和定位?；诖嗽淼募t外溫度記錄儀已經(jīng)成功的應(yīng)用在熱水管道的檢漏中。另外，傳感技術(shù)的進(jìn)步使得溫度曲線在實(shí)際測(cè)試中變得方便實(shí)用，尤其是溫度感應(yīng)電纜和光纖電纜的使用，大大改進(jìn)了數(shù)據(jù)的可靠性。 

   溫度測(cè)試法的局限性則表現(xiàn)在 傳感器需要直接接觸管道進(jìn)行安裝和測(cè)量；在傳感器安裝和復(fù)原的時(shí)候，易對(duì)管道造成損壞；  存在管壁溫度與管道水溫沒(méi)有直接關(guān)系的可能性；長(zhǎng)時(shí)間地讀取數(shù)據(jù)(一般24h以上)時(shí)，測(cè)溫儀器極易損壞；設(shè)備費(fèi)用高。