输油管道泄漏检测和定位技术及其虚拟仪器自动化系统研讨

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第一章绪论

1.1引言目前世界上大型油气管道已超过200万公里,管道运输已成为重要的运输形式之一。因为在输送气体、液体等散装物品方面所具有的独特优势,管道运输业在经济建设中发挥着越来越重要的作用,己成为现代工业和国民经济的命脉。我国直到1957年在克拉玛依油田的开发中才诞生了第一条长距离输油管道,此后各油田相继修建了一批输油、输气管道,这些输油输气管网为各地的经济发展提供了有力的支持,促进了国民经济的腾飞。进入90年代后,我国的输油管道建设有了新的突破,并又相继建成了一批长输管道。到2000年底,我国己拥有原油和天然气长输管道21,000公里,年输量超过1亿吨。然而,我国油品输送管线相当一部分已经步入衰老期,油气管道泄漏事故时有发生。如果能够及时发现泄漏,确定泄漏点,就能有效减轻泄漏事故造成的危害。在我国的各次泄漏事故中,除了自然腐蚀穿孔泄漏和外部机械撞击等因素外,人为打孔破坏管道的事故还占相当大的比例,造成了巨大的经济损失和环境污染。因此,根据我国特点的管道泄漏检测和泄漏定位已成为研究热点。现有的管道泄漏检测与定位系统的定位精度不高,且对于慢开阀门造成的泄漏不敏感,常常漏报,很难有效地打击不法分子的犯罪活动。这就要求管道泄漏检测与定位系统具有更高的灵敏度和准确性。

1.2管道泄漏检测与定位系统的要求建立管道泄漏检与定位测系统,及时准确报告泄漏事故的范围和程度,可以最大限度地减少经济损失和环境污染,及避免更大危险的发生。对一种泄漏检测方法优劣或一个泄漏检测与定位系统性能的评价,应从以下几个方面加以考虑.

1.3 01.灵敏性:系统能检测出管道泄漏的大小范围,主要是多小的泄漏量能够发出正确的报警提示;2.定位精度:发生泄漏时,系统对泄漏点位置确定的误差范围;3.检测时间:从泄漏开始到系统检测出泄漏所需要的时间;4.有效性:是否能连续检测整条管道;5.准确性:能够准确地检测出泄漏,因操作失误和设备故障等因素发出误报警的比率是否较低;6.适应能力:是指泄漏检测方法能否对不同的管道坏境,不同的输送介质及管道发生变化时,是否具有通用性;7.可维护性:是指系统运行时对操作者有多大要求,即当系统发生故障时,能否简单快速地进行维修.性价比:是指系统建设、运行及维护的花费与系统所能提供性能的比值。对管道泄漏检测方法的研究已有几十年的历史。但由于检测的复杂性,如管道输送介质的多样性,管道所处的环境(如地上、管沟、埋地、海底)的多样性,以及泄漏形式的多样性(渗漏、穿孔、断裂等),使得目前还没有一种通用的方法解决管道泄漏检测问题。

管道泄漏检测与定位的方法管道泄漏检测与定位技术,经历了人工巡检法[f4]、电缆检漏法[f5]、声学传感器法、探地雷达法、半渗透检测管法、探测求法、分布式光纤法f6-}l以及漏磁检测等直接检测技术,它们根据管道泄漏所产生的一些特征如介质的气味、管道的振动、泄漏介质对环境的影响等特性进行管道的泄漏检测,但是直接检测技术浪费大量的人力、物力、财力,而且有时不能及时发现泄漏。随着计算机技术,控制技术、信号处理技术,人工智能的发展,管道泄漏检测与定位技术主要集中在了基于信号处理的泄漏检测定位方法、基于模型的泄漏检测定位方法和基于人工智能的泄漏检测与定位方法等方面。基于信号处理的泄漏检测定位方法不需要建立管道复杂的定量模型,只需要根据管道工作的一些简单机理,对两端的压力传感器和流量传感器测得的压力信号和流量信号进行处理,实现泄漏检测定位。基于模型的泄漏定位方法根据管道的流体力学机理对管道的全部力学特性进行建模,通过模型获得管道上各点的温度、压力、流量等信息,通过算法模型分析处理数据,实现管道泄漏检测定位。而人工智能的出现为管道泄漏检测与定位注入了新的活力,目前人工智能尚在发展中。

1.3.1基于信号的管道泄漏检测方法基于信号处理的方法无需建立管道的数学模型,主要有:负压波法,压力梯度法,质量平衡法和统计决策法等.负压波法当管道某处突然发生泄漏时,在泄漏处将产生瞬态压力突降,形成一个负压波。该波以一定的:请记住我站域名速度自泄漏点向两端传播,经过若干时间后,分别传播到上下游,上下游压力传感器捕捉到特定的瞬态压力降的波形就可以进行泄漏判断,根据上下游压力传感器接收到此压力信号的时间差和负压波的传播速度就可以定位出泄漏点。