基于负压波的直管泄漏检测技术介绍.doc

1 绪论 1.1 管道泄漏检测的背景意义 在当今能源缺失的大环境下，节约现有能源和开发科再生能源是国际各种能源组60000余千米。但是由于管道设备老化，地理条件的变化(如滑坡、地震等)以及人为原因，管道泄漏事故经常发生[1]。 管道一旦泄漏，不仅会带来因流体流失而造成的直接经济损失和对环境的污染，严重情况下，还可能发生爆炸和引起火灾，甚至造成人员伤亡。例如1993年委内瑞拉的一条天然气管道发生泄漏引起火灾，烧死51人[2]。管道输送石油产品的泄漏不仅造成宝贵自然资源的浪费、环境污染和影响油田的正常生产，危害工农业生产和人民生活，更重要的是，由于石油产品是易燃、易爆物品，甚至可能具有较强的腐蚀性，泄漏的石油产品还将直接威胁输油管道、设施的安全运行和人民生命财产，进而造成更大的间接损失和恶性事故。所以，及时、准确地发现管道输送石油产品的泄漏、泄漏位置和泄漏量具有重大意义。我国输油管道自动化水平的提高为管道泄漏检测技术的应用创造了条件，但目前所采集的数据仅服务于一些简单的应用，未能充分发挥自动控制系统的作用，因此，发展管道泄漏检测技术已成当务之急，对石油产品管道的调度、管理和维护以及充分发挥自动控制系统的作用具有重大和深远的影响。 1.2 管道泄漏检测和定位技术的研究现状 1.2.1 国内外研究现状 国外输油管道管理先进的国家，如美国、英国、法国等，自20世纪70年代以来，就在许多油气管道中安装了泄漏检测系统，效果显著。我国在80年代以来，数家单位相继开展了流体管道泄漏检测的研究工作，对流体的性质、流体的流动、传热及过程控制系统进行了实验和研究。虽然对管道泄漏检测和定位方法的研究已有几十年的历史，但由于管道输送介质的多样性、管道所处环境的多样性、泄漏形式的多样性及检测的复杂性，使得目前没有一种简单可靠、通用的方法解决管道泄漏检测和定位问题，特别是小流量的泄漏检测和泄漏点定位问题。所以，加强管道泄漏检测和定位技术的研究和应用，提高管道输送管理水平，减少经济损失和环境污染，具有重要的现实意义。 1.2.1.1 泄漏检测技术的发展趋势 国外在泄漏检测方面起步较早，已经形成了较为成熟的理论体系和专用技术，广泛使用在石油产品输送管道的泄漏检测中，而我国在这方面的起步较晚，所做的工作还非常有限。20世纪80年代，国内的研究成果是在城市供水、煤气管道或者在实验室内搭设的等温、随机干扰少、介质状态(水、煤气等)稳定的小型管道上实验基础上得出的，没有涉及实际的原油、成品油或天然气的集输或长输管道的情况。在实际工业管道的运行中存在大量复杂的问题，如工况的正常调节、输送介质形态随温降的连续变化等都是实验室中研究难以完全涵盖的。虽然目前国际上已有多种检测管道泄漏的方法，有多家公司提供管道泄漏检测方面的软件包，如ATMOSPIPE、ATS、LogicaSCADA)系统的管道检测软件包，但这些系统的价格一般在数百万美元，由此可见其引进费用极其昂贵。进入90年代以来，我国的一些科研小组在工业管道上进行了一定的研究工作，尤其针对于穿越沙漠、海底、沼泽等特殊环境下的输送管道，需要充分利用管道油品输送的流动特性，它是运用现代分析方法和控制理论，对所采集的管道运行数据进行处理，结合管道流体的流动规律，实现管道泄漏检测和定位，人们称这种方法为现代管道泄漏检测和定位技术。随着经济的快速发展，我国必将成为一个世界管道大国，对管道泄漏检测系统的要求也日益迫切，因而利用自动检测技术，研制开发一种适合我国管道状况的泄漏检测与定位系统，对于我国经济发展、提高安全生产效率将有重要意义。 此后，人们还尝试了各种新的方法和手段，以提高泄漏检测的灵敏度和更加准确地判断泄漏点位置，逐步建立起了现代管道泄漏检测定位的理论体系，填补可这方面的空白。通过研制和开发新型高效的管道泄漏检测系统来提高泄漏检测与定位的灵敏度、精确度和可靠性，管道泄漏检测技术有如下的发展趋势： (1)泄漏检测系统和SCADA系统的结合。SCADA系统不仅能为泄漏检测提供数据来源，而且能对管道的运行状况进行监控，是管道自动化的发展方向。由于单一的泄漏检测系统并不经济，因此将它集成到SCADA系统中，充分利用SCADA系统的功能，成为SCADA系统不可或缺的一部分。 (2)多泄漏点、管网泄漏检测与定位的研究。目前的管道泄漏检测和定位技术的研究多是事对单根官道上的单点泄漏进行的，而对于单点多泄漏、多管耦合的泄漏研究还少见。该方面的研究对解决管道实际运行状况具有更直接的现实意义。 (3)基于负压波的检测适合我国管道的泄漏检测。但是实际管道中的压力信号中混杂大量的噪声，主要来自于仪器仪表的测量噪音，输送过程中的随机噪声和外界干扰。噪声和干扰信号的幅度甚至可以讲泄漏引发的有用信号淹没。如果不能对原始压力信号进行有效的过滤，该泄