声波传感技术在多相流管道泄漏检测中的应用

海洋油气采集、运输主要是由多相流管道完成,多相流管道检测一直是管道安全管理的难点,基于声波传感技术的诸多优点,对其在多相流管道泄漏检测中的应用情况进行了研究。首先总结了基于声波传感技术的管道泄漏检测研究现状,然后通过气液两相流管道的声波法泄漏检测认知试验及对声波传感器采集的试验数据进行初步处理,验证声波传感技术在多相流管道泄漏检测的可行性。结果表明:在不同流型条件下,采集到的泄漏声波信号特征不同,但都具有第一峰值、第二峰值特征,因而可以利用求信号平均幅值、均方值及分段积分的方法来判断管道泄漏与否,并利用信号的互相关性实现泄漏定位。基于上述研究,探讨了声波传感技术在多相流管道检测中的研究和发展方向。     

油气管道安全预警技术现状

近年来由于第三方施工造成的管道破坏事件频频发生,管道安全防护问题受到广泛关注,急需长距离油气管道实时安全防护技术从而保障管道安全运行。管道安全预警技术可通过埋设在土壤中的传感器采集信号,实现对人为活动的识别和判断。目前,常用的管道安全预警技术主要包括光纤传感和地震波检测。根据采用的光学原理的不同,光纤传感类管道安全预警技术可分为MachZehnder型、Sagnac型、Bragg光纤光栅型及Φ-OTDR型4类。在此对光纤传感类管道安全预警技术和地震波检测类安全预警技术进行了综合分析,从技术原理、占用光纤数量、监测距离、灵敏度和识别效果等几个方面对各项技术进行了比较,给出了各项技术的优缺点,可为今后油气管道安全预警技术的选择和应用提供有益参考。     

多相流管道声波泄漏检测技术北大核心

目前,油气混输系统中多相流技术的工程应用日益增多,而多相流管道的安全问题相比单相介质管道复杂很多。基于声波传感技术具有频率范围宽、传播距离长、易识别等优点,将声波传感技术应用于多相流介质两相流管道。通过泄漏前后动态压力信号最大均值和最大均方值波动值变化,判断流型、流量、泄漏方位、泄漏孔径这几种因素变化对泄漏信号的影响。通过理论分析建立了分层光滑流、分层波浪流、段塞流稳定流动过程中动态压力波动幅值与气液流量关系模型,用于确定各流型下稳定流动背景噪声幅值波动,为气液两相流管道泄漏声波检测技术的实现奠定了基础。     

油气管道监测技术发展现状

油气管道状态监测是其安全运行的重要保障,目前国际上发展了包括非光纤型和基于光纤的多种监测技术,分为视频监控、基于电的声学传感、水听器技术、浮球、光纤传感等类型。非光纤型监测技术介绍了PIGPEN声学传感器系统、PipeGuard地下声学传感系统、A—GAS视频监测装置、ThreatScan卫星中继声学入侵探测系统、管内浮球法5种技术方法的工作原理和发展现状;基于光纤的监测技术介绍了澳大利亚FFT（FutureFibreTechnologies）公司管道入侵探测产品SecurePipe、英国QinetiQ公司安全监控产品OptaSense、英国FotechSolutions公司Helios分布式声学传感系统、瑞士Omnisens公司基于BOTDA技术的DiTEST测试仪的技术性能和应用案例。其中,光纤传感方法以其隐蔽性、经济性和安全性而具有独特的优势,具有较好的推广应用前景。（图8,表2,参12）     

基于光纤传感的管道线路复杂状态监测技术

利用通信光纤感知管道沿线的振动、应变、温度,实现管道沿线威胁事件的监测与定位是国内外研究的热点,但将3种感知数据融合应用仍然处于探索阶段。基于光纤传感原理,提出了管道伴行光缆振动、应变、温度联合监测的方法:利用振动数据进行长度对齐、第三方活动监测,应变数据进行侧向位移监测,温度数据进行泄漏监测等运行异常分析,多维监测数据经过空间长度对准、时间对齐后进行联合分析、交互验证,能够进一步降低误报率。3种感知数据的融合应用能够实现管道复杂环境的线路状态感知,可为管道安全运行提供决策支持。     

埋地管道微小泄漏与保温层破坏分布式光纤监测试验

分布式光纤测温技术可以实现埋地管道泄漏的实时在线监测,但是目前国内外在微小泄漏识别、保温层破坏导致的温度异常、传感器位置与监测性能的关系等方面的研究仍不够完善。设计了一套埋地输油管道泄漏监测试验装置,通过对足尺寸管道的泄漏模拟,研究了管道输送介质温度、泄漏流量、保温层破坏程度、传感器布设位置对分布式光纤传感器监测性能的影响,提出了基于分布式温度监测数据的实时泄漏识别方法。研究结果表明:管内介质与管外土体之间存在温度差异是实现泄漏监测的关键,在内压和温度确定的条件下,泄漏流量对监测效果的影响不显著;为了有效监测不同环向位置的泄漏,建议将分布式光纤传感器布设于管道底部;基于温度监测时程数据的B值识别算法,可以有效地区分温度异常情况是由管道泄漏或保温层破坏引起的,具有较高的识别精度。     

基于软件的输油气管道泄漏检测技术

对近年来国内外基于软件的输油气管道泄漏检测诊断技术进行了全面的总结与评述,对各种管道泄漏检测方法进行了11项指标性能的对比.认为输油管道的泄漏检测和定位技术已达到较高水平,应用效果良好,而输气管道的泄漏检测技术在微量泄漏与缓慢泄漏的检测灵敏度及定位精度方面还存在较大不足,指出这一领域应是当前的研究热点和发展方向.     

国内外油气管道泄漏检测技术的发展现状

介绍了国内外用于油气管道泄漏的十几种检测方法，包括气体检测法、压力分布法、负压波检测法、质量平衡法、检测元件法、声波法、分段试压法、压力点分析法、压力波阵面检测法以及示踪剂检测法等。分析了各种管道泄漏检测技术的原理和各方法的优缺点。认为在现代计算机技术的支持下，那些基于快速算法的实时管道泄漏检测技术将显示其优越性。     

长输液体管道泄漏检测方案的选择

介绍了在长输液体管道上应用的各种泄漏检测技术及其优缺点,以库鄯原油管道和兰成渝成品油管道为例,综合分析了管道工艺、设备、SCADA系统、通信系统以及投资等多方面因素对管道泄漏检测的影响,为长输管道泄漏检测方案的选择及确定提供了技术支持.     

长输管道泄漏检测技术应用研究

对我国长输管道近年来国内外管道泄漏检测技术的主要方法进行了总结与评述，从人工生物巡线法、基于硬件的方法和基于软件的方法对该领域的研究成果进行了介绍，并首次对9个指标性能进行了全面的比较和考核，指出了这一领域的研究热点和发展方向，并对我国长输管道中泄漏检测技术的应用情况进行了总结，给出了泄漏检测技术在我国长输管道中进一步应用的推荐方案。     

输油管道泄漏检测技术研究与应用

针对新疆油田王化输油管道的具体情况,研制了一套输油管道泄漏检测系统,该系统是将小波变换、GPS校时等先进技术应用到泄漏检测系统中.基于Visual Basic 6.0,采用负压波检测技术编制了一套泄漏检测软件,实际应用表明,该系统性能稳定可靠,可对管道的突发性泄漏做出迅速反应,泄漏定位精度高,所需硬件设备较少,投资费用低,可满足工程应用要求,有广阔的应用前景.     

基于声波法的管道泄漏检测技术研究进展

基于声波法的管道泄漏检测技术因其灵敏度高、定位精度高、可长期使用等优势近年来成为研究热点。阐述基于声波法的泄漏检测原理，采用文献计量学方法统计分析了2020—2021年该领域的文献类型、发文量及关键词，通过文献可视化分析软件VOSviewer进行关键词共现，分析得到该领域的热门研究方向及其热点技术，对其研究现状进行综述，并对未来发展趋势进行了展望。结果表明：基于声波法的管道泄漏检测技术领域的文章发文量呈逐年上升趋势，泄漏声波产生机理、声波传播与衰减特性、泄漏声波信号处理方法为该领域3个主要研究方向；其中泄漏声波信号处理方法众多且各有优缺点，次声波信号因其传播距离长、能量损失小等优点成为该方向的研究热点。未来应针对液体管道非满管情况泄漏检测、气液混相管道泄漏检测及两种工况对应的声波衰减模型构建开展攻关研究。（图4，表1，参57）     

基于龙格-库塔法的天然气管道泄漏检测与定位

为了研究天然气管道的泄漏定位技术,结合龙格-库塔法,建立天然气管道的数学模型。利用该模型,基于试验仿真系统模拟天然气管道泄漏,并计算得到泄漏点位置;将定位结果与传统次声波检测定位结果进行对比,验证基于龙格-库塔法的管道泄漏检测技术的定位精度。仿真试验表明:采用龙格-库塔法的泄漏检测定位技术能快速、简单地检测管道中的泄漏,当流量为210~400 L/min时,定位精度可由次声波检测的3~10 m减小到0.5~4 m。该泄漏检测技术相比传统的次声波检测更加先进,提高了检测定位的精度,未来可以对该技术加以改进,并进行推广。     

多相流管道泄漏检测技术的发展现状

介绍了国内外用于多相流管道泄漏检测的技术和方法,分析了各种方法的优缺点,给出了其中几种方法的应用实例,指出多相流管道泄漏检测系统需要在精度、稳定性、快速反应等方面进行深入研究,认为泄漏检测系统应该将易于维护和操作、泄漏报警迅速准确、适应能力等要求作为今后研究的重点。     

油气站场周界安防技术适用性分析

随着反恐防盗需求的不断增加,油气站场的周界安全防护问题得到了越来越广泛的关注。综合分析了油气站场目前使用的各类周界安防技术,根据不同的传感原理将其分为泄漏电缆、激光对射、微波对射、张力围栏和振动光纤5个类别。在分析每种周界安防技术原理的基础上,从安全性、监控范围、灵敏度、外界干扰对安防系统影响、后期维护等方面,探讨了各种周界安防技术在油气站场使用的适用性,对于今后油气站场安全防护技术的选择和应用具有一定的借鉴意义。     

负压波管道泄漏检测与定位技术

对基于负压波的管道泄漏检测与定位方法进行了研究，介绍了负压波泄漏检测、定位原理及方法，说明了其优缺点。在分析负压波管道泄漏检测与定位系统的工作原理基础上，提出了一套系统设计方案，介绍了负压波管道泄漏检测与定位结构模式识别系统的硬件结构和软件设计。     

关联维分析方法在管道泄漏定位中的应用

基于瞬态压力波的泄漏检测和定位方法在工程实际中已经得到了广泛应用,在原有的基于混沌关联维分析的管道泄漏检测方法的基础上,进一步将混沌关联维分析的思想应用到基于负压波的管道泄漏定位中,使用某管道的实际历史数据进行了离线试验,试验结果表明了该方法的有效性。     

管道泄漏检测技术的应用与发展

综述了几种国内外常用的管道泄漏检测技术应用和泄漏检测技术发展状况.根据输油气管道的具体情况,指出进一步研究与发展管道泄漏检测技术,可以有效地防止因人为破坏及自然因素造成的管道泄漏事件的发生,保障输油气企业的经济利益.     

压力分布在线仿真泄漏检测系统

榆济天然气管道目前面临管道泄漏及其次生灾害的威胁,需要一套完整的泄漏检测方案为管道系统安全生产提供保障。针对大型复杂天然气管道系统缺乏干线计量及沿线压力测点众多的特点,采用国内某公司自主研发的基于在线仿真的压力分布泄漏检测系统,通过对比分析在线仿真压力和实测压力偏差分布实现管道全线的实时泄漏检测,持续监测管道系统的运行状态,及时发现可能出现的微小泄漏并确定其位置。结果表明:该泄漏检测系统不仅可用于实现大型复杂天然气管道系统的泄漏检测,还能发现仪表故障、站场异常操作等异常事件,突破了管道系统分段泄漏检测的限制,并可以对天然气管道泄漏进行动态监测,定位泄漏点。     

基于仿真技术的机坪管网微泄漏检测系统

基于模拟仿真技术的机坪管网微泄漏检测系统,通过建立模拟仿真模型,以压力和温度变化为输入,计算机坪管网泄漏率,判断是否发生微小泄漏.给出了管道温度压力噪声抑制、管道数据校准及管道泄漏率计算方法.基于实际运行环境,对机坪管网微泄漏模型进行测试.结果表明:该技术可在50 min内检测到泄漏率为0.04 L/(h·m3)的微小泄漏,检测速度、灵敏度和可靠性均达到国际同类产品的先进水平.