天然气属于可燃性气体文档格式.docx

1、管道的泄漏不仅仅会带来重大的经济损失 ，造成资源的浪费，而且根据管道里所 运送物质的不同 还会对环境造成严重的危害 甚至会危及到人们的生命。因此 各国都十分重视有效地预防管道的泄漏，如何及时有效地探测到管道的泄漏，准 确地定位漏点，成为各国一直以来研究的重点。 引发输油管道泄漏事故的种种 原因中，人为破坏管道窃取 石油的情况最为严重。盗油是我国油田建设中的特殊 问题，解决 不法分子打孔盗油的技术尖键是：管道泄漏检测及精确定位。因此 时发现漏油事故并准确定位 对于迅速采取措施、减少事故造成的损失建设和管理中十分必要和紧迫的问题 ，且有着十分显著的社会效益和 经济效益。本论文在调研和查阅资料的基础

2、上 对输油管道发生泄漏时的压力、流量等状态 的变化进行了研究，分析了管道发生泄漏时其相应 参数的变化规律；分析了管道内的流体温度随传输距离而变化的规律及其对管道内负压力波传播速度的影响采用压力流量联合判别方 法，结合管道两端接收到负压力波的时间差 ，对管道泄漏进行检测与泄漏点定位；将管道内的负压力波速公式采用复化辛普森公式进 行改造;采用无 线扩频网络技术进行采样数据传输Super32系列原油外输管道泄漏检测控制设备，采用计算机、 RTU等实时测控等技术，根据用户需求选择适当的监测量（压力、流量、温度等）及相应的测 控软件包，对输 油管道输油情况实现长期在线实时检测，依照设置的参数，输出多种控

3、制和报警结果。设备具 有远程联网通信端口，可以在完成单点测控的基础上，组成多点SCADA测控系统。产品功能主工作界面，可人工设置测控点压力、流量等基本参数参数设置，设置仪表量程、报警极限、从站工作参数等参数 趋势图曲线，查看压力、流量等测量量变化过程趋势图放大曲线，用于分析工作情况、优化调整控制参数数据浏览，查看历史数据泄漏报表，查看报警记录系统测试，查看Al、AO、DI、DO实时数据用户登录，区分不同用户的操作权限系统帮助，阅读简要使用说明系统图示主从站联刚应用时，通过王站计翌机时管期运行数据采集分析，适用于时裘茨泄漏测控、徽量泄漏分析、泄漏点分段走位， 主吳用于较大范围的重点管道妾全工程主

4、站设在具 有管理职能的原油集骗站，从站设在愎油集输分站从站颈据由从站以无 线的方式传回主站，2站距离不小于孔公里，从站以捲力方式延伸，主站可控制W个从站.主站用于时从站管理、数据采集 与分析，通过上潦站ra总管道前二站出口写后一站入口数据，判断泄漏情况各站均可以根据各自的入口、出口设宦值分别 报警。在系统运行时，将解决问题Super32系列原油外输管道泄漏检测控制设备，该系统非常适应现阶段我国原油输送管道运营 过程中，出现的种种问题，并且很好地加以解决，产品功能上绝对可以和国际先进的同类产品 媲美，价格上反而具有非常大的优势，是我们国内石油企业的不二选择。产品开发成功以来， 已经顺利通过验证，

5、并且广泛 的应用在实际的企业使用中，通过了市场的考验，受到广发的好 评，市场前景光明。客户价值1系统采用实时在线压力、流量测量法，测量准、精度高1系统能手动/自动切换，实现压力、流量测控点人工或自动处理1系统控制参数、功能参数，可随时调整，方便地适应不同的应用环境1系统自动生成运行曲线、定时记录运行数据，方便分析变化情况1系统实时显示压力、流量等控制数据1系统为全汉字人机界面，使用直观、方便1系统具有压力、流量超限等多项报警功能1系统支持多种通信方式，可多系统联网使用，组成SCADA系统1系统控制数据自动存储，可实现掉电保护1系统的测量、控制部件与外接仪表或设备完全隔离，避免了外界的干扰1系统

6、主控制器采用优秀的工业级产品，其性能先进、结构合理，具有卓越的温度特性，可在 恶劣的环境下工作主要产品简介Super32 RTUSuper 32系列可编程控制器，是面向工业现场信号采集和对现场设备监控的新型通用RTU。Super 32产品的核心是32位CPU和32位数字处理器通信模块，具有极强的运算处 理能力。它集完备的本地测控功能和完善的网络通信功能于一体，不仅能完成逻辑、定时、计 数控制，实现数据处理、高速计数、模拟量控制、PID、RTD、TC等功能，还具有更强大的 通讯组网能力。Super 32系列产品具有功能全面、应用灵活、性能可靠、性价比高等优点。代表着SCADA系 统的发展方向。可

7、广泛应用于石油化工、电力、冶金、供热、锅炉、大气环境、水情、供水、 污水处理、路灯监控、智能建筑、市政等行业的SCADA系统中。近年来，输油管道泄漏事故不断发生，给国家的经济带来巨大损失，人员伤 害及环境污染。建立管道泄漏监测系统，及时准确报告事故的范围和程度，可 以最大限度地减少经济损失和环 境污染，这就要求输油管道泄漏监测系统具有 以下几个基本特性：泄漏监测的灵敏性，实 时性，定位的准确性。早期石油天然气管道的泄漏检测主要是直接观察法，由有经验的技术人员携带检测仪器设 备或经过训练的动物分段对管道进行泄漏检测和定位。通过看、闻、听或其他方式来判断是否 有泄漏发生。这类方法具有定位精确度高和

8、较低 的误报率的特点，但不能及时发现泄漏，检测 只能间断地进行。本文提出了应用相尖分析理论结合负压波法对管道泄漏进行检测并定位的方法。该方法不 需要详细了解管道内部流体性状，不需要建立管道正常和故障状态的数学模型，也无需人为从 压力变化曲线图上去确定两个端点的压力变化突变点，避免了人为误差，大大地提高了系统的 定位精度。该检测方法不仅可 以用于石油管道的泄漏检漏，也可以用于自来水管道的泄漏检 测，具有很好的推广价值。1负压波泄漏检测与定位原理管道发生泄漏时，在泄漏处因流体的损失而引起局部流体密度减小，导致 瞬时压力降低， 出现速度差。瞬时的压降作用在流体介质，形成一个负压波。负压波以声速向管道

9、上下游传 播，利用设置在管道两端的压力传感器检测压力 波信号，根据信号变化程度和变化的时间差， 采用信号相尖处理方法进行泄漏判定和泄漏定位。负压波定位原理图如图1所示。假设管道长度L、压力波传递速度v、油品的流速asi危压锻定杜廉理国由于压力波的传播速度一般在 1000 m/s以上，而油品的流速a=1.53m/s所以a可忽略不计。得到常规的负压波法定位公式为（D由式（1）可以得出：根据负压波的传播速度和两端压力传感器捕捉到这种负压波的时间 差就可以进行泄漏点的定位。本文采用相尖分析方法确定时间差。2泄漏定位的相尖算法 2.1相尖函数的概念对于两个不同的函数fi （t）和f2 （t）, 其相尖函

10、数记为：J.b 厂 - J K*对i ： YIH和两个常亚的书稳遍历性陆机舊号讥经典的亘相尖帽数可用足嚴长的St计时间内的时冋历斷咖可和沖）乘积的时闾屮沟来计算*即；I LZf =lim + （2）7*-w / i 式中，T为延时时间（或位移）。相尖函数反映了两个不同函数的相似程度，因此可以描 述两个信号之间有无尖系或者其相似程度，被广泛应用在分析机械振动与声学测量等工程领 域。相尖函数分析方法不仅是一种噪声过滤方法，滤除信号中的不相尖成分，提高信噪比，提取弱信号，还可用来进行系统识别和故障诊断。在管 道泄漏检测方面就是利用了其时延估计的特点2.2相尖分析法检测管道泄漏原理在管道的首端（X点）

11、和末端（丫点）通过传感器检测到的信号，设其样本函数分别为:yifl fy Hr +式中和分别是苜端C点,和未端（Y点）的背康吸声二对戈（1）（l）it行相尖运算得：I （rAWr （71 二 Ini）r-i itj . air二htn L/i （t J+/W .11 x Lf/t 斗 T |+A ） P （4 ）T-+ J弟若喘声信号Wf）和”完金不栢矢、泄阖信号与噪声信号和互独龙不柑尖则脊：（5）4黄定位算祐的基丰思想是在足霹氏的统计时间T内对上下游的压力犒号Pw吃取乘积的时阖平均值来计算其 相矢函数门即1 r耸（T） =lm- 冲（卄円 “+?讪 （6T* w j - 0当没有泄漏时，相矢

12、函数的值将维持在稳定值附近；当发生泄漏时，相尖函数将Rxy （? 子）将发生较大的变化，当变化量达到一定数值（阈值）时，则认为管道发生泄漏。当相尖函 数 Ry （ t ）达到峰值时，所对应的值正好与所对应的压力波传播到两个端点的时间差相一致。由于相尖函数 &y （T ）取极大值的必要条件为Ry （ T ）在To处的导数等于零，由此可求出 To,并确定 t= To。在L和V已知的前提下利用公式（1）即可计算出X的值，从而确定泄漏点的位置。3管道泄漏检测系统组成3.1管道泄漏检测系统简介.皐监控中&本系统建立在SCAD/系统平台基础上，其总体结构由上位机与下位机构成。下位机主要完成数据的采集与数据

13、传输任务。上位机作为系统的监控中心通过公用电话网 轮流接通下位机 MODE后，向下位机定时发送传输命令，并接收下位机数据。上位机将接收到的数据分别进行实时分析处理，重点对采集的信号进行相尖算 法的编程，并经终端显示，给出泄漏处的位置。为了保证管道首末两端数据采集时间的同步、数据处理的实时性、提高泄漏检测的定位精 度，本系统采用 GPS技术实时校正首末端计算机的系统时间。3.2管道泄漏检测系统中的相尖算法在实际应用中，泄漏点的压力信号经模数转换后的信号是离散时间序列。计算数字信号的相矢函数一般不直接应用公式 （6），而是利用互功率谱密度法。其计算原理图如图3所示。对两个输入信号x（n）、y（n）

14、作傅氏变换得到x（k）、y（k）,两频谱相乘得互功率谱密 度函数，由于相尖函数的傅氏变换就是功率谱密度，因此对互功率谱密度作反变换就得到两个时 域信号的互相尖函数值，这种方法大大减少了计算量。3.3管道泄漏检测系统中相尖分析方法的尖键技术（1）阈值的选取阈值的选取直接影响到系统的检测精度。阈值较大时系统灵敏度较低， 但 可靠性较高，即误报警数较少；阈值较小时系统灵敏度较高，但误报警数增多。实际操作中 的阈值必须通过大量实际数据的计算、比较后选出。这些数据包括正常运行时的数据、工况变化 时的数据和泄漏时的数据。总的原则是使指标阈值大于正常运行状态时的指标函数值且低于绝大 多数情况下泄漏试验中所达

15、到的值。（2）采样时间T的选取T是一个非常重要的参数，直接影响到相尖分析法检测和定位的灵敏性和可靠性。由参考 文献5可知，泄漏变换的时间约为200 s,考虑到缓慢泄漏时的情况，采样时间可取400s （3）采样信号的去噪处理 由于工业现场的电磁干扰、输油泵的振动等因素，采集到的压力 波信号序列附加了大量噪声。在相尖处理运算时，为了运算简便，通常认为泄漏信号与 噪声信 号各自独立，噪声Nx（t）和Nv（t）也不相尖。实际上，噪声可能来自独立 的噪声源（即两者 独立不相尖），也可能来自公共噪声源（相矢噪声）。当存在公共噪声且强度较大时，泄漏 信号将会被噪声信号淹没。因此计算机在对采样的数据进行相尖运

16、算之前，必须对这些信号进 行滤波处理。3.4相尖泄漏检测应用的局限性在实际测试中，小泄漏产生的噪音将强于大泄漏产生的噪音，如果在同一区域同时存在 大、小两种泄漏，大泄漏产生的信号将被淹没。另外，有些干扰噪音如减压阀发出的声音信号 与泄漏信号非常接近，这种声音信号及另外的一些背景噪音都可能完全掩盖掉泄漏产生的信 号。为了克服以上存在的不足，可以运用多种先进、有效的信号处理方法改善其性能。如：使 用自适应滤波方法，利用前一时刻已获得的滤波器参数等结果，自动地调节现时刻的滤波器参数，以适应信号和噪声未知的或随时间变化的统计特性，有效地从噪声中估算出信号成分，同 时移去与信号不相矢的噪声，且 在设计时只需要很少或根本不需要任何尖于信号和噪声的先验 统计知识。在管道泄漏众多的检测方法中，基于相尖分析的负压波管道泄漏检测方法只需对管道两端 的压力信号进行检测，不需构建数学模型，具有实现简单、检测精度高等特点。但它要求泄漏 是快速的、突发性的。如果管道泄漏的速度很 慢、没有明显的负压波出现，则此方法失效。