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1、-iSafe油气管道泄漏在线监测系统解决方案-第 31 页iSafe油气管道泄漏在线监测系统解决方案一、概述1.1 国内油气管道现状中国油气管道建设一直以突飞猛进的速度增长。新中国成立伊始，中国油气管道几乎一片空白，2004年我国油气管道总长度还不到3万千米，但截至2015年4月，油气管道总长度已达近14万公里，油气管网是能源输送的大动脉。过去10年，我国油气管网建设加速推进，覆盖全国的油气管网初步形成，东北、西北、西南和海上四大油气通道战略布局基本完成。频发的事故与不断上升的伤亡数字，也成为伴随着中国油气管道行业高速发展的阴影。2000年，中原油田输气管道发生恶性爆炸事故，造成15人死亡、5
2、6人受伤；2002年，大庆市天然气管道腐蚀穿孔，发生天然气泄漏爆炸，造成6人死亡、5人受伤；2004年，四川省泸州市发生天然气管道爆炸，5人死亡、35人受伤；2006年，四川省仁寿县富加输气站进站管道发生爆炸，造成10人死亡、3人重伤、47人轻伤。2013年11月22日青岛黄岛区，中石化输油储运公司潍坊分公司输油管线破裂后发生爆炸，造成62人遇难。多发的管道事故特别是一些重大的油气泄漏、火灾爆炸等恶性事故对人身安全、自然环境造成了巨大危害。1.2 国家和政府的要求自2013年底开展油气输送管道安全隐患专项排查整治以来，各地区、各有关部门和单位协同行动、共同努力，取得了积极进展，全国共排查出油气
3、输送管道占压、安全距离不足、不满足安全要求交叉穿越等安全隐患近3万处。2014年9月，国务院安委会发布关于深入开展油气输送管道隐患整治攻坚战的通知，要求完善油气输送管道保护和安全运行等法律法规、标准规范、安全生产监管体系和应急体系建设。1.3 系统建设目标管道的完整性和安全运营的重要性和必要性显得尤为突出。为确保管道安全运行，消除事故隐患，保护环境，迫切需要对油气管道建设可靠的泄漏监测系统。用音波法、负压波法、质量平衡法融合一起的管道泄漏监测系统对压力管道进行泄漏监测是目前最先进、最可靠的泄漏监测技术。iSafe管道泄漏监测系统采用音波法、负压波法、质量平衡法三种方法融合的管道泄漏监测技术，能
4、准确迅速发现泄漏并确定油气管道泄漏位置。二、技术方案2.1 现有管道管理及技术手段分析国外从20世纪70年代就开始对管道泄漏检测技术进行了研究。国内管道泄漏技术的研究起步较晚，但发展很快。目前，国内现有的泄漏检测方法从最早的人工沿管路分段巡视检漏发展到较复杂的利用计算机软件和硬件相结合的方法；从陆地管道检测技术发展到海底检测。其中，根据测量分析的媒介不同可分为直接检测法与间接检测法。直接检测法指直接用测量装置对管线周围的介质进行测量，判断有无泄漏产生。主要有直接观察法，气体法，清管器法。间接检测法是根据泄漏引起的管道流量、压力等参数及声、光、电等方面变化进行泄漏检测。主要有水压、气压检测法，质
5、量、体积平衡法，压力点分析法，负压波检测法、音波法等。随着世界各国管道建设的快速发展，管道泄漏监测技术也伴随发展几十年。从油气管道泄漏监测的历史来看，国外早期的监测技术手段大多采用压力点分析法，负压波检测法，光学检测法，声发射技术法，动态模拟法，统计检测法等方法。目前的泄漏监测和定位手段是多学科多技术的集成，特别是随着传感器技术、模式识别技术、通信技术、信号处理技术和模糊逻辑、神经网络、专家系统等人工智能技术等发展，为泄漏检测定位方法带来了新的活力，可对诸如流量、压力、温度、密度、粘度等管道和流体信息进行采集和处理，通过建立数学模型或通过信号处理，或通过神经网络的模式分类、或通过模糊理论对检测
6、区域或信号进行模糊划分，从而提取故障特征等基于知识的方法进行检测和定位。将建立管道的数学模型和某种信号处理方法相结合、将管外检测技术和管内检测技术相结合、将智能方法引入监测和定位技术实现智能检测、机器人检测和定位等作为研究方向。根据管道泄漏监测检测技术的特点，油气管道的泄漏监测技术应用以负压波法、音波法、质量平衡法为主有条件的地区，还可采用人工巡检相结合的方法。几种检漏方法配合使用，相互补充，组成可靠性和经济性均得到综合优化的检漏系统，可使管道泄漏得到很好的控制。2.2 iSafe管道泄漏监测系统技术原理管道泄漏是一个瞬态变化过程，泄漏瞬间将产生各种频率的声波信号。频率小于10Hz的音波信号具
7、有频率低、波长长、穿透力强和传输衰减小的特点，适合用于管道泄漏监测。低频音波在海洋里传播数千公里的距离后仍可被有效的监测到。管道泄漏产生的音波信号在系统中显示如图1.1。音波信号音波法、负压波法、质量平衡法三种方法结合的管道泄漏监测系统具有灵敏度高、误报率低、定位精度高等优点。其工作原理是：当管线发生泄漏事故时，泄漏点处产生的音波/压力波沿管道向上、下游传播，利用管段上下游安装的音波传感器阵列/压力传感器检测到音波/压力波到达的时间差和声波在管道中的传播速度，可以确定泄漏点位置。具体实现包括，传感器接收到的管内音波信号通过电缆传给ACU（Acoustic Controller Unit，声学监
8、控终端）或压力信号传给RTU，ACU/RTU将模拟音波信号转换为数字信号，通过时间同步、噪声抑制、干扰抵消和模拟识别等处理，判断是否出现泄漏，并确定接收到泄漏音波信号的时刻。ACU/RTU将通过网络将泄漏监测状态信息传输给泄漏监测服务器，泄漏监测服务器根据音波/压力波传播速度、管段信息及管段两端传感器接收到泄漏音波的时间差，计算泄漏位置。2.3 管道泄漏监测系统的国内外产品对比分析目前管道安全测漏主要的竞争对手包括，国外的如美国休斯敦声学系统公司ASI，基于次声波法的WaveAlert系统，是利用管道两端安装的次声波传感器对管道泄漏瞬间流体高速流出发出的次声波信号进行实时监测来定位泄漏发生的位
9、置。英国壳牌公司研发的ATMOS Pine的管道泄漏检测系统是基于统计分析原理，利用SCADA系统提供的流量、压力、温度等数据，通过流量或压力变化、质量或体积平衡、动力模型和压力点分析，利用优化序列分析法来检测泄漏。澳大利亚Future Fiber Technologies公司(FFT)开发和研制的光纤管道安全防御系统(FFT Secure Pipe TM)利用油气管道同沟铺设的通讯光纤实时地采集来自管道周边10米范围内、对管道构成威胁的行为所产生的各类震动，位移，监测管道运行状况。但国外产品价格昂贵，而且本地化的技术支持和维护服务都存在很大问题。目前国内油田长距离输油管道大都没有安装泄漏自动
10、检测系统，主要靠人工沿管线巡视，管线运行数据靠人工读取，这种情况对管道的安全运行非常不利。我国长距离输油管道泄漏监测技术的研究从九十年代开始已有相关报道，但只是近几年才真正取得突破，在生产中发挥作用。清华大学自动化系、天津大学精密仪器学院、北京大学、西南石油大学、中国计量院等都在这一方面做过研究。国内公司有华北油田新贝达公司、北京昊科航公司、东营五色石测漏技术有限公司等。但国内研究机构和国内公司的测漏产品基本上都是采用基于压力波（负压波）法的管道泄漏监测系统或者是流量检测法。负压波系统检测灵敏度低，而且无法用于气体管道测漏。流量法系统只能初略判断是否泄漏，无法定位。此外还有一些国内公司利用光纤
11、的震动和温度变化对管道进行预警，像中石油管道通信电力工程总公司自主研发的“光纤管道安全预警系统”，可以应用于已铺设光纤的新管线，而对于老管线来说需要重新铺设光纤，造价昂贵。2.4 iSafe管道泄漏监测系统的优势和特点iSafe管道泄漏监测系统综合了音波法、负压波法、质量平衡法等多种管道泄漏监测技术的优势，进一步提高了发现油气管道泄漏的速度和对管道泄漏位置判定的准确度。iSafe管道泄漏监测综合方案发挥质量平衡法综合计算判断泄漏量的长处，通过负压波、音波法弥补质量平衡法响应时间慢、不能准确定位的缺点，提高整个系统的灵敏性、准确性、可靠性和鲁棒性。同时，通过负压波、音波法对各种检测参数进行综合判
12、断，从而达到负压波法弥补音波法对于非常缓慢的泄漏不易检测的缺点；同时，音波法弥补负压波法瞬时泄漏不易识别和容易同其他非泄漏因素引起的压力下降相混淆的不足。最终实现泄漏监测报警系统具有响应时间短、灵敏度高（0.5%流量）、误报率低、定位准确、避免漏而不报的特点。iSafe管道泄漏监测系统的推广和应用，必将大大提高管道泄漏监测的性能和质量，为管道的安全运行提供强有力的保障。根据国内外的实践结果，音波法融合负压波法可以监控气体管道、液体管道和多相流管道的泄漏，可用于监控地面管道、埋地管道、海底管道和各种复杂的管网系统。iSafe管道泄漏监测系统具有如下优点： 极小的泄漏孔径，最小可测泄漏孔径6-20
13、毫米，具体管段参数受相应的背景噪声、运行压力等影响； 最小可测泄漏率0.51.5%； 定位精度高，定位误差小于100m； 非常低的误报率，正常情况下，系统误报率小于30次/年； 有效作用距离长，系统监控距离可达3050公里，最长可延长到100公里； 泄漏报警数据能够在泄漏检测主机上存储至少6个月； 系统能够对自身工作状态进行自检，能够实时将传感器、GPS等工作状态进行显示； 设备稳定可靠，在国内多条管道上得到成功的应用，具备本地化的技术支持和维护。2.5 总体技术框架音波以管道内部介质为载体，以声速向两端传播。由于音波信号频率低，传输衰减小，可以实现远距离传播。音波管道泄漏监测仪安装在管道的上
14、下游段，捕捉泄漏声波信号，并根据泄漏声波到达管道首、末端声波管道泄漏监测仪的时间差（这个时间差由GPS进行授时），计算出泄漏点的具体位置。iSafe管道泄漏监测系统工作原理如下： 管道泄漏瞬间，输送介质从泄漏点高速流出，将产生高强度音波，次 声波沿管道内介质向两端传播。 ACU通过安装在管段两端的传感器接收到音波信号，识别音波信号，判断管道是否发生泄漏，并通过网络将处理结果传送到服务器。 泄漏监测服务器进行实时处理，如果管道发生泄漏，泄漏监测服务器利用管段两端ACU接收音波信号的时间差，计算出泄漏发生位置。负压波法泄漏监测定位计算方法与音波法基本相同，通过计算泄漏信号传输到安装在管段两端传感器
15、（对于负压波为压力变送器，对于音波为音波传感器）的时间差，结合信号在流体中的传输速度，就可以计算泄漏点位置。定位示意图如图2所示。传感器传感器xL管道泄漏点t1t2) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) )( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( (图2 负压波法定位示意图定位公式： 其中：X 泄漏点距首端测量点的距离（m）；L 管道全长（m）；a 管输介质中声波的传
16、播速度（m/s）；Dt 接收上、下游传感器信号的时间差（s）。2.6 系统功能框架iSafe管道泄漏监测系统框图如下所示。该系统主要设备是ACU和泄漏监测服务器。iSafe管道泄漏监测系统运行需要客户提供计算机通信网络支持。图2.1 iSafe管道泄漏监测系统原理图2.6.1 ACU终端（声学监控终端）iSafe管道泄漏监测系统ACU终端主要功能列表如下：l 数据采集：iSafe ACU采集音波传感器数据；l GPS授时：将音波数据与GPS时间进行同步；l 数据传输：向iSafe服务器传送音波数据；l 工作状态监控：对音波传感器、GPS及网络状态进行自检；l 数据存储显示：对音波数据进行存储与
17、显示。iSafe管道泄漏监测系统ACU终端主要功能是采集音波信号并传输到泄漏监测服务器，安放在站场或者阀室、控制室，能够采集管道内流体内传播的音波信号，经过信号调理，GPS同步，然后转换成数字信号，通过先进的信号处理算法判断该声波信号是否为泄漏信号。ACU终端还具有自检功能，能够实时的将传感器、GPS等设备的工作状况进行显示。ACU终端包括音波传感器、GPS和信号处理机等部件。图2.2 iSafe声学监控终端ACU湿式音波传感器：iSafe管道泄漏监测系统的主传感器采用专用湿式音波传感器。湿式音波传感器灵敏度高，能够将管道中的声波信号转换为电流信号，传输给前端处理模块。湿式音波传感器的监听范围
18、通常在3050公里。湿式传感器采用4-20mA标准电流信号进行传输，工作温度为-4085摄氏度。为保证信号不受到干扰，线缆通常选用铠装对绞屏蔽信号电缆，通常，信号电缆长度小于300米。湿式传感器和压力传感器的典型安装方式如下图所示：图2.3 湿式音波传感器和压力传感器的安装方式信号调理模块：经过长距离传输后，管道泄漏产生的音波信号衰减较大。信号调理模块将对音波信号进行调理，提取有效音波信号，并传递给ACU，同时对传感器的工作状态进行实时监控，一旦出现异常，也会在第一时间将故障信息传递给ACU，保证系统的正常工作状态。GPS：。通过GPS获取精准的时间，便于对各监控节点进行精确时间同步。GPS时
19、间同步设备采用高输出精度的GPS接收机（100ns）来实现。低功耗ACU：低功耗ACU安装在管道沿线的站场或者阀室。并配套蓄电池组和太阳能充电系统、电源线、信号线、GPS馈线、GPS避雷器、浪涌保护器等使用，将现场传感器采集到的信号通过ACU运行采集的程序，利用采集卡把音波信号转换为数字信号，并通过通信网络传送给泄漏监测服务器，整个ACU采用蓄电池组和太阳能充电系统进行供电，功率5W10W。低功耗ACU的通讯通常采用4G/3G/GPRS的方式。图2.3 低功耗ACU方案2.6.2 iSafe-RTU终端iSafe-RTU终端主要功能是实时采集多通道的压力信号，并通过Modbus总线或OPC服务
20、将压力数据传输到泄漏监测服务器，安放在站场或者阀室、控制室。iSafe-RTU需要通过GPS授时模块进行分布式的数据同步。iSafe-RTU终端包括压力传感器、GPS和RTU等部件。2.6.3 泄漏监测服务器iSafe管道泄漏监测系统服务器主要功能列表如下：l 泄漏检测及定位；l 对音波数据进行接收并实时显示；l 对音波信号进行实时分析；l 历史数据分析；l 配置管道信息；l 对数据进行存储。泄漏监测服务器由硬件和软件组成，硬件一般使用高性价比、高稳定性的PC服务器，软件是拥有自主知识产权的管道泄漏监测软件。系统硬件要求处理器为至强2.0GHz以上CPU，内存大于4GB，单块硬盘容量大于600
21、GB。该服务器主要完成将不同地点的ACU数据进行汇聚，系统软件与ACU通信，建立并维护各ACU的通讯信道；利用各GPS时钟信号对其发送的数据进行精确时间同步。系统软件可从SCADA系统获取流量、压力、在线密度等参数，以进一步提高系统可靠性，降低误报率。系统软件处理和识别各ACU的音波数据，判断管道是否发生泄漏。依据管网的拓扑结构以及音波信号到达各ACU的时间差，计算泄漏位置。系统软件保存各个ACU传送来的原始数据以及中间数据，以便进一步分析处理。管道泄漏发生的时间、地点等关键信息保存在数据库中，程序重新启动后泄漏信息仍然保留。泄漏监测系统软件运行人机界面，人机界面显示管道走向，在管道上显示安装
22、ACU的监控节点位置。发生泄漏时，系统发出声音报警，并在管道泄漏的位置显示泄漏图标，同时在监控画面的泄漏信息栏上标明泄漏时刻、泄漏位置等信息。系统软件具有自动诊断功能，能够对断电自启动，通信链路、声波采集、GPS等模块进行自动诊断、报警、提示。人机界面可查看系统的具体参数，如果系统工作不正常可以发现出错部位及原因。2.6.4 通讯系统iSafe管道泄漏监测系统使用计算机网络进行通信。ACU的音波数据通过通讯网络传送到泄漏监测服务器，监控终端与泄漏监测服务器也通过通讯网络相连接。iSafe管道泄漏监测系统通常直接使用管道SCADA系统现有的通信网络。为保证网络通信可靠性，建议系统通信使用已有光纤
23、网络。如果管道没有通信网络，需要另购网络设备，通过ADSL3G等方式组建计算机网络。ACU与服务器之间传送的数据已经过加密，可以通过公网传输。另外系统有严格的数据完整检查和出错重传机制，保证每条数据都准确可靠地传递，在网络环境恶劣情况下能正常工作。2.7 系统数据框架2.8 系统集成应用iSafe管道泄漏监测系统与SCADA系统、人机界面及其他第三方软件采用OPC标准进行通信。iSafe管道泄漏监测系统可以通过OPC接口从SCADA系统获取压力、温度和流量等数据，以进一步提高系统可靠性，降低误报率。iSafe管道泄漏监测系统通过OPC接口向人机界面软件，如Citect, IFix和Labvie
24、w等提供系统运行状态，管道泄漏报警灯信息。用户在人机界面的各种操作也通过OPC接口传递给iSafe管道泄漏监测系统核心模块。iSafe管道泄漏监测系统支持通过OPC接口与其他系统进行通信，具有高度的灵活性。这些系统包括：三参数法管道泄漏监测系统、模拟仿真系统、管壁声波预警系统、管道光纤预警系统、视频监控系统等。三、实施方案3.1 系统部署环境要求在油气安全泄漏监测系统方案确定后，需要对系统所在安装区域进行现场考察，经过对以往很多项目的现场考察结果来看，一般安装仪器设备的区域现场环境都比较复杂；且每个项目的现场实施和工程方案都具有唯一性，所以只能主要归纳油气安全泄漏监测系统现场施工方案的主体设备
25、的安装，主体设备的安装包含以下四个主要设备的安装。具体内容如下： 1、ACU的安装方案； 2、传感器安装方案； 3、GPS安装方案； 4、泄漏监测服务器的安装方案；经客户确认的下列数据和图纸，均为设计的基本依据：1）相关管道的基础数据，包括：管道长度、管径、运行压力、流量范围以及其他相关数据。2）相关站场的工艺布置图3）相关站场的供电原理图4）相关站场的工艺流程图5）相关站场的建筑平面布置与电缆敷设图6）相关站场的机柜典型安装示意图7）相关站场的PLC机柜、端子接线图8）相关站场的变送器安装示意图9）相关站场的GPS天线安装示意图3.2 硬件产品规格说明3.2.1 声学监控终端ACU主机的产品
26、规格如下：产品名称iSafe-ACU2000-Dn（n表示拥有该ACU拥有n通道模拟输入）系统配置硬盘500G（可支持双通道传感器连续存储3年数据）重量19KG尺寸长X高X深=432mm X132mmX530mm供电，功率交流220VAC，72W接口4通道次声波传感器输入端口，4通道状态显示灯，1电源开关，1xDB15 VGA，2xUSB2.0，2x以太网口。操作温度环境空气流通: -5C 55C (根据IEC60068-2-1, IEC60068-2-2, IEC60068-2-14)存储温度-20C 80C相对湿度10% 93% (无凝露)3.2.2 iSafe-RTU终端的产品规格如下：
27、产品名称iSafe-RTU-Dn（n表示拥有该RTU拥有n通道模拟输入）物理接口工业以太网（1个千兆以太网RJ-45插孔）尺寸长X高X深=432mm X132mmX530mm电源通过iSafe-RTU背板总线，15V电流消耗来自背板总线，350mA；功率损耗，5.3W。绝缘测试电压707VDC（型式测试）设计、尺寸和重量模块规格为紧凑型模块，单宽带防护等级IP20重量约350g尺寸(WxHxD)35x142x129mm安装选项安装在iSafe-RTU机架中3.2.3 监测服务器主机的产品规格如下：CPU类型Intel 至强E5-2600 v2 CPU主频1.8GHz CPU型号Xeon E5-
28、2603 v2 主板芯片组Intel C602内存DDR3，8GB硬盘描述500GB 3.5英寸 SATA 7200Rpm硬盘显示器描述Dell UltraSharp系列高性能显示器显卡芯片NVIDIA Quadro NVS310网卡描述英特尔82579千兆以太网控制器3.3 施工和安装要求3.3.1 ACU的安装ACU安装在主机柜内，主机柜安装在站场设备间。安装位置必须保证无强电、强磁和强腐蚀性设备的干扰；（一般安装在各个站点）主机安装场所应干燥、灰尘小、且通风良好；主机安装位置便于馈线、电源线、地线的布线；主机安装在室内。安装主机的室内不得放置易燃品；室内温度、湿度不能超过主机工作温度、湿
29、度的范围。机柜外型尺寸：可以根据现场业主要求进行选择外形尺寸进行配备，ACU放置于主机柜中并且用螺钉穿过ACU面板刚性固定于主机柜中的承重支架上。ACU和机柜的防护等级为IP50。主机柜内装ACU，最大功率为80W，电源要求是220V交流电；机柜供电电源线及ACU信号线GPS信号线等一般从地下走暗线.。下表为ACU的正常工作环境：操作温度3065储存温度4585相对湿度095%，不凝固状态(NonCondensing)输入电压220V/50Hz输入电流（正常状态）3A&24VDCACU设有2个通信网口，2个USB数据接口，一个VGA口一个GPS接口和若干个传感器信号接口系统通信需要1个标准网口
30、，一个备用网口，在现场调试安装中通过通信网口与业主局域网系统相连接并分给ACU一个IP地址。USB数据接口主要用于拷贝数据等。VGA口主要用于现场安装完成以后通过VGA口连接液晶显示器进行各个站点的临时调试，GPS接口主要用于连接站点外的GPS天线通过GPS受时同步各个站点的时间ACU主机附件还包括传感器接线端子、电源接线端子、空气开关、插座、GPS避雷器等。图1 ACU系统安装位置及数量：l ACU的安装根据现场管线的长度及地形位置进行最优安装设计一般每个站点安装一台ACU。l ACU连接传感器需要铠装电缆铠装电缆的数量及长度需要根据现场来确定，在现场施工中铠装电缆必须埋穿管埋地走暗线。安装
31、位置：l ACU的安装位置应该选择在传感器附近的设备间，该设备间尽量靠近传感器安装位置。需要业主配合或协调事项：l 需要业主找到合适的设备间放置RTU；l 需要业主在设备间内提供稳定的220V交流电，功率能达到上述要求；l 需要业主在设备间内提供一根可联网的网线，并分配一个IP地址；l 需要业主协助设备间屏蔽电缆、GPS天线的布线、埋地等。3.3.2 传感器安装l 低频声波传感器通过引压管安装到主管道。传感器接口包括1/2NPT内螺纹、外螺纹等多种接口形式。传感器与管道之间应设置取样截止阀。低频声波传感器的安装要求和安装方式可参考压力变送器的安装方式。l 系统使用的传感器的常用管道接口为1/2
32、NPT内螺纹，传感器一般在现场安装的时候会通过3通来接入管道，一般选择管道上原来装的压力表和压力传感器位置进行改装，但是压力表和压力传感器一般是外螺纹M201.5,而3通螺纹是1/2NTP所以压力表和一字表之间还要再加M201.5转1/2NTP转接头通过3通及转接头后方可正常安装业主的仪器仪表和我们音波音波传感器，在安装音波传感器之前需要布置音波传感器的信号线，信号线走线为暗线，通过现场的地下走线管和走线槽走到我们需要的位置地面处信号线在地面处以后通过防爆软管引到音波传感器上，在用信号线连接传感器之前先用万用表测量信号线有无短路情况等，如果测试正常在信号线不接电的情况下安装传感器用凯装电缆的外
33、铜丝接传感器壳体，铠装电缆的红线接24V正，黑接24V负，（不能接到test正负上）2个传感器安装完毕以后联通机箱内部设备，供电，并通过业主索要该站点的网络IP地址和一个正常工作的网线接口加入局域网检查通电情况下是否所有仪器正常运行，检查完成正常运行后红一联音波泄漏监测站点工程施工安装完毕。 下图（2），图（3）为传感器安装图： 图（2）图（3）为红某项目传感器现场安装图： 图（3） 数量：l 一般在现场2个站点之间会选择安装4传感器，分别为2个主传感器2个副传感器这样，2个传感器的位置一般在大于10米小于50米左右。安装位置：需要业主配合或协调事项：l 需要业主协助找到主副传感器安装位置；l
34、 需要业主协助安装三通及传感器，包括管道开关针型阀、卸下原有压力表或变送器、安装三通、恢复安装原有压力表到三通上、安装湿传感器到三通上，检测安装是否合格；l 需要业主协助从传感器出来的屏蔽电缆的布线、埋地等，协助屏蔽电缆如何连接到所对应ACU所在的设备间。l 安装现场必须遵守业主现场安全管理要求，如必须佩戴安全帽，不得使用明火打接电话等等。3.3.3 GPS安装GPS天线一般安装在现场最高建筑物的屋顶，或者安装在无遮挡高处，天线应高出屋顶或地面0.5m以上。如下图（4），图（5）所示。图（5）为红河油田项目GPS安装位置：图（4）cad示意图： 图 (4)图（5）为红河油田项目GPS现场安装图
35、： 图（5）GPS天线安装l GPS信号线应外加保护套管（镀锌钢管或PVC管，通过膨胀螺栓固定到墙体）。钢管之间采用弯头连接，连接必须可靠能防雨。与GPS天线直接相连的钢管或PVC管兼起支架作用，相连处是M25x2外螺纹。GPS天线用长0.2米和8跟1.5米的6分带管螺纹的镀锌钢管加配套对丝弯头做个GPS支架，用电锤在墙体打孔并且用膨胀螺钉固定GPS及其支架，GPS信号线通过弯头沿着镀锌钢管往下走并且引导信号线通过地下走线到达机箱处通过航空插头与避雷器连接，（避雷器通过机箱下边接地线导入大地）。l GPS信号线在进入ACU主机前需要接GPS避雷器，防止GPS遭到雷击而损坏设备。数量：l 镀锌钢
36、管数量一般1个GPS天线需要1-3跟1.5m长和转接头若干根据现场环境不同数量不同。安装位置：l GPS需要安装在站点附近的无遮挡的空旷地点，一般情况下是安装在设备间的墙上高处，GPS天线高处设备间外墙0.5m以上。需要业主配合或协调事项：l 需要业主协助设备间GPS天线的布线、埋地等。3.3.4 泄漏监测服务器安装泄漏监测主机由硬件和软件组成，硬件一般使用高性价比、高稳定性的PC服务器，软件是拥有自主知识产权的管道泄漏监测软件。泄漏监测主机通常安装在控制中心、中心站场或者值班室。功率约600W，电源220V/50Hz交流电。泄漏监测主机通信网络支持需要提供一个标准网口，并分配一个固定IP。图
37、（6）为服务器： 图（6）数量：l 总共1台。安装位置：l 可在控制中心、中心站场或者值班室。需要业主配合或协调事项：l 需要业主找到合适的控制中心放置泄漏监测主机；l 需要业主在设备间内提供稳定的220V交流电，功率能达到上述要求；l 需要业主在设备间内提供一根可联网的网线，并分配一个IP地址；3.3.5 特殊安装要求为了保证噪音屏蔽效果、提高泄漏监测精度，首站和末站都分别设置声波传感器阵列，每个阵列含24个声波传感器。走线PVC管若干根据现场情况准备3.3.6 走线要求3.3.6.1 所有馈线必须按照设计方案（文件）的要求布放，要求走线牢固、美观，不得有交叉、扭曲、裂损情况；各种套管须用同
38、色扎带、胶布进行捆扎、缠绕；PVC须用PVC对接管进行对接。3.3.6.2 走线用喉箍、扎带和L型馈线座、单/双孔波导卡、隔墙码、PVC管卡码等进行固定。室外走线淮河以北可用喉箍、单/双孔波导卡、隔墙码固定。3.3.6.3 工程走线裸露部分（除线井内）必须加套白色PVC管，拐弯处用波纹管连接，拐弯波纹管长度不大于0.3米。尾纤全部加套波纹管。则由客户提出,同时在设计中必须明确提出,另作说明。3.3.6.4 加套PVC管的馈线在走线架或墙壁垂直走线时，每隔9米必须用扎带把馈线固定于走线架或其它固定件上，以防止馈线因自身重力而引起馈线下堕。3.3.6.5 垂直走线或必要的空中飞线若无法固定，则预先
39、将馈线用扎带或电缆挂钩固定在钢丝绳上，钢丝绳两端用膨胀螺丝、地锚、紧绳卡和调节环拉紧。客户特别要求时，必须安装专用走线架。(一般现场施工采用地下走线形势)3.4 实施计划按照以往项目经验和项目实施惯例，iSafe系统的实施周期约为18周，时间安排参见下表：序号具体工作内容时间备注1现场考察，详细方案设计：1. 确定设备选型方案；2. 传感器安装方案；3. GPS安装方案；4. 设备安装方案；5. 电源供电方案，设备选型；2周详细方案包括：详细设备列表；传感器走线图；GPS走线图；设备走线图；等内容。2设备订货：1. 主服务器订货（4周）；2. 进口传感器订货（12周）；3. GPS模块订货（2
40、周）；4. 电源设备订货（3周）；5. 其他辅助设备订货（4周）；12周进口传感器需要12周时间3系统集成、工厂测试及安装：1. 分项测试： 1）电源测试 2）设备分项测试； 3）硬件联合测试； 4）软件联合测试；2. 集成测试： 1）系统集成； 2）系统性能测试； 3）系统连续运行测试； 2周系统集成在厂家完成；传感器到货之前，完成电源测试、设备测试、硬件测试、软件测试等内容；之后完成系统集成测试；传感器到货这后，完成集成测试，系统连续运行3天以上；4现场调试：1. 现场设备安装及测试（1周） 1）传感器安装； 2）GPS安装； 3）处理终端安装； 4）服务器安装；2. 系统测试（2周） 1
41、）系统运行测试； 2）实际放油，系统性能测试； 3）系统工作参数优化；4周系统实际放油测试，工作参数优化需要时间最少为2周；根据实际情况，该过程可能延长到4周。5项目验收，交付使用1. 实际放油测试；2. 签署放油测试结果报告；3. 系统培训，签署培训报告；1周进行实际放油测试，检测系统性能。整个项目周期约为21周3.4.1 现场考察及方案设计我方将派遣工程师到现场，进行如下工作： 完成iSafe系统各种设备选型； 确认管线的各项参数。 确定数据采集处理终端的安装（一般安装在站场或者阀室）。 根据管道实际情况确定传感器的安装方案。 根据实际情况确定GPS的安装。 确定泄漏监测定位泄漏监测主机的
42、安装。根据管道的基本资料和现场考察结果，我方完成实验原油管道次声波管道泄漏监测定位系统设计。3.4.2设备订货、生产、集成与测试在合同签订后我方将尽快进行设备的采购和系统集成。系集成完毕之后我们将进行全面的软硬件测试，包括模块测试和总体测试，测试过程覆盖系统的所有输入和输出。设备将在我方工厂进行48小时连续工作测试。我方保证系统在出厂前是合格可靠稳定的。如果用户对系统提出修改意见，在得到双方书面确认情况下，在设备出厂之前完成修改和测试。我方将遵照业主的要求指导相关单位或者部门进行系统的安装。设备运抵现场后，公司将派遣多名工程师指导现场安装： 安装传感器、ACU、GPS及泄漏监测主机。 检测传感
43、器是否正常工作。 检测GPS是否正确工作。 检测ACU是否正确工作。 检测通讯系统是否工作正常。现场调试我们需要进行以下工作： 测试系统的数据采集、传输、报警、监控、备份等功能是否工作正常。 组织进行管道泄漏实验，采集管道的噪音以及模拟泄漏次声波信号。 根据现场次声波信号调整并优化系统工作参数。 测试系统的实际工作性能。3.5 系统验收我方在系统调试完毕之后提出验收申请。业主技术人员按双方商定的验收方案安排，在选定的模拟泄漏点进行模拟泄漏实验，操作步骤与调试时的模拟泄漏操作步骤相同。业主验收人员在监控中心记录iSafe系统的监测结果。双方对监测结果进行评估，并签字确认。在设备和系统安装和初步调
44、试完成后，买卖双方将按如下内容或标准进行验收。1、技术协议书规定的全部设备、装置的种类、规格型号及数量；2、有关设备、装置、线缆的安装位置和施工工艺的设计图纸或方案；3、本项目方案中规定的有关系统的声波测漏效能指标。验收程序：按验收标准清点交接全部设备、装置的种类、规格型号及数量，并由双方代表在验收单上签字；按有关设计图纸或方案验收有关设备、装置、线缆的安装位置和施工工艺，并由双方代表在验收单上签字；按项目方案中规定的技术指标，对声波测漏系统进行现场测试验收。3.5.2现场实际排放液体（气体）模拟泄漏测试验收在现场调试完场后就是验收，为了证实声波测漏系统在一定的运行状态下和特定的尺寸范围内，能
45、够有效监测泄漏，就需要进行实际的泄漏测试。本项目方案中，将采用流孔板模拟泄漏的方式。管道实际泄漏时，一定会当即产生一个漏洞。采用流孔板模拟泄漏方式，就是通过安装固定在管道上的流孔板来模拟泄漏。一般地，用于泄漏测试的流孔板安装在被检测管道段的上游或者下游的端口，目的在于能够让两个监视点都能监测到一个很强的泄漏信号。测试用的引管的直径，至少应该是泄漏孔径的两倍大小。现场验收的目的在于演示一个正在运行的声波测漏系统，从而证明此系统完全能够满足技术协议书的要求。该测试过程，还能够充分证明系统可以利用最小的误报率来保证最大的测漏灵敏度。在测试过程中，过滤、极限数据以及声音传播速度参数都将设置为最佳状态，以便能够得到最好的测试效果。为了能够准确监测系统的泄漏敏感度，最后一次泄漏测试都将用流孔板来完成。使用流孔板能够保证测试所产生的声波信号，更准确地接近模拟实际泄漏。泄漏测试的步骤：初始准备：讨论并明确在测试过程中需要的人员以及外围辅助设备。初步排放液体（气体）模拟泄漏：记述管道上的模拟泄漏。调整系统参数以减小误报率，收集数据来确定管道内的最佳音速(在确定泄漏位置时候使用)。最终排放液体（气体）的模拟泄漏：最后测试用来确认系统测漏灵敏度、泄漏点的精确定位以及系统报警反应时