管道監(jiān)測系統(tǒng)的原理及應(yīng)用

李佳蓓 何傳健 韓錚錚 任俊俊（長慶油田分公司第十一采油廠，陜西 西安 710000）

管道監(jiān)測系統(tǒng)的原理及應(yīng)用

李佳蓓 何傳健 韓錚錚 任俊俊（長慶油田分公司第十一采油廠，陜西 西安 710000）

集輸管線是原油生產(chǎn)的生命線，自然破壞和人為破壞等會造成管線泄漏，不僅造成油品漏失，還會造成環(huán)境污染等一系列不良后果。采用管線監(jiān)測技術(shù)對輸油管線進(jìn)行實時監(jiān)控，并且能夠在發(fā)生泄漏后及時精確的確定泄漏位置，能夠?qū)p失減小到最小程度。

集輸管線;管線監(jiān)測;泄漏定位

1 系統(tǒng)原理

目前常用的管道監(jiān)測方法為管道瞬變模型法、負(fù)壓波法、管道輸量平衡法、低壓監(jiān)視法、“振動聲波監(jiān)測法”，“泄漏聲波監(jiān)測法”等。其中又以“負(fù)壓波法”應(yīng)用最成功。“負(fù)壓波法”通過監(jiān)測“泄漏”引起的“壓力下降”來判斷有無泄漏發(fā)生并進(jìn)行定位，“輸量平衡法”是靠管道兩端的流量計實時監(jiān)測比對進(jìn)出流量，判斷有無泄漏發(fā)生。把二者結(jié)合后，就形成了優(yōu)勢互補(bǔ)，極大地提高了泄漏監(jiān)測的準(zhǔn)確率。

圖一原理示意圖

圖二 壓力波傳遞示意圖

當(dāng)首末兩站間輸油管線某一點發(fā)生泄漏時，泄漏點壓力突然降低所產(chǎn)生的負(fù)壓力波將沿管道向兩端傳播，瞬時傳播速度是介質(zhì)粘度、密度、管道管徑、彈性模量的函數(shù)。當(dāng)該負(fù)壓波傳遞到管道端點時，引起首站出站壓力和末站進(jìn)站壓力降低以及流量變化。通過網(wǎng)絡(luò)、電話、電臺等通信手段把壓力和流量信號實時傳輸?shù)奖O(jiān)控計算機(jī)中，即可實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測。泄漏位置不同，兩個站響應(yīng)的時間差也不同，根據(jù)管道長度、壓力傳播速度等即可準(zhǔn)確計算出相應(yīng)泄漏位置。當(dāng)然，還需要根據(jù)管線的工況參數(shù)及被輸介質(zhì)的理化性質(zhì)和溫度衰減等引起壓力波的傳遞速度及衰減速度變化進(jìn)行必要的補(bǔ)償和修正。

X：為泄漏點與首端的距離； α：為壓力波傳播速度；

L：為首末兩站間的距離(管長)； τ0：為首末站變送器輸出信號的時間差；

其優(yōu)點是：所有裝置都安裝于站內(nèi)，避免了野外施工和人為破壞，可靠性高；基本不涉及對流程等改造，便于實施；設(shè)備少造價低，管理維護(hù)方便。

2 管道監(jiān)測系統(tǒng)的現(xiàn)場應(yīng)用

對于一般輸油管線，大多采用離心泵加壓，正常情況下，首站出站壓力、出站流量，末站進(jìn)站壓力、進(jìn)站流量等4個參數(shù)都是穩(wěn)定的，當(dāng)發(fā)生泄漏時，穩(wěn)定狀態(tài)被打破，首站出站壓力降低；末站進(jìn)站壓力降低；首站出站流量增大；末站進(jìn)站流量減少，即三降一升，如圖三所示。

右擊鼠標(biāo)進(jìn)行首站拐點和末站拐點定位，單擊定位系統(tǒng)自動彈出地圖并顯示泄漏位置，同時在地圖用框標(biāo)示出，如圖四所示。根據(jù)泄漏位置，隨機(jī)開展管線巡護(hù)工作，經(jīng)證實，泄漏位置與定位位置相差26m。為管線巡護(hù)應(yīng)急搶險提供了可靠的數(shù)據(jù)支撐。

結(jié)合應(yīng)用結(jié)果發(fā)現(xiàn)：管道監(jiān)測系統(tǒng)能夠及時發(fā)現(xiàn)管道泄漏并報警，基本實現(xiàn)泄漏位置的精準(zhǔn)定位。

[1]白莉等.基于流動辨識的長輸油氣管線泄漏監(jiān)測方法研究[J]2004.

[2]吳宏，西氣東輸管道運(yùn)行管理研究.[J]，2005.

圖三 三降一升泄漏工況

圖四 泄漏定位

李佳蓓（1991-），女，陜西長武人，本科，從事油田開發(fā)地面集輸。