張爽

中國石化管道儲運有限公司南京輸油處 南京市 210046

摘要：近年來，隨著時代經(jīng)濟的飛速發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的日新月異，現(xiàn)代化運輸行業(yè)發(fā)展進程不斷加快，同時管道運輸作為當(dāng)前運輸行業(yè)發(fā)展的主要方向，在我國各個工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，對于我國國民經(jīng)濟的發(fā)展有著一定的積極影響。但是管道運輸?shù)倪^程中不可避免的存在管道泄露的問題，不僅僅造成了資源的浪費，同時也帶來了一定的環(huán)境污染，對于如何做好長輸油氣管道泄露問題的檢測始終是管道運輸行業(yè)領(lǐng)域研究的熱點之一。本文介紹了長輸管道泄漏檢測技術(shù)的方法。

關(guān)鍵詞：長輸油氣管道；泄漏問題；檢測方式

引言

當(dāng)今，管道輸送始終作為我國重要的輸送行業(yè)，在現(xiàn)代化經(jīng)濟的發(fā)展中，逐漸成為我國經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè)，在我國國民經(jīng)濟的發(fā)展中發(fā)揮著重要的經(jīng)濟作用。當(dāng)前長輸油氣管道運輸過程中，泄漏問題屢見不鮮，嚴(yán)重影響著輸送行業(yè)的蓬勃發(fā)展，同時也為管道的安全運行帶來了一定的安全隱患，因此更應(yīng)該做好長輸油氣管道泄露問題的基礎(chǔ)檢測工作，做好管道輸送過程中的安全評價。

一、聲波、負(fù)壓波、應(yīng)力波檢測

1、聲波檢測法。當(dāng)管道發(fā)生泄漏時，在泄漏點處會產(chǎn)生噪音。通過設(shè)置好的傳感器可以接受到這種聲波，從而探測泄漏，并進行定位。傳統(tǒng)的聲波檢測是利用離散型傳感器，即沿管道按一定間隔布置大量傳感器，這種方法成本很高。近年來隨著光纖傳感技術(shù)的發(fā)展，已開發(fā)出連續(xù)型光纖傳感器進行泄漏噪聲檢測。據(jù)有關(guān)報道，單根光纖的檢測距離就可以達到60km，這樣一根光纖就可以替代大量的傳統(tǒng)傳感器，降低了成本；而且連續(xù)型傳感器與傳統(tǒng)傳感器相比也提高了檢測能力。

2、負(fù)壓波檢測法。在管道發(fā)生突然泄漏時，由于泄漏部位會產(chǎn)生一個向上游或下游傳播的減壓波，稱之為負(fù)壓波。如果在管道兩端設(shè)置壓力傳感器檢測到負(fù)壓波，就可以判斷泄漏并對泄漏進行定位。應(yīng)用負(fù)壓波檢測法的關(guān)鍵是區(qū)分正常操作與泄漏帶來的負(fù)壓波。一種解決方法是在管道的兩端各安放兩個傳感器，通過硬件電路延時的方法，將來自操作站方向的負(fù)壓波信號濾除。國內(nèi)有人提出了用結(jié)構(gòu)模式識別的辦法，根據(jù)發(fā)生泄漏與正常操作產(chǎn)生的負(fù)壓波形狀不同來確認(rèn)泄漏。負(fù)壓波檢測法可以迅速檢測出大的泄漏，但是對于比較小的泄漏或已經(jīng)發(fā)生的泄漏效果不佳。

3、應(yīng)力波檢測法。管道中流體泄漏時會引起實測管道應(yīng)力波信號功率譜的變化，可以通過分析這種變化來檢測泄漏。由于影響管道應(yīng)力波傳播的因素很多，在實際中很難用解析的方法準(zhǔn)確描述出管道振動。有人提出使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)管道正常信號與泄漏信號進而對管道的泄漏進行判斷。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)還具有在線學(xué)習(xí)能力，能不斷地改變自身網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值，更好地監(jiān)控管道運行情況。

二、地面間接檢測方法

1、熱紅外成像。為了降低原油的粘性，通常是在輸運之前對原油進行加熱。當(dāng)管道發(fā)生泄漏時，周圍的土壤便浸泡在泄漏的原油中，這時土壤的溫度會上升。這種溫度的變化可以通過紅外輻射的不同來感知。檢測時，將管道周圍土壤正常溫度分布圖記錄在計算機中，用直升機在空中實時采集管道周圍土壤溫度場情況，通過對兩者的比較來檢測泄漏。熱紅外成像的缺點是對管道的埋設(shè)深度有一定的限制，具有關(guān)資料[1]介紹，當(dāng)直升機的飛行高度為300m時，管道的埋設(shè)深度應(yīng)當(dāng)在6m之內(nèi)。

2、探地雷達。探地雷達（GPR）將脈沖發(fā)射到地下介質(zhì)中，通過接收反射信號探測地下目標(biāo)。由于電磁波在介質(zhì)中的傳播與通過介質(zhì)的電性質(zhì)及幾何形態(tài)有關(guān)，故通過時域波形的處理和分析可探知地下物體。當(dāng)管道內(nèi)的原油發(fā)生泄漏時，管道周圍介質(zhì)的電性質(zhì)會發(fā)生變化，從而反射信號的時域波形也會發(fā)生變化，根據(jù)波形的變化就可以檢測到管道是否發(fā)生了泄漏。應(yīng)用探地雷達探測時，物體必須有一定的體積，因此這種方法不適用于較細(xì)的管道。而且用探地雷達探測泄漏時，與管道周圍的地質(zhì)特性有關(guān)，地質(zhì)特性的突變對圖象有很大的影響，這也是應(yīng)用中的一個難點。

3、氣體成像。在輸氣管道泄漏檢測中，氣體成像技術(shù)也是一個比較有效的方法。以前氣體成像的原理主要是根據(jù)背景吸收氣體成像和紅外輻射吸收技術(shù)。設(shè)備比較笨重，需要大型的激光器。近年來，開發(fā)了一種稱之為“紋影”的技術(shù)，即采用空氣中光學(xué)折射成像原理檢漏。其設(shè)備輕巧、使用方便，還能提供有關(guān)泄漏量的指示。

4、光纖傳感器。光纖傳感器是近年來發(fā)展的一個熱點，它在實現(xiàn)物理量測量的同時可以實現(xiàn)信號的傳輸，在解決信號衰減和抗干擾方面有著獨特的優(yōu)越性。用光纖傳感器檢測管道泄漏的方法是根據(jù)管道中輸送的熱物質(zhì)泄漏會引起周圍環(huán)境溫度的變化，利用分布式光纖溫度傳感器連續(xù)測量沿管道的溫度分布，當(dāng)沿管道的溫度變化超過一定的范圍，就可以判斷發(fā)生了泄漏。

5、嗅覺傳感器。嗅覺傳感器技術(shù)是新穎的技術(shù)。隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展，人們已經(jīng)制造出對某種化學(xué)物質(zhì)特別敏感的傳感器，再借助于計算機和現(xiàn)代信號處理技術(shù)可以大大地提高檢測的靈敏度和精確度。將嗅覺傳感器應(yīng)用于管道檢測還是一項不大成熟的技術(shù)?？梢詫⑿嵊X傳感器沿管道按一定的距離布置，組成傳感器網(wǎng)絡(luò)對管道進行實時監(jiān)控。當(dāng)發(fā)生泄漏時，對泄漏物質(zhì)非常敏感的嗅覺傳感器就會發(fā)出報警。

三、管道內(nèi)檢測技術(shù)

通過對清管器應(yīng)用磁通、超聲、錄像、渦流等技術(shù)提高了泄漏檢測的可靠性和靈敏度。國際管道和近海承包商協(xié)會IPLOCA宣布，迄今為止已開發(fā)出30多種智能清管器。智能清管器應(yīng)用了大量新近研發(fā)出來的電子技術(shù)和計算機技術(shù)，可依靠計算機對檢測結(jié)果進行制圖。新型清管器在硬件方面裝備了傳感器、數(shù)據(jù)貯存和處理設(shè)備、電視和照相設(shè)備；在軟件上配備了專門用于分析用的軟件包。此類清管器不僅可用于管道檢漏，而且可勘查管壁結(jié)蠟狀況，記錄管內(nèi)壓力和溫度，檢測管壁金屬損失。如磁漏式清管器，通過永久磁鐵來磁化管壁達到磁通量飽和密度。清管器在管道中流動時，管壁內(nèi)外腐蝕、損傷和泄漏等部位會引起異常漏磁場，并且感應(yīng)到清管器中的傳感器。管壁中的任何變化都會引起磁力線產(chǎn)生相應(yīng)的變化?，F(xiàn)在，微處理機和有限元數(shù)值計算技術(shù)的發(fā)展使清管器對信號識別和處理的功能大大增強。但磁漏式清管器的輸出信號受管道壓力、使用環(huán)境的影響較大，傳感器的感應(yīng)線圈僅對某種類型和尺寸的缺陷靈敏。一般來說這種清管器適合于金屬孔隙探測。其他智能清管器中，還有超聲波檢測清管器、內(nèi)徑規(guī)清管器和核子源清管器等。

四、結(jié)束語

經(jīng)濟的發(fā)展推動了社會的進步，同時在科技水平日益成熟發(fā)展的今天，管道運輸在我國國民經(jīng)濟的發(fā)展中有著舉足輕重的地位，而我國長輸油氣管道泄漏問題的檢測技術(shù)更應(yīng)該跟上科技發(fā)展的步伐，實現(xiàn)長輸油氣管道泄漏問題的實時監(jiān)測和在線監(jiān)測。當(dāng)前傳感器領(lǐng)域中的分布式光纖傳感器作為一種全新的檢測技術(shù)，不僅可以實現(xiàn)信號的傳輸，而且也能實現(xiàn)信號的抗干擾控制，在當(dāng)前分布式光纖傳感器技術(shù)的飛速發(fā)展中，更要結(jié)合我國管道運輸?shù)膶嶋H情況，對長輸油氣管道泄漏問題進行全面的檢測，實現(xiàn)真正意義上的在線監(jiān)測，保證管道運輸?shù)陌踩?/p>

參考文獻：

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