楊文輝 馬利

摘 要：及時(shí)發(fā)現(xiàn)油氣輸送管道的缺陷，提高油氣管道泄漏檢測(cè)技術(shù)水平，確保壓力管道安全可靠地長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，改變不足維護(hù)及過剩維護(hù)的狀況，轉(zhuǎn)變?yōu)橐暻榫S護(hù)是目前迫切需要解決的重要課題。文章就當(dāng)前國(guó)內(nèi)油氣輸送管道的泄漏檢測(cè)現(xiàn)狀進(jìn)行論述，研究了較為實(shí)用的檢測(cè)技術(shù)，為油氣管道檢測(cè)工作者提供參考。

關(guān)鍵詞：泄漏檢測(cè)；檢測(cè)技術(shù)；油氣管道

1 引言

由于石油和天然氣管道的檢測(cè)可以減少甚至避免發(fā)生油氣管道事故，準(zhǔn)確、全面的了解管道狀態(tài)，科學(xué)的預(yù)測(cè)管道，引導(dǎo)業(yè)主經(jīng)濟(jì)可靠的進(jìn)行管道維修，保養(yǎng)和維修管道，為基于狀態(tài)的維修更換。因此開發(fā)油氣長(zhǎng)輸管道的檢驗(yàn)業(yè)務(wù)，技術(shù)研究，提高管道維修服務(wù)，避免事故的發(fā)生，是管道的安全運(yùn)行的重要保證。

管道檢測(cè)的發(fā)展方向。油氣管道操作通常是腐蝕環(huán)境，在長(zhǎng)距離運(yùn)輸，主要是由內(nèi)部腐蝕介質(zhì)輸送管積液的聯(lián)合作用，污垢和管道應(yīng)力腐蝕；涂層的破壞，通常是由于未能產(chǎn)生保護(hù)。內(nèi)部腐蝕通常采用清管，加腐蝕抑制劑和其他加工手段。隨著傳輸介質(zhì)的管道業(yè)主的加強(qiáng)，管道運(yùn)行管理的嚴(yán)格要求，在很大程度上控制內(nèi)部的腐蝕。目前，石油主要在外部腐蝕管道的腐蝕控制和天然氣長(zhǎng)距離輸送，因此管道檢測(cè)還重點(diǎn)是由外部腐蝕缺陷引起的涂層及管道缺陷。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及應(yīng)用，檢測(cè)技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，逐步形成了兩個(gè)分支，即管道內(nèi)檢測(cè)技術(shù)及管道外檢測(cè)技術(shù)。管道外檢測(cè)技術(shù)是在涂層與陰極保護(hù)的有效性檢測(cè)的基礎(chǔ)上，通過挖掘檢測(cè)，檢測(cè)管體腐蝕缺陷，是非常有效的管道外檢測(cè)技術(shù)。管道內(nèi)檢測(cè)技術(shù)主要是為了發(fā)現(xiàn)缺陷的管道，內(nèi)部和外部的腐蝕及局部焊接裂紋的變形，也可以間接判斷涂層完整性。

2 基于次聲波檢測(cè)技術(shù)

在管道泄漏檢測(cè)與定位的基礎(chǔ)上的次聲波方法，是通過檢測(cè)聲音的泄漏以檢測(cè)與定位管壁的流體泄漏。流體輸送管道墻通常是彈性體，當(dāng)管道泄漏引起的壓力下，形成流體并在管壁摩擦和振動(dòng)。橫向振動(dòng)、縱向振動(dòng)，分別為P波和S波引起的管道表面。橫向和縱向的振動(dòng)頻率低的管壁，并在傳播中衰減較大，管道泄漏不明顯，但環(huán)振動(dòng)和管道泄漏是密切相關(guān)的。因此，在泄漏檢測(cè)的實(shí)際測(cè)量面波。

分析對(duì)管道泄漏時(shí)檢測(cè)到的低頻聲波信號(hào)，泄漏信號(hào)的頻域特征表現(xiàn)在10Hz以內(nèi)，因此通常選擇0.4Hz、3.8Hz及7.2Hz的次聲波特征頻率作為檢測(cè)特征量。當(dāng)發(fā)現(xiàn)信號(hào)中同時(shí)存在兩個(gè)特征頻率功率譜及其能量順序比率突變時(shí)，及時(shí)將異常數(shù)據(jù)及其GPS時(shí)間發(fā)送給監(jiān)控主機(jī)。監(jiān)控主機(jī)根據(jù)接收到的一端基站發(fā)送的異常發(fā)生時(shí)的GPS時(shí)間，結(jié)合管道長(zhǎng)度、泄漏信號(hào)的傳播速度，計(jì)算出另一端基站捕捉到異常信號(hào)的起始時(shí)間及數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，并向該端基站呼叫對(duì)應(yīng)時(shí)間段數(shù)據(jù)，然后結(jié)合兩端數(shù)據(jù)，依據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行泄漏診斷分析。根據(jù)兩端基站檢測(cè)到異常信號(hào)發(fā)生的GPS時(shí)間差，次聲波傳播速度以及上、下游傳感器距離，可以確定泄漏點(diǎn)的具體位置。

3 多途徑間接檢測(cè)

變化的泄漏會(huì)引起管道壓力、流量、溫度和其他條件的變化，可用于判斷泄漏。（1）改變流量/壓力：壓力和流量管內(nèi)出口測(cè)量裝置，如果被測(cè)物體的振幅大于預(yù)設(shè)值，漏電報(bào)警。該方法簡(jiǎn)單，但不準(zhǔn)確的定位，誤報(bào)率高。（2）動(dòng)態(tài)模型分析：隨著流體在管道內(nèi)流動(dòng)的數(shù)學(xué)模型，在測(cè)量值的基礎(chǔ)上確定泄漏與模型計(jì)算值的差距。模型方程包括動(dòng)量平衡、質(zhì)量平衡、能量平衡和流體動(dòng)力學(xué)模型的狀態(tài)方程。需要在沿管道流量和壓力測(cè)量的入口管，測(cè)量點(diǎn)越多越好。其突出特點(diǎn)是泄漏敏感，能夠定位泄漏，管道的連續(xù)監(jiān)測(cè)。

除了造成壓力，改變管道的泄漏流量、溫度和其他條件外，同時(shí)也產(chǎn)生噪聲，由環(huán)境溫度和土壤電特性的變化引起的。泄漏檢測(cè)，根據(jù)這種變化包括：（1）泄漏光學(xué)檢漏方法會(huì)導(dǎo)致管道周圍溫度的變化。安裝在車輛上的頻譜分析和檢測(cè)設(shè)備，直升機(jī)或便攜式設(shè)備，可以通過熱泄漏檢測(cè)來檢測(cè)泄漏。如直升機(jī)機(jī)載紅外成像設(shè)備的使用，地?zé)彷椛溆涗浌艿佬孤┑臋z測(cè)數(shù)據(jù)及和分析不規(guī)則的譜；基于激光遙感探測(cè)，利用快速掃描大面積遙感技術(shù)在長(zhǎng)輸管道氣體泄漏檢測(cè)、熱柱和提供圖像的裝置。（2）管內(nèi)行走檢測(cè)器。智能清管被越來越廣泛地應(yīng)用于管道的內(nèi)部條件，在線檢測(cè)基于差壓法或聲輻射原理。前者是由壓力測(cè)量?jī)x器設(shè)備，在最低的壓力管道泄漏檢測(cè)形成確定的泄漏檢測(cè)；后者由在20-40khz范圍獨(dú)特的聲音引起的泄漏，從而使管道可以保持運(yùn)行，泄漏位置由里程表和標(biāo)記系統(tǒng)確定。

4 序貫檢驗(yàn)的檢測(cè)技術(shù)

序貫概率相對(duì)油氣管道泄漏檢測(cè)方法而言是一種相對(duì)較新的方法。在原始?jí)毫π盘?hào)噪聲的非高斯，采用卡爾曼濾波預(yù)處理，提高序貫判斷的準(zhǔn)確性。泄漏位置的時(shí)間差定位的負(fù)壓力波的方法，以提高定位的準(zhǔn)確性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法是值得推廣的管道泄漏檢測(cè)。

長(zhǎng)距離輸送管道設(shè)有許多泵站，每個(gè)泵站設(shè)有入口壓力表，原油經(jīng)輸油泵再次加壓后向下游站點(diǎn)輸出，并流經(jīng)出口壓力表，因此每段管道上可采集兩組壓力數(shù)據(jù)。當(dāng)管道輸送處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，壓力在某恒定值附近波動(dòng)；當(dāng)管道泄漏時(shí)，原有穩(wěn)定狀態(tài)被破壞，輸送壓力下降，且無法回到平衡狀態(tài)，此時(shí)利用一個(gè)壓力點(diǎn)的數(shù)據(jù)就能判斷泄漏，在泄漏點(diǎn)定位時(shí)則要利用兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合判斷?；谛蜇灆z驗(yàn)的泄漏定位是利用傳統(tǒng)的壓力梯度，當(dāng)管道發(fā)生泄漏時(shí)，入口流量增加，出口流量減小，出、入口壓力都下降的原理。

5 結(jié)束語

油氣管道輸送的地位越來越重要。但由于焊縫缺陷、腐蝕、震動(dòng)以及沖刷等引起的管道泄漏影響了管道運(yùn)輸，導(dǎo)致污染環(huán)境，引起火災(zāi)及爆炸事故。所以，對(duì)管道泄漏及時(shí)報(bào)警、定位具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。檢測(cè)油氣管道泄漏有很多技術(shù)措施，各種技術(shù)都有自己的優(yōu)勢(shì)，但對(duì)獲取信息的要求也不一樣，而具有挑戰(zhàn)性的要求仍然存在，因而對(duì)油氣輸送管道的泄漏檢測(cè)技術(shù)還有待進(jìn)一步研究。

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作者簡(jiǎn)介：楊文輝（1981-），男，湖北武漢人，本科學(xué)歷，從事生產(chǎn)調(diào)度工作。

馬利（1984-），女，本科學(xué)歷，從事生產(chǎn)調(diào)度工作。