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基于光纤声波传感器的管道泄漏监测技术研究

基于光纤声波传感器的管道泄漏监测技术研究

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王洪超，马云宾，李淑娟,赵庆超，赵峰

〔1.国家管网集团科学技术研究总院分公司，天津300450；

2.齐鲁工业大学（山东省科学院）激光研究所，山东济南250103〕

[摘要]天然气已经成为我国主要的清洁能源之一，其运输和储存存在着一定的安全风险，管道的

安全监测技术研究便成为了一个迫切需要解决的问题。本文提出了基于光纤激光器管内声压传感的管道

泄漏监测技术，设计了适应于天然气管道检测的光纤激光声波传感器。采用液柱声场实验验证了8000Hz

以下范围内，光纤激光器管内声波传感器的灵敏度约为80dBrepm/MPa，并设计了管道泄漏实验，采

用次声波频谱能量法不仅实现了管道泄漏监测，而且完成了2种不同孔径泄漏量的识别。

[关键词]光纤传感；光纤干涉仪；光纤激光声波传感器

[中图分类号]TU992[文献标识码]A[文章编号]1006-7523（2024）05-0040-06

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2024.05.007

用统计法、负压波检测法、声波法和光纤法等[5,6]。

引言

灵敏度较高的电缆法，智能清管器检测设备价格

天然气成为环境污染最小、安全的洁净燃料，较高，并且无法大规模布置，不适于长输管道，

在世界各地获得广泛的使用[1]。输气管道由于线电缆受污染需要频繁更换，从而成本过高[7]；负

路较长且途经环境较为复杂，在运行过程中避免压波法、流量平衡法等方法受环境干扰影响较大，

不了会出现裂纹或腐蚀等问题，从而引起泄漏发存在灵敏度低、误报率较高的问题；基于支持向

生。泄漏会造成能源浪费和环境污染，甚至引起量机和神经元网络算法的检测方法，提高了灵敏

安全事故，造成设备损坏、危及人员安全等重大度，但操作复杂，模型也复杂，降低了现场的实

问题。所以，在天然气长输管道运行过程中，需用性[8]。由于气体本身具有可压缩的性质，在油

要对其进行定期或实时检测，及时发现泄漏等问管道已经应用的一些成熟的检测方法用于天然气

[2~4]管道没有明显的效果。声波法是一种比较有效的

题，确保输气管道的安全运行。

众多学者针对管道泄漏开展过相关研究，目管道泄漏检测方法，在次声波频段，由于次声频

前可用来检测管道泄漏的方法有模型法、电缆法、率低波长较长传播距离远，特别适合长输气管道

智能清管器质量/体积平衡法、统计决策法、应的监测[9]。目前输油、输气管道多采用传统电容

[投稿日期]2024-08-16

[项目来源]国家石油天然气管网集团有限公司课题“油气管道线路及站场感知技术研究”（WZXGL202106）。

[作者简介]王洪超（1982—），男，硕士，国家管网集团科学技术研究总院分公司，高级工程师；马云宾（1984—）男，硕士，

国家管网集团科学技术研究总院分公司，高级工程师；李淑娟（1980—），女，硕士，齐鲁工业大学（山东省科学院）激光

研究所，副研究员；赵庆超（1989—），男，硕士，齐鲁工业大学（山东省科学院）激光研究所，副研究员；赵峰（1977—），

男，齐鲁工业大学（山东省科学院）激光研究所，高级工程师。

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山东工业技术2024年第