長距離流體輸送管道泄漏檢測與定位技術的現狀與展望

白林

摘要：石油、天然氣在最近幾年的發展速度越來越快，國民經濟中管道輸送占到了十分重要地位，尤其是長距離流體輸送管道，運輸優勢比較明顯。但是隨著管道使用時間的增長，很容易出現管道的泄漏現象，造成巨大的經濟損失，同時還會造成環境的污染。因此長距離流體管道泄漏檢測與定位技術顯得越來越重要，是目前研究的主要問題。

關鍵詞：長距離流體輸送管道;泄漏檢測與定位技術

管道運輸是目前比較常用的五大運輸方式之一，管道運輸有著安全、可靠、經濟實用的優勢，廣泛的應用于油氣的運輸中。我國目前的油氣輸送管道遍布全國，促進了經濟的不斷發展和進步，人們的生活水平也得到了提升。長輸管道在經常的使用過程中，必不可少的會發生泄露的現象，可能是人為引起的也可能是材料引起的，我國的油氣輸送管道在最近的幾年中經常遭到破壞，出現盜油的情況，給油田帶來了巨大的經濟損失，嚴重的影響輸油管道的正常運行。

1.概述

目前國際上經常使用的管道泄露檢測與定位技術主要有兩種，一種為利用超聲、磁通、渦輪、錄像技術等的管內檢測方式，這種檢測方式有著準確度高的優點，但是投資成本比較高，實時性比較差，在大口徑的管道檢測中應用的比較多，操作不當就會造成管道的堵塞;另一種為管道外部檢測和定位技術，也分為直接檢測法和間接檢測法兩種，直接檢測法原理是直接檢測油氣泄漏的方式，間接檢測法原理是通過檢測流量、壓力、聲音等物理參數的變化進行檢測的方式。

2.輸送管線泄漏與定位的檢測方法介紹

2.1管外直接檢測法

管外直接檢測法也可以分為三種，主要為：

（1）人工檢測管道周圍環境

該方法主要憑借著檢查人員的經驗、敏感性和責任心，往往只能發現一些比較明顯的管道泄漏情況。

（2）使用探測器對管線進行檢測

使用該方法的檢測結果比較準確，缺點就是只適用于對地面上的管道進行間斷性檢測。

（3）管線外鋪設特殊線纜

一般使用測試專用的線纜、檢測光纜、半滲透檢測管等，該種檢測方式不會影響管道的正常工作，有著靈敏度比較高的優點，缺點就是線纜的鋪設需要進行挖溝施工，成本比較高，長期使用效果會逐漸的下降。

2.2間接檢測法

間接檢測法主要有以下幾種：

（1）壓力流量突變法

管道在正常運行過程中，管內的壓力流量變化是在一定的范圍內，如果管道某處發生泄漏，就會造成管道內的壓力流量產生較大的變化，這種方法只能檢測到管道發生泄漏，不能準確的找到泄露的位置。

（2）體積質量平衡法

管道在正常運行過程中，根據體積質量平衡原理，一定時間內出入口的體積質量是在一定的范圍內變化的，如果體積質量的變化超出范圍，就說明管道可能出現泄漏的情況，使用該種方法有著可靠性比較強的優勢，缺點就是實時性比較差。噪音、工作點漂移等影響儀表的檢測精度，也不能定位到管道泄漏的位置。

（3）統計檢測法

通過對管道出入口的流量壓力的計算，找到管道泄漏的統計概率，確定管道是否存在泄漏，然后使用最小二乘法確定管道泄漏的位置。

（4）實時模型法

建立管內流體的動態模型，主要利用質量、動量、能量守恒方程以及流體狀態方程，動態模型和管道同步執行。通過采集管道實時運行中的上下端壓力流量值，然后再通過動態模型計算出管道上下端的壓力流量值，將兩者進行對比，如果存在差異，就說明管道可能出現泄漏的情況，該種方法的檢測精度和模型、硬件的精度有著直接的關系，使用線性壓力梯度法對泄漏位置進行定位。

（5）憋壓法

在管線上每隔一段長度就安裝一個截止閥，通過對相鄰兩個截止閥的關閉，再對壓力變化情況進行分析，就能判斷兩個截止閥段的管道是否存在泄漏現象，該方法的缺點就是只能再管道停止運行的時候進行檢測，同時需要安裝很多個截止閥，實時性比較差。

（6）流量平衡法

通過利用流量守恒定律，在管道沒有分支的基礎上，判斷管線出入口的流量來發現管道是否存在泄漏，使用該方法的優點是可靠性高，缺點就是不能定位泄漏點。

（7）聲學檢測法

該方法的原理是利用聲音傳感器對管線可能存在的泄漏進行檢測和定位，長距離管道檢測，受到環境和對象的限制，需要安裝多個聲音傳感器，才能準確的判斷出哪兩個傳感器之間管道出現泄漏，聲音傳感器通過對收集到的信號進行處理，給出判斷結果，使用該方法有著檢測速度快，定位準確的優點，缺點就是投資成本比較高。

（8）負壓波檢測法

使用該方法不需要進行管線模型的建立，是在信號處理基礎上，采用相關函數、頻譜分析等技術，對方差、幅值、頻率等信號進行直接的收集，有效的找到管道發生泄漏的情況和位置。

3.發展趨勢及展望

最近的幾年中，因為管道運輸行業的迅速發展，促進了管道工業的巨大進步，但是對管道泄漏檢測和定位技術的要求也越來越嚴格。目前的主要問題就是管道泄漏檢測與定位技術不能及時的解決檢測靈敏度與誤報警之間的矛盾，檢測的精度不夠，尤其是出現微小泄漏時，檢測不及時。隨著人工智能技術、傳感器技術、網絡技術等飛速的發展，長距離管道泄漏檢測和定位技術也得到了飛速的發展，尤其是最近將計算機技術和SCADA系統在管道上的應用，管道泄漏檢測定位技術擺脫了以往只依靠硬件的情況，充分的將軟件、硬件相結合，實現管道泄漏的實時檢測，通過信號報警準確的定位泄漏的位置，有著精確度高、失誤率低的優勢，軟件和硬件的相互彌補，避免了傳統單一檢測方法的局限性，提高了管線泄漏檢測和定位自動化水平，也是未來管道泄漏檢測和定位發展的主要方向。

4.結語

管道運輸已經逐漸的成為了繼公路、鐵路、水路、航空運輸后的第五大運輸工具，管道運輸的介質主要是石油、天然氣等其他液氣產品，隨著西氣東輸工程的建立，對于管道運輸的需求越來越高，但是管道在長時間的使用后，必然會出現腐蝕、老化、泄漏的情況出現，如果不能及時的發現和補救，就會造成企業的巨大經濟損失，同時還會造成周邊環境的污染。因此長輸管道泄漏檢測與定位技術被人們高度重視，通過對泄漏方法檢測的分類，找到有效解決管道泄漏與定位的方法，促進我國長距離流體輸送管道泄漏檢測與定位技術的可持續發展。

參考文獻：

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