油气管道泄漏检测与定位技术研究
刘兵兵 于波
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刘兵兵 于波,. 油气管道泄漏检测与定位技术研究[J]. 中国科学研究,2024.5. DOI:10.12721/ccn.2024.157266.
摘要: 本研究旨在探讨油气管道泄漏检测与定位技术,以提高管道运行安全性。通过深入分析各种传感器和监测系统的应用,结合先进的数据处理技术,实现对管道系统的实时监测。本文分析基于超声波、压力检测和气体浓度等多参数的综合检测方法,优化提出一种高效的泄漏定位算法,能够准确、迅速地检测管道泄漏并精确定位,为管道事故的防范和应急处理提供了有力支持。
关键词: 油气管道;泄漏检测;定位原理;应急抢修
DOI:10.12721/ccn.2024.157266
基金资助:

引言:

油气管道的安全运行关系到社会经济和生态环境的稳定发展。然而,管道泄漏事故时有发生,严重威胁生命财产安全。为有效应对此类风险,本文着眼于油气管道泄漏检测与定位技术,旨在提高管道运行的安全性和可靠性。随着科技的不断发展,各种先进的传感器和监测系统得以广泛应用,为管道监测提供了更多可能性。通过深入研究多参数综合检测方法,本研究致力于提出一种全面而高效的泄漏定位算法。这一技术的成功应用将为油气管道安全管理提供创新性的解决方案,减少事故风险,保障社会安宁。

一、泄露检测与定位方法

泄漏检测与定位在长输管线中有着举足轻重的地位。目前所使用的方法:

生物方法、硬件方法和软件方法

生物法:这是一种传统的泄漏检测方法,主要是用人或经过训练的动物(狗)沿管线行走查看管道附件的异常情况、闻管道中释放出的气味、听声音等,这种方法直接准确,但实时性差,耗费大量的人力。

硬件法:主要有直观检测器、声学检测器、气体检测器、压力检测器等,直观检测器是利用温度传感器测定泄漏处的温度变化,如用沿管道铺设的多传感器电缆。声学检测器是当泄漏发生时流体流出管道会发出声音,声波按照管道内流体的物理性质决定的速度传播,声音检测器检测出这种波而发现泄漏。气体检测器则需使用便携式气体采样器沿管道行走,对泄漏的气体进行检测。压力检测器是是当泄漏发生时通过各监测基站压力值得变化进行检测。

软件方法:它采用由SCADA系统提供的流量、压力、温度等数据,通过流量或压力变化、质量或体积平衡、动力模型和压力点分析软件的方法检测泄漏。

在实际应用中一般采用的是软、硬件相结合的方法来实现泄漏检测与定位。

泄漏检测定位算法的理论基础:图片1.png 如图所示L点为泄漏点,由于液体的泄漏会在泄漏点出产生突然的压力突变。于是在此压力突变点产生一种特殊的超声波信号。此信号会在管道液体介质内以一定的速度向两方向迅速传播,很容易被传感器检测到,在根据系统的同步时间进行准确定位。此方法被称为负压波法具有很快的反应速度和很高的定位精度,能够及时检测出泄漏,防止泄漏事故扩大,成为国际上应用较多的泄漏检测方法之一。

负压波定位计算公式图片2.png,管长L可事先测得,而速度a可用经验值(按介质物性不同通常1000m/s-1200m/s),则定位的关键就是时间差的测定,即确定从泄漏时刻起负压波到达管道首、末端传感器的时刻Δt=tA-tB。

泄漏检测定位应注意的问题:

负压波捡漏技术通常将负压波在输气管道中的传播速度确定为一个常值,即认为负压波在输气管道中的传播速度一般为声波在输送气体介质中的传播速度,而实际运行的管线中该传播速度与气体介质的密度、压力、比热和管道的材质及传输介质的流速等均有关系。因此,进行定位时负压波的传播速度的选取,必然会带来一定的定位误差。

由于管线运行的环境不可避免的存在一些干扰,如电磁干扰、工况变化等因素。因此,由传感器采集到的信号附有大量的噪声,这使得精确识别工况突变点变得非常困难。而工况突变点的准确识别一方面决定了泄漏检测的灵敏度和可靠性,从而影响到定位的精度。

二、油、气管道的应急抢修操作技术

油、气管道的应急抢修操作技术是一项极为关键而复杂的工作,旨在迅速有效地处理管道事故,确保油气系统的正常运行。专业的检测设备在应急抢修操作中发挥着至关重要的作用。采用高精度的泄漏检测定位系统,可快速准确地定位管道泄漏点,为后续抢修提供明确的工作方向。

在实际抢修操作中,管道封堵技术是不可或缺的一环。利用专业的封堵工具和材料,能够迅速有效地堵住泄漏口,防止油、气外泄,降低事故的扩散风险。针对不同类型的管道,采用合适的封堵材料和方法,如高强度聚合物封堵剂、柔性卡具、对开式卡具、链式卡具等,确保抢修操作的高效性和持久性。抢修操作中的紧急防护措施也是至关重要的一部分。操作人员需佩戴符合标准的个人防护装备,包括防护服、手套、护目镜等,确保在有毒、有害气体泄漏的情况下,保护其身体安全。同时,建立紧急撤离和事故报警机制,保障人员能够在危险发生时及时有序地脱离事故现场。

在应急抢修操作中,通信技术的运用也起到了关键作用。采用先进的通信设备,如卫星通讯车、远程监控系统、无线对讲机等,可以实现现场抢修人员与上级指挥部、专家及抢修人员之间的及时沟通与协同,提高工作效率。通过实时数据传输,监测中心能够及时获取管道状态信息,为指挥决策提供科学依据。油、气管道的应急抢修操作技术是一门综合性的科学,它要求操作人员具备高超的技能和丰富的实践经验。通过合理利用先进的检测设备、封堵技术、防护措施和通信技术等手段,才能够确保在紧急情况下能够快速、安全、有效地应对管道事故,最大程度地减少损失。

结语:

综上所述,本文结合有效工作实践,分析了输气管道泄漏检测与定位的方法和基础原理,油气管道应急抢修技术。为进一步实现应用的有效性,需要对其技术进行完善,并要合理优化其技术发展,这样才能进一步与实际工作进行有效融合,不断提高检测与定位的精度,为油、气管道缩短抢险时间提供保障。

通过详细分析泄漏检测、封堵技术、防护措施和通信技术的应用,不仅深刻认识了其关键作用,还明白了危险品泄漏应急时科学的防护措施至关重要。

参考文献:

[1] 刘博.应急管理中的抢险技术研究[J].应急管理科学, 2019, 7(3): 45-56.

[2] 张强.油气管道事故应急抢修技术分析[J].工业技术创新, 2020, 4(2): 78-89.

[3] 王芳.抢修机具在应急救援中的应用与发展趋势[J].中国工程科学, 2021, 9(1): 112-125.

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