论文导读：国内相当比例的原油管道也运行了二十年以上。用最小二乘法进行泄漏定位。定位，原油管道泄露检测问题研究。
关键词：原油管道，泄露检测，定位
一、原油管道的泄露检测的目的及意义
管道运输是与铁路、公路、航空、水运并驾齐驱的五大运输行业之一，己成为现代工业和国民经济的命脉。随着管道输送工业的发展，世界上石油输送管网的50%以上已运行了三十年以上，国内相当比例的原油管道也运行了二十年以上，老化程度严重，加上不可避免的腐蚀、磨损和人为破坏等因素，管道泄漏现象频频发生。世界上管道工业史大量的数据表明:管道同世界上其他事物一样，事故的发生都有成为“浴盆曲线”的一般规律。
管道的泄漏不仅影响正常的生产，造成能源浪费和经济损失，而且由于所输介质的危险性和污染性，一旦发生事故还会造成对环境的污染和巨大的生命财产损失，因此泄漏检测是一项重要的管道故障检测技术。为了减少损失，减轻管道事故的危害，需要在事故发生后立即检测出来，并且能够指明泄漏发生的位置。
二、管道泄漏检测技术的现状
随着我国管道运输业的发展，管道的泄漏检测己成为一个日益紧迫的问题。八十年代以来，我国的一些科技人员在应力波法、负压力波法、管道实时模型法等方面进行了研究。实际工业管道的运行中存在大量复杂的问题，比如工况的正常调节、输送介质状态随温度的连续变化等都是在实验室中研究难以完全涵盖的。发表论文，定位。进入九十年代以来，我国的一些科研小组也在工业管道上进行了一定的研究工作。
世界上对管道泄漏检测方法的研究己有几十年的历史，但由于检测的复杂性，如管道介质的多样性，管道所处地段(如地上、管沟、埋地、海底)的多样性，以及泄漏形式的多样性(渗漏、穿孔、断裂等)，使得目前还没有一种简单可靠、通用的方法解决管道泄漏检测问题。国外一些较发达的国家从70 年代末已经开始对长输管道泄漏故障进行了研究，80 年代末进入较实用的商品阶段。目前，国外的输油气管道实时检测技术己趋向于成熟。
三、管道泄漏检测技术的方法
英国壳牌石油公司提出了一种气体和液体管道的统计检漏法。该方法不需建立管道动态模型，根据在管道入口和出口测量的流体压力和流量，连续计算泄漏的统计概率。当泄漏确定之后，可通过测量流量和压力及其统计平均值估算泄漏量，用最小二乘法进行泄漏定位。发表论文，定位。壳牌公司将此套系统安装于多条气体和液体管道，并达到较为可靠的性能。这种统计检漏系统主要的优点是原理简单，维护方便，适用性好。缺点是检漏精度受仪表精度影响大，定位精度较差。
W.Mpesha 于2001 年提出了在开环管道系统中用频率响应来确定泄漏点位置和泄漏量的方法。该方法通过周期性开关阀门产生一个稳态振荡流，使用转移矩阵方法分析频域并获取阀门处的频率响应图，对有泄漏的管道系统，响应图中存在着低于无泄漏系统共振压力幅度峰的附加共振压力幅度峰。这种方法对于高压力长距离的输油管道来说，产生振荡流是不符合安全生产运行要求的，同时无法做到连续实时监测。我国对这一领域的研究起步较晚，总体还处于对国外技术的模仿和改进状态中。目前，泄漏检测和定位方法主要有以下几种：
1、音波泄漏检测法
当管道发生泄漏时，在泄漏瞬间，管道压力平衡遭到破坏，造成系统流体弹性力量的释放，引起瞬时音波震荡。这个音波的扩张以流体本身的音速，从漏油点向四面八方运动。在管道之中，音波从破裂的来源点，透过流体导引，沿着管壁向两侧扩张，其传播的速度在不同规格管线中并不相同，在原油中约为1000―1200ｍ／ｓ。设置在泄漏点两端或泵站两端的声纳传感器拾取音波信号，根据两端接收到音波变化的时间差，根据信号处理相关方法就可以对泄漏点进行定位。音波法是近几年来研究的重点。音波法的主要特点是检测灵敏，能够对小流量泄漏进行有效的检测，但是由于音波信号噪声干扰大，因此很难提取泄漏信号。
2、压力梯度法在输油管道内设置压力传感器，实时采集压力信号构成该管道的总体压力梯度。理想情况下，管道内压力沿管道线性变化，当发生泄漏并再次稳定后。发表论文，定位。可见，某点发生泄漏时，该点前后段的压力梯度发生变化，通过比较前后两次的压力梯度特征，即可以判断泄漏程度和定位泄漏点。采用这种方法时，需要将管道内的压力分布理想为线形分布，但实际情况下往往并非如此，因此，采用这种方法的定位误差较大。
3、动态模型分析法
这种方法通过建立数学模型模拟液体在管道内的流动，以可测量的参数作为边界条件，对管道内的压力和流量参数做出估计。同时，实时采集输油管道中的相应参数，并与估计值比较。当偏差大于某给定的阀值时，即表明发生了泄漏。目前其主要方法有状态观测器、Kalmna 滤波器及系统辨识等。这种方法需要建立质量平衡、动量平衡、流量平衡及流体动力方程，计算相当复杂，而且难以建立较为准确的管道模型，因此，采用该方法进行泄漏检测和定位的难度较大，目前还没有得到广泛应用，但是这项技术在解决了若干技术难题后，能够最大程度地预报诊断管道泄漏事故，具有良好的发展前景。
4、流量平衡法
当管道无泄漏运行时，管道的入口流量应该等于出口流量。发表论文，定位。当发生泄漏时，在管道的入口与出口将形成明显的流量差。发表论文，定位。流量平衡法监测管道泄漏的原理为通过测量一段管道入口端与出口端的流量差来进行。在单位时间里，入口端的流量可能与出口端的流量不等。这种方法原理简单，但只能大概判断泄漏的发生，不能进行定位。如果需要对漏点进行定位，需要在管道内多点处检测流入和流出流量，将信号汇总后构成流量平衡图线，根据图线的变化判断泄漏点的位置。这种定位方法检测周期长，定位精度受管道运行状况和流量计的精度影响较大。该方法一般和其它方法一起使用。
5、压力点分析法
压力点分析法是一种用于气体、液体及某些多相流管道泄漏检测的方法。当管道正常运行时，其压力与密度等呈现为连续变化的稳定状态。一旦发生泄漏，这一稳定状态被破坏，管道便向新的稳定状态过渡。发表论文，定位。在这一过程中，将产生沿管道传输的扩张波，这种扩张波将引起管道内各点压力的变化，并将其中某点的泄漏特征传递到信号检测点。在对检测到的信号进行分析后，可以提取出数据变化曲线，并与稳定状态下的数据曲线对比，从而得以判断管道内是否出现泄漏。这种方法费用低，易于维护，并且能够检测到较小量的泄漏，目前采用此法检测出的泄漏量最小可到管输流量的0.1%。并且，PPA 的分析过程不必在各稳态间过渡，比较适合管道的现行操作。但是，这种方法不能对泄漏点进行定位，因此应用范围较窄。
以上介绍的几种泄漏检测方法是目前出现较多，应用较为广泛的方法。可以看出，这些方法中，大部分是基于现在控制理论和信号处理的方法。在早期的管道泄漏检测中，多使用检测管壁状态的直观方法，比如人工巡线法等，这些方法需要花费大量的人力物力，并且检测效果受人为干扰较大。实际上，国内外管道泄漏检测方法的研究一直在进行中，目前还没有一种方法能取得完满的效果，需要根据不同的情况，使用其中一种或几种方法联合进行检测。
参考文献：
[1]郭亚军.压力管道泄漏检测与漏点定位算法研究与实现[D]南京理工大学,2003.
[2]唐秀家,颜大椿.基于神经网络的管道泄漏检测方法及仪器[J]北京大学学报(自然科学版),1997,(03).
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