输油管线泄漏监测方案研究
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概要：检测技术在公安、消防、开采领域有着广泛的应用前景。本技术方案使用流量、温度补偿、负压波法的方式检测管线泄漏。本文论述了输油管线泄漏检测技术的发展现状、探讨常用输油管线泄漏检测技术的特点。
关键词 泄露检测；负压波法
【分类号】：TF046.6
盗油泄漏是影响输油管道安全运行的两个重要因数，是输油管道维护的重点对象，是造成重大经济损失的根源。所以盗油和泄漏检测技术是目前国内外研究的焦点，长期以来，管道运输业为维护油气管道的完整性和防止第三方破坏投入了巨大的人力和财力，但是管道保护的形势却显得日趋急迫。对此各级政府和社会各界也非常关注，从专项立法到具体防范、舆论宣传、专项治理等方面都做了大量的工作，然而专门针对油气管道的破坏、对输送介质的偷盗行为依然经常发生。目前这种局面的产生，在一定程度上是由于技术防范的滞后，我们不能在管道被破坏之前发现和检测到这种危害，而原有的检测技术大多只能在管道已破坏，输送介质已经损失的事后才能发现。这种事后检测技术属于 " 亡羊补牢 " ，不能避免损失的发生，因此可以说在管道的安防方面，管道运营商处于十分被动的地位。
一.输油管线泄漏技术的发展现状
在我国，尽管输油管道泄漏技术的起步较晚，可是发展速度却非常的快。我国从上个世纪80年代末开始研究液体管线泄漏检测等一系列的技术，取得了一定的成效与经验。在输油管线泄漏检测中应用硬件与软件相统一的技术，取代了以往单纯的人工沿管线进行检测的策略，使输油管线泄漏检测的灵敏度与准确度大大提高。近年来、随着科技的不断进步，以及不断更新各种各样的石油产品、使输油管道的自动化能力大大提高，输油管道泄漏检测的使用环境日益成熟、理论研究与实际应用也在进一步发展。
随着光通信技术的发展，光通信中的一些技术逐渐为传感领域中的应用提供了技术平台，基于光的传感技术就是其中之一。以光通信技术为基础的光纤传感器正成为传感器研究领域中的又一大热点。与传统的电传感器相比，光纤传感器在传感网络应用中具有非常明显的技术优势。
由于光纤对被感测信息用波长编码，而波长是一种绝对参量，它不受光源功率波动以及光纤弯曲等因素引起的系统损耗的影响，因而光纤传感器具有非常好的可靠性和稳定性。目前基于这一技术的应用已经普及到各个领域，如电子围栏，管道监控和光缆监控等。
二.输油管线泄漏检测
泄漏检测使用传统的流量、负压波法和温度补偿的方式，当输油管道发生泄漏时，泄漏处油质损失，泄漏处的压力突降，泄漏处周围的液体向泄漏处补充，管道内产生负压波动，根据声学原理，负压波将从泄漏点向上、下游传播，并以指数律衰减，逐渐归于平静，这种压降波动和正常压力波动大不一样，具有几乎垂直的前缘分析计算泄漏时产生的瞬时压力波到达上游、下游两端的时间差和管道内的压力波的传播速度可以计算出泄漏点的位置。
式中：
L 输油管线长度
X - 泄漏处离首端测点的距离
v - 负压波传播速度 （取决于液体弹性、密度、管道材质弹性等）
u - 管道内流体流动速度
t1 首端测点接收到负压波时间
t2 末端测点接收到负压波时间
我国原油通常具有高黏度、高含蜡和高凝点的特点，必需加热输送。由于管线传输距离长，散热明显，管线中温差大，可达10-20度左右，压力波波速受温度影响很大，所以需要修正。考虑液体弹性、密度和管材弹性等因数，压力波传播速度修正函数为：
式中：
K 液体的体积弹性系数
Q 液体的密度
E-管材的弹性模量
D-管道直径
e-管壁厚度
C1-管道约束条件有关的修正系数
管道在正常运行状态下，管道输入和输出流量应该相等，泄漏发生时必然产生流量差，上游泵站的流量增大，下游泵站的流量减少。但是由于管道本身的弹性及流体性质变化等多种因素影响，首末两端的流量变化有一个过渡过程，所以，这种方法精度不高，也不能确定泄漏点的位置。但通过流量不平衡判断和压力波结合使用，可以大大减少误报警。
三.系统组成
首末端各安装一套压力、流量和温度检测装置，和TCP/IP嵌入式控制器，利用现有的局域网络，首末端设备和防盗控制器均连接至中心控制室安装一台高配置工业计算机，计算机中安装一套检测分析软件，实时采集首末端压力、流量和温度数据，分析管线是否泄漏。系统结构图如下：
四.系统特点
系统实时性强，保证了数据的快速采集，便于精确分析
利用油田现有的局域网，系统联网成本低
首站和末站均不安装计算机，降低了系统成本
系统无需GPS校时，有一台控制计算机集中控制分析即可
系统防盗预警功能，系统防盗之前预警，给业主留有足够的时间来制止破坏行为的话，就会给管道运输业扭转当前被动局面，为减少损失带来希望。
系统防盗定位精确（光纤传感技术小于30米范围）
参考文献：
1.泄漏检测《国防科技工业无损检测人员资格鉴定与认证培训教材》编审委员会 机械工业出版社 2007.7
2.油气储运自动化 吴明 孙万富 周诗岽 编著 化学工业出版社 2006.2