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        負(fù)壓波法泄漏監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用

        2015-11-28 07:54:04宋斌中國石油化工股份有限公司天津300270
        化工管理 2015年29期
        關(guān)鍵詞:系統(tǒng)

        宋斌(中國石油化工股份有限公司,天津 300270)

        2013年“11.22”中石化黃島輸油管線爆燃事故,損失巨大,教訓(xùn)慘痛,對我國油品長輸管線的管理敲響了警鐘,更對管線監(jiān)測系統(tǒng)提出了更高、更迫切的要求。目前隨著國家經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展,成品油的管道輸送已成為銷售及運輸?shù)闹匾绞街?,成為企業(yè)效益增長的重要影響因素。其具有運輸量大、運費低、能耗少、損耗率低、投資少等優(yōu)點。在管道運行過程中,由于腐蝕穿孔引起的泄漏時有發(fā)生。近年來不法分子打孔盜油事件成為成品油管道安全運行的最大隱患。成品油屬于易燃危險品,管道一旦發(fā)生泄漏事故,會造成管道停輸、油品損失、效益流失、污染周邊環(huán)境、甚至人民生命財產(chǎn)安全等嚴(yán)重后果。泄漏監(jiān)測不僅成為管道安全生產(chǎn)的重要工作內(nèi)容,也是管道正常運行不可缺少的保障。為確保成品油管道的安全運行,結(jié)合某成品油輸送管道的建成及投用,開展了管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)的研究。

        1 管道泄漏監(jiān)測方法

        1.1 成品油泄漏方式

        成品油管道常見泄漏方式有兩種,一是小孔泄漏,即較小孔洞長時間持續(xù)泄漏,按照流速大小又可以分為大、中、小型泄漏,例如在成品油管道上打孔盜油;二是大面積泄漏,即較大孔洞在短時間內(nèi)泄漏出大量物料,例如整條管道折斷。

        1.2 泄漏監(jiān)測方法

        隨著管道技術(shù)的提高,管道泄漏監(jiān)測技術(shù)也在不斷發(fā)展。根據(jù)不同的監(jiān)測原理,將管道泄漏監(jiān)測技術(shù)大體分為以下幾種:流量、壓力、化學(xué)、聲學(xué)、統(tǒng)計、光學(xué)、模型的監(jiān)測方法。管道泄漏監(jiān)測技術(shù)關(guān)鍵解決兩方面的問題:一是管道泄漏報警,二是泄漏點精確定位。近幾年,以負(fù)壓波法為基礎(chǔ)的管道監(jiān)測系統(tǒng)在國內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。本次管道建設(shè)期間即采用了負(fù)壓波法監(jiān)測泄漏的定位報警系統(tǒng)。

        1.3 負(fù)壓波法的壓力定位原理

        負(fù)壓力波法是利用管道瞬態(tài)模型,當(dāng)首末兩站間輸油管段內(nèi)某一點發(fā)生泄漏時,泄漏點壓力突然降低,根據(jù)流體力學(xué)的理論,泄漏點就會產(chǎn)生一個負(fù)的壓力變化,我們稱這個負(fù)的壓力變化叫負(fù)壓波。負(fù)壓波通過介質(zhì)按一定規(guī)律向兩端傳播,當(dāng)該負(fù)壓波傳播到管道端點時,引起首站出站壓力和末站進(jìn)站壓力降低,并分別被設(shè)在兩端的壓力變送器捕獲。隨泄漏位置的不同,響應(yīng)的時間差也不同。根據(jù)響應(yīng)時間差、管道長度、壓力傳播速度即可計算出相應(yīng)泄漏位置。對由于因管線的工況參數(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)償和修正即可實現(xiàn)泄漏報警及定位。

        如圖1所示。

        1.4 負(fù)壓力波法的流量變化規(guī)律

        當(dāng)首末兩站間輸油管段內(nèi)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,當(dāng)該負(fù)壓波傳播到管道端點時,引起首站出站壓力和末站進(jìn)站壓力降低的同時,引起首站出站流量的上升和末站進(jìn)站流量的降低。流量的上升和下降與壓力的變化幾乎是同時的,因此也可以用流量來定位。但是由于流量變化反應(yīng)時間長、受流量測量精度限制,不能對泄漏點進(jìn)行精確定位,所以常用來報警或輔助定位。

        1.5 報警原理

        表一 各種工況參數(shù)變化對照表

        根據(jù)流體力學(xué)的理論,管道發(fā)生泄漏,首站壓力下降、流量上升,末站壓力下降、流量下降。上述四大特征同時出現(xiàn)說明管道發(fā)生了泄漏。

        為了減少誤報警,首站壓力下降、流量上升;末站壓力下降、流量下降要達(dá)到一定的設(shè)定值系統(tǒng)才報警。

        報警有兩種方式,一種是邏輯報警。首站壓力、流量;末站壓力、流量組成。另一種是強(qiáng)制報警由輸差決定。

        強(qiáng)制報警是指壓力沒有明顯變化而輸量對不上即:首站流量一定時間內(nèi)大于末站流量產(chǎn)生“輸差”,當(dāng)“輸差”達(dá)到一定值時系統(tǒng)報警。這種報警一般是提醒值班人員注意。

        2 管道泄漏監(jiān)測報警定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

        泄漏報警定位系統(tǒng)主要有數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、中央數(shù)據(jù)監(jiān)視處理系統(tǒng)三大部分組成,完成分路采集,集中監(jiān)控的目的。

        其結(jié)構(gòu)如圖2所示:

        圖2 管道泄漏監(jiān)測報警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

        3 主要技術(shù)指標(biāo)及特點

        3.1 管道泄漏監(jiān)測報警定位系統(tǒng)達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)

        (1)監(jiān)測管道長度小于100Km。

        (2)定位誤差小于管道長度的0.5%。

        (4)系統(tǒng)反應(yīng)時間小于120s。

        (5)系統(tǒng)測漏精度不小于瞬時流量的1.5%。

        (6)系統(tǒng)要求管道最低壓力0.1MPa。

        3.2 特點

        (1)可在管線停輸?shù)那闆r下監(jiān)測泄漏。

        (2)具有良好的監(jiān)測界面,可在電子地圖上顯示泄漏點位置。

        (3)可以長期保存歷史監(jiān)測界面,方便查看歷史曲線。

        (4)記錄事件,可以通過查看事件進(jìn)行歷史記錄查詢。

        4 管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)的實際應(yīng)用及效果

        圖3 為長輸線停輸過程中遭到打孔首末站壓力曲線變化圖形。

        圖3

        圖4 為長輸線在輸送過程中遭盜油首末站壓力、流量曲線變化圖形。

        圖4(a)

        圖4(b)

        由圖3、4可以看出,2次泄漏都產(chǎn)生了明顯的負(fù)壓波,且流量變化明顯,利用壓力曲線拐點進(jìn)行泄漏點定位,定位精度在1%以內(nèi),保證了管道安全運行。

        5 結(jié)語

        利用負(fù)壓波法泄漏監(jiān)測技術(shù)開發(fā)的管道泄漏監(jiān)測報警定位系統(tǒng),具有所需設(shè)備少、投資費用低等特點。系統(tǒng)在長輸線投用結(jié)果表明,此監(jiān)測系統(tǒng)具有反應(yīng)靈敏度高、定位準(zhǔn)確、曲線直觀等特點,滿足了日常泄漏監(jiān)測的生產(chǎn)要求。

        采用泄漏監(jiān)測系統(tǒng)對成品油長輸線進(jìn)行實時監(jiān)控,及時發(fā)現(xiàn)影響管道安全運行的隱患,有力地打擊盜油分子的囂張氣焰,避免重大安全及環(huán)境污染事故的發(fā)生,為管道的安全運行提供了保證,減少了企業(yè)效益流失,有廣闊的應(yīng)用前景及推廣價值。

        [1]劉恩斌.彭善碧等.輸油管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)研究,石油工程建設(shè),2004,30(6).

        [2]李大全.姚安林成品油管道泄漏擴(kuò)散規(guī)律分析,油氣儲運,2006,25(8).

        [3]孫洪.絡(luò)建德等塘沽-燕山輸油管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng),油氣儲運,2007,26(9).

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