國內外輸油管道泄露檢測的方法

   管道泄漏是長輸管道平穩(wěn)運營的重要安全隱患。石油化工行業(yè)的輸送管道一旦發(fā)生泄漏事故, 將造成嚴重的環(huán)境污染和危險事故,同時也因輸送物料的大量泄漏帶來重大的經濟損失，近年來犯罪分子打孔盜油也成為管道泄漏的主要原因之一。據統(tǒng)計，自1998年以來在中國石油管道公司管轄的范圍內，累計發(fā)生打孔盜油盜氣案件將近300起。及時、迅速發(fā)現管道泄漏并準確判定泄漏點成為管線平穩(wěn)安全運行的當務之急。 

管道泄漏檢測和定位的主要方法 

1  人工巡線 

  人工巡線在國外石油公司也廣為應用。美國spectratek公司出一種航空測量與分析裝置。該裝置可裝在直升機上，對管道泄漏進行準確判斷。我國通常是雇傭農民巡線員沿管道來回巡查，雖與發(fā)達有較大差距，但針對我國國情來說，也是切合實際的。   

 2  管道內部檢測技術 

   通過對清管器應用磁通、超聲、錄像、渦流等技術提高了泄漏檢測的可靠性和靈敏度。管道和近海承包商協(xié)會IPLOCA宣布，迄今為止已出30多種智能清管器。智能清管器應用了大量新近出來的電子技術和計算機技術，可依靠計算機對檢測結果進行制圖。新型清管器在硬件方面裝備了傳感器、數據貯存和處理設備、電視和照相設備；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，而且可勘查管壁結蠟狀況，記錄管內壓力和溫度，檢測管壁金屬損失。如磁漏式清管器，通過*磁鐵來磁化管壁達到通量飽和密度。清管器在管道中流動時，管壁內外腐蝕、損傷和泄漏等部位會引起異常漏磁場，并且感應到清管器中的傳感器。管壁中的任何變化都會引起磁力線產生相應的變化?，F在，微處理機和有限元數值計算技術的發(fā)展使清管器對信號識別和處理的功能大大增強。但磁漏式清管器的輸出信號受管道壓力、使用環(huán)境的影響較大，傳感器的感應線圈僅對某種類型和尺寸的缺陷靈敏。一般來說這種清管器適合于金屬孔隙探測。其他智能清管器中，還有超聲波檢測清管器、內徑規(guī)清管器和核子源清管器等。    

3  管道外部動態(tài)檢測技術 

   隨著自動化儀表、計算機技術的深入發(fā)展，各種動態(tài)檢測技術也相繼出現，如：壓力點分析法、特性阻抗檢測法、互相關分析法、壓力波法、流量差監(jiān)測法、管道瞬變模型法等等。     

   壓力點分析法(PPA法)。PPA法可用于氣體、液體的多相流管道的檢測。當管線處于穩(wěn)定工況時，流體的壓力、速度和密度的分布是不隨時間變化的。當泵或壓縮機供給的能量變化時，上述參數是連續(xù)變化的。當管道發(fā)生泄漏后，液體將過渡至新的穩(wěn)態(tài)。過渡時間從幾分鐘到十幾分鐘不等，由動量和沖量定理確定。PPA法檢測流體從某一穩(wěn)態(tài)過渡到另一穩(wěn)態(tài)時管道內流體壓力、速度和密度的變化情況，來判斷是否包含有泄漏信號。但PPA法應用統(tǒng)計技術，需要大量的原始測量數據，并且無法對泄漏點進行定位 

    特性阻抗檢測法。由傳感器構成的檢漏系統(tǒng)可隨時檢測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脂作為絕緣材料。這種材料導電率、絕緣阻抗熱穩(wěn)定性好、不易燃燒、化學穩(wěn)定性好。當漏油滲入后，其阻抗降低，從而達到檢漏目的。 

    互相關分析法。設上、下兩站的傳感器接收到的信號分別為x(t)、y(t)。兩個隨機信號x(t)和y(t)有互相關函數Rxy(t)。如果x(t)和y(t)兩信號是同頻率的周期信號或包含有同頻率的周期成分，那么，即使ｔ趨近于無窮大，互相關函數也不收斂并會出現該頻率的周期成分。如果兩信號含有頻率不等的周期成分，則兩者不相關。    

   壓力波法。壓力波法是國內應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, 會產生一個高頻的振動噪聲,該噪聲以應力波的形式沿管壁傳播, 強度隨距離按指數規(guī)律衰減。在管道上安裝對泄漏噪聲敏感的傳感器, 通過分析管道應力波信號功率譜的變化, 即可檢測出流體的泄漏。   

   流量差監(jiān)測法。理論上，管道容量＝管道流進量－管道流出量＝常量。所以，測試上、下游的流量差，當其值超過某一閾值(常量＋△V)時，應立即報警。 此方法分為2種：一種僅測試上、下游的流量差；另一種則是在測試上、下游流量差的基礎上，引入補償變量，包括壓力、溫度的變化、管道容量的波動等。該方法的優(yōu)點是：在管道的壓力以及流速變化不大的情況下，也可以檢測出泄漏的存在。但是，它需要測量流量信號，而流量計的安裝和維修都很困難。另外，無法對泄漏點進行定位 

    瞬態(tài)流模擬法.該方法要建立管道的實時數學模型，其邊界條件由現場的監(jiān)控和數據采集(SCADA)系統(tǒng)提供。流體模型經常使用的方程有質量守恒、動量守恒、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，用來預測管道的狀態(tài)。當實際的測量值與模型的計算值之間的差異超過了某一閾值，說明有泄漏存在。 該方法不但定位，還可以確定泄漏發(fā)生的時間及泄漏量的大小。 瞬態(tài)模擬法的缺點則表現在：

    建模及計算的工作量都相當大；要求地知道輸入口和輸出口的流量、壓力和溫度值，以及中間測量點的壓力和溫度值，測量數據多，而且實際測量總會存在誤差和不確定性，造成較高的誤報警率；安裝費用和維護費用都很高。 

   溫度測試法 。該方法是通過測試緊鄰管道的環(huán)境溫度的變化來進行泄漏檢測和定位?；诖嗽淼募t外溫度記錄儀已經成功的應用在熱水管道的檢漏中。另外，傳感技術的進步使得溫度曲線在實際測試中變得方便實用，尤其是溫度感應電纜和光纖電纜的使用，大大改進了數據的可靠性。 

   溫度測試法的局限性則表現在 傳感器需要直接接觸管道進行安裝和測量；在傳感器安裝和復原的時候，易對管道造成損壞；  存在管壁溫度與管道水溫沒有直接關系的可能性；長時間地讀取數據(一般24h以上)時，測溫儀器極易損壞；設備費用高。