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1、天然气管道天然气管道(gundo)检漏检漏主要内容主要内容:一、绪论；一、绪论；二、泄漏二、泄漏(xilu)(xilu)原因原因 ；三、泄漏检测技术三、泄漏检测技术 ；四、管道泄漏检测系统的评价指标；四、管道泄漏检测系统的评价指标；五、预防泄漏事故的措施。五、预防泄漏事故的措施。1第一页，共九十五页。一、绪论一、绪论(xln)(xln)：天然气易燃、易爆、易扩散天然气易燃、易爆、易扩散,天然气管线天然气管线 的泄漏破裂事故不但造成很大的直接经济损失的泄漏破裂事故不但造成很大的直接经济损失,更易造成人身伤害和环境污染等严重后果。因更易造成人身伤害和环境污染等严重后果。因 此此,对天然气管线泄漏进
2、行实时在线监测对天然气管线泄漏进行实时在线监测,及时及时 发现泄漏和预防泄漏隐患就显得十分重要。发现泄漏和预防泄漏隐患就显得十分重要。2第二页，共九十五页。根据泄漏量的不同，管道泄漏一般分为小根据泄漏量的不同，管道泄漏一般分为小 漏、中漏、大漏。小漏亦称砂眼，泄漏量低于正漏、中漏、大漏。小漏亦称砂眼，泄漏量低于正 常输量的常输量的 3%3%，主要是由于，主要是由于(yuy)(yuy)管道防腐层被破坏，管道防腐层被破坏，管壁在土壤电化学腐蚀作用下出现锈点，腐蚀逐管壁在土壤电化学腐蚀作用下出现锈点，腐蚀逐 渐贯穿整个管壁的现象。渐贯穿整个管壁的现象。中漏的泄漏量在正常输量的中漏的泄漏量在正常输量的
3、 3%3%10%10%之之 间。大漏的泄漏量则大于正常输量的间。大漏的泄漏量则大于正常输量的 10%10%。在。在 管道运营中，由于倒错流程、干线阀门误动作等管道运营中，由于倒错流程、干线阀门误动作等 原因可能使干线超压造成管道泄漏。原因可能使干线超压造成管道泄漏。3第三页，共九十五页。二、泄漏原因：二、泄漏原因：天然气长输管道在运行过程中天然气长输管道在运行过程中,出现出现泄漏现象的原因主要泄漏现象的原因主要(zhyo)(zhyo)有以下四个方面有以下四个方面 。(1)(1)管道腐蚀；管道腐蚀；(2)(2)自然破坏；自然破坏；(3)(3)人为破坏；人为破坏；(4)(4)管道自身缺陷。管道自身
4、缺陷。4第四页，共九十五页。管道的泄漏管道的泄漏,具体表现在以下具体表现在以下1010个方面个方面:管道材质不良管道材质不良,由于材质开裂、存在砂眼由于材质开裂、存在砂眼,久久 经腐蚀穿洞；经腐蚀穿洞；管道涂层损坏、脱落管道涂层损坏、脱落,造成管道腐蚀穿孔；造成管道腐蚀穿孔；阴极保护度低或失效阴极保护度低或失效,以及潮湿的环境如腐蚀以及潮湿的环境如腐蚀 性介质对管道外壁造成的腐蚀和传输介质的性介质对管道外壁造成的腐蚀和传输介质的 腐蚀成分对管道内壁造成的腐蚀；腐蚀成分对管道内壁造成的腐蚀；管道接头安装不良，阀门不良，未设计管道管道接头安装不良，阀门不良，未设计管道 伸缩节等原因伸缩节等原因(y
5、unyn)(yunyn)；由于地下管道拥挤由于地下管道拥挤,在施工其它地下工程时受在施工其它地下工程时受 影响所致；影响所致；5第五页，共九十五页。由于高层建筑工程的重压由于高层建筑工程的重压,使地基下沉使地基下沉(xi chn)(xi chn),致使管致使管 道开裂；道开裂；由于地质构造原因使地基下沉由于地质构造原因使地基下沉,造成管道开裂造成管道开裂 (如地震如地震 地下水位下降地下水位下降)；在路段上的管道在路段上的管道,由于重载车辆的通行而造成由于重载车辆的通行而造成 管道开裂；管道开裂；不法分子的盗窃破坏，造成管道穿孔以及施工不法分子的盗窃破坏，造成管道穿孔以及施工 人员违章操作人员
6、违章操作,野蛮施工造成的破坏；野蛮施工造成的破坏；由于地震、滑坡等自然灾害以及气候变化使管由于地震、滑坡等自然灾害以及气候变化使管 道发生翘曲变形导致应力破坏。道发生翘曲变形导致应力破坏。6第六页，共九十五页。一般来说一般来说,泄漏事故在管道运行的早期的泄漏事故在管道运行的早期的 发生频率较高发生频率较高,而在中期较低。这主要是因为而在中期较低。这主要是因为 在早期在早期,管道在材质、设计和施工等方面存在管道在材质、设计和施工等方面存在 的未被发现的缺陷的未被发现的缺陷,会在运行初期充分暴露会在运行初期充分暴露,管管 理和操作人员的本身理和操作人员的本身(bnshn)(bnshn)经验不足经验
7、不足,制度不全制度不全,这这也也 是初期造成泄漏事故多发的原因是初期造成泄漏事故多发的原因;在管道运行在管道运行 后期后期,由于管道和设备的老化、腐蚀、磨损由于管道和设备的老化、腐蚀、磨损,管管 道较容易破裂道较容易破裂,造成事故率上升。造成事故率上升。7第七页，共九十五页。在天然气管道输送过程中在天然气管道输送过程中,常发生泄漏的常发生泄漏的 部位是管道上的连接部位、焊接部位、流体的部位是管道上的连接部位、焊接部位、流体的 转向部位及采用填料转向部位及采用填料(tinlio)(tinlio)密封部位等。密封部位等。1.1.连接部位泄漏：连接部位泄漏：连接部位是指为了检修或更换零部件而在连接部
8、位是指为了检修或更换零部件而在 设备或管道上设置的可拆卸性构件。最常见设备或管道上设置的可拆卸性构件。最常见 的连接部位有法兰连接和螺纹连接。的连接部位有法兰连接和螺纹连接。8第八页，共九十五页。(1)(1)法兰泄漏：法兰泄漏：法兰密封是天然气管道输送中应用最广法兰密封是天然气管道输送中应用最广 泛的一种密封结构形式。这种密封形式一般泛的一种密封结构形式。这种密封形式一般 是依靠其连接螺栓所产生的预紧力是依靠其连接螺栓所产生的预紧力,通过通过(tnggu)(tnggu)各种各种 固体垫片或液体垫片达到足够的工作密封比压固体垫片或液体垫片达到足够的工作密封比压,来阻止被密封流体介质的外泄来阻止被
9、密封流体介质的外泄,属于强制密封属于强制密封 范畴。这种连接形式主要存在三种泄漏形式。范畴。这种连接形式主要存在三种泄漏形式。9第九页，共九十五页。1)1)界面泄漏。密封垫片压紧力不足、法兰结合界面泄漏。密封垫片压紧力不足、法兰结合 面上的粗糙度不恰当、管道温差面上的粗糙度不恰当、管道温差(wnch)(wnch)变形、机械变形、机械 振动等都会引起密封垫片与法兰面之间密合振动等都会引起密封垫片与法兰面之间密合 不严而发生泄漏。不严而发生泄漏。2)2)渗透泄漏。压力介质通过密封垫片内部的微渗透泄漏。压力介质通过密封垫片内部的微 小间隙而产生的一种泄漏形式。小间隙而产生的一种泄漏形式。3)3)破坏
10、泄漏。破坏泄漏是由于安装质量欠佳而破坏泄漏。破坏泄漏是由于安装质量欠佳而 产生密封垫片压缩过度或密封比压不足而发产生密封垫片压缩过度或密封比压不足而发 生的泄漏。生的泄漏。10第十页，共九十五页。(2)(2)螺纹连接部位泄漏：螺纹连接部位泄漏：螺纹泄漏是由于所使用的缠绕填充材料如四螺纹泄漏是由于所使用的缠绕填充材料如四氟乙烯、石棉绳、麻丝等材料经过长期使用后氟乙烯、石棉绳、麻丝等材料经过长期使用后,会出现老化、龟裂、变质会出现老化、龟裂、变质,塑性变形和回弹力下塑性变形和回弹力下降降,造造成成(zo(zo chn)chn)填填充充材材料料与与丝丝扣扣之之间间密密合合不不严严而而发发生生泄泄漏。
11、漏。2.2.焊接部位泄漏：焊接部位泄漏：由焊接存在的缺陷如未焊透、夹渣、气孔、由焊接存在的缺陷如未焊透、夹渣、气孔、裂纹引起的泄漏。裂纹引起的泄漏。11第十一页，共九十五页。3.3.冲刷引起的管道冲刷引起的管道(gundo)(gundo)泄漏：泄漏：由于天然气高速流体在改变方向时由于天然气高速流体在改变方向时,对管壁对管壁产生较大的冲刷力导致的管道穿孔泄漏。产生较大的冲刷力导致的管道穿孔泄漏。4.4.填料部位泄漏：填料部位泄漏：主要指阀门填料处或机泵的轴向填料密封主要指阀门填料处或机泵的轴向填料密封处发生的泄漏。处发生的泄漏。12第十二页，共九十五页。二、泄漏检测技术：二、泄漏检测技术：泄漏检
12、测方法一般泄漏检测方法一般(ybn)(ybn)用来检测管道的完用来检测管道的完整性的。国外从整性的。国外从2020世纪世纪7070年代末开始对油气长输年代末开始对油气长输管道泄漏检测技术进行研究管道泄漏检测技术进行研究,到到8080年代末年代末,相关的相关的检测技术和设备已商品化。目前检测技术和设备已商品化。目前,国内外常用的国内外常用的输气管道泄漏检测与定位方法很多。输气管道泄漏检测与定位方法很多。13第十三页，共九十五页。1 1、直接检漏法：、直接检漏法：直接检漏法是检测泄漏气体的直接检漏方直接检漏法是检测泄漏气体的直接检漏方 法法,其中包括最原始的人工巡视法其中包括最原始的人工巡视法,这
13、种方法依这种方法依 靠工人沿道进行巡视靠工人沿道进行巡视,依赖于人的敏感性、经依赖于人的敏感性、经 验和责任心验和责任心,往往只能往往只能(zh nn)(zh nn)发现一些较大的泄漏发现一些较大的泄漏,而而 且耗费很大的人力且耗费很大的人力,实时性也较差。随着科学实时性也较差。随着科学 技术特别是计算机和自动化仪表的飞速发展技术特别是计算机和自动化仪表的飞速发展,大量最新科技成果不断被应用于管道的检测中大量最新科技成果不断被应用于管道的检测中,涌现出许多高效、灵敏和方便的检测技术和设涌现出许多高效、灵敏和方便的检测技术和设 备。备。14第十四页，共九十五页。（1 1）红外线成像技术：）红外线
14、成像技术：当管道发生当管道发生(fshng)(fshng)泄漏时泄漏时,泄漏点周围土地的泄漏点周围土地的温温 度场会发生变化度场会发生变化,通过红外线遥感摄像装置可通过红外线遥感摄像装置可 以记录输气管道周围的地热辐射效应以记录输气管道周围的地热辐射效应,再利用再利用 光谱分析就可以检测出泄漏位置。这种方法可光谱分析就可以检测出泄漏位置。这种方法可 以较精确地定位泄漏点以较精确地定位泄漏点,灵敏度也较高灵敏度也较高,但不适但不适 用埋设较深的管道检漏。用埋设较深的管道检漏。15第十五页，共九十五页。（2 2）纹影成像技术）纹影成像技术(jsh)(jsh)检测法：检测法：由于泄漏到大气中的天然气
15、比周围空气的由于泄漏到大气中的天然气比周围空气的 折射高折射高,光栅之间的泄漏天然气就会使光线达光栅之间的泄漏天然气就会使光线达 摄像机时摄像机时,形成纹影图像形成纹影图像,拍摄下来的纹影能提拍摄下来的纹影能提 供信息生位移估算泄漏量供信息生位移估算泄漏量,与其他一些光学检与其他一些光学检 漏技术漏技术(如背景吸收体成像、红外辐射吸收技如背景吸收体成像、红外辐射吸收技 术术)相比相比,纹影成像技术的敏度高纹影成像技术的敏度高,设备轻巧、设备轻巧、使用方便使用方便,但不能实时检测泄漏。但不能实时检测泄漏。16第十六页，共九十五页。（3 3）智能爬行机检测方法：）智能爬行机检测方法：智能爬行机是基
16、于超声波、漏磁、声发射智能爬行机是基于超声波、漏磁、声发射 等无损伤原理等无损伤原理(yunl)(yunl)以及录像观察的仪器以及录像观察的仪器,它的四周它的四周 装有多个探头，可进入管道内部边爬行边检测装有多个探头，可进入管道内部边爬行边检测 管道内外腐蚀、机械损伤的程度和位置管道内外腐蚀、机械损伤的程度和位置,为预为预 测和判断是否泄漏提供依据。例如超声波检测测和判断是否泄漏提供依据。例如超声波检测 器在爬行中不断地通过探头发射超波器在爬行中不断地通过探头发射超波,检测壁检测壁 厚厚,从而估计管道受腐蚀程度。从而估计管道受腐蚀程度。17第十七页，共九十五页。通常通常,采用声波需要在传感器和
17、管壁之间采用声波需要在传感器和管壁之间 充填耦合剂充填耦合剂,检测时检测时,要设一个液体段要设一个液体段(通常为通常为 凝胶凝胶),),在这个液体段的两端运行两个常规清管在这个液体段的两端运行两个常规清管 器器,而超声波检测器需要放入液体段，因此操而超声波检测器需要放入液体段，因此操 作很不方便作很不方便,还会影响还会影响(yngxing)(yngxing)管道的正常使用。国外管道的正常使用。国外 已研制成功不要液体耦合剂就能用于输气管道已研制成功不要液体耦合剂就能用于输气管道 的轮式干耦合超声波检测器。的轮式干耦合超声波检测器。18第十八页，共九十五页。漏磁检测器：漏磁检测器：在管道爬行的过
18、程中在管道爬行的过程中,通过通过 检测器上的磁铁不断检测器上的磁铁不断(bdun)(bdun)将经过的管道磁化将经过的管道磁化,由由于于 管道上缺陷处的磁通会发生泄漏管道上缺陷处的磁通会发生泄漏,检测器就将检测器就将 管道上各处磁通量泄漏情况记录下来管道上各处磁通量泄漏情况记录下来,经分析经分析 后可确定管道的破损情况。后可确定管道的破损情况。智能爬行机能够较为准确地判断泄漏智能爬行机能够较为准确地判断泄漏,并并 根据管道状况预测泄漏根据管道状况预测泄漏,防患于未然防患于未然,但投资较但投资较 大大,且需要丰富的操作经验且需要丰富的操作经验,只适用于那些没有只适用于那些没有 太多弯头和连接处的
19、大口径管道。太多弯头和连接处的大口径管道。19第十九页，共九十五页。（4 4）嗅觉传感器技术：）嗅觉传感器技术：嗅觉传感器技术是一项新兴技术。这种技嗅觉传感器技术是一项新兴技术。这种技 术利用特殊的化学物质术利用特殊的化学物质,传感器对天然气中某传感器对天然气中某 种化学物质作出反应种化学物质作出反应,输出信号输出信号,然后通过计算然后通过计算(j(j sun)sun)机信号处理机信号处理,检测泄漏的天然气。可将嗅觉传检测泄漏的天然气。可将嗅觉传 感器沿管道按一定的间距布置感器沿管道按一定的间距布置,对管道进行实对管道进行实 时监控。目前时监控。目前,将此项技术应用于管道检测还将此项技术应用于
20、管道检测还 不太成熟不太成熟,需要进一步探讨和研究。需要进一步探讨和研究。20第二十页，共九十五页。（5 5）打压检测法：）打压检测法：早期新建管道必须进行静水压试验早期新建管道必须进行静水压试验,管道管道 在高于正常运行压力在高于正常运行压力(一般设为设计压力的一般设为设计压力的 1.25 1.25倍倍)维持维持2424小时小时,这种检测方法对于暴露这种检测方法对于暴露(bol)(bol)各各 种初始缺陷非常有效种初始缺陷非常有效,但只能检测出管道不能但只能检测出管道不能 承受试验压力的部位承受试验压力的部位,不能提供管道的详细信不能提供管道的详细信 息息,并且水压试验需要停输进行并且水压试
21、验需要停输进行,检测成本较大。检测成本较大。21第二十一页，共九十五页。（6 6）气体检测法：）气体检测法：这是一种采用基于接触燃烧原理的可燃性这是一种采用基于接触燃烧原理的可燃性 气体检测器气体检测器,这种方法的优点是受温度、污染这种方法的优点是受温度、污染(wrn)(wrn)或机械运行的影响较小或机械运行的影响较小,灵敏度较高灵敏度较高,目前已成目前已成 为检测输气管道的主要检测仪器。缺点是易引为检测输气管道的主要检测仪器。缺点是易引 发燃烧或爆炸事故发燃烧或爆炸事故,而且不能长距离连续检测。而且不能长距离连续检测。22第二十二页，共九十五页。（7 7）探地雷达：）探地雷达：探地雷达将脉冲
22、电磁波发射到管道附近的探地雷达将脉冲电磁波发射到管道附近的 地下。当管道内的气体发生泄漏时地下。当管道内的气体发生泄漏时,管道周围管道周围 介电性发生变化介电性发生变化,到达雷达的发射信号的时域到达雷达的发射信号的时域 波形也会发生变化波形也会发生变化,根据波形的变化就可以检根据波形的变化就可以检 测到管道是否发生泄漏。应用这种方法时测到管道是否发生泄漏。应用这种方法时,被被 测对象必须有一定的体积测对象必须有一定的体积,因此不适用较细的因此不适用较细的 管道管道,而且地质而且地质(dzh)(dzh)特性的突变往往会对图像有很特性的突变往往会对图像有很 大的影响大的影响,容易出现误报。容易出现
23、误报。23第二十三页，共九十五页。2 2、间接检漏法：、间接检漏法：间接检漏法是指泄漏间接检漏法是指泄漏(xilu)(xilu)造成的流量、压力、造成的流量、压力、声声 音等物理参数发生变化而进行间接检测的方法。音等物理参数发生变化而进行间接检测的方法。（1 1）传感器检测法：）传感器检测法：当管道发生泄漏时当管道发生泄漏时,在泄漏点会产生噪声在泄漏点会产生噪声,通通 过声波传感器检测这种声波过声波传感器检测这种声波,就可进行泄漏检测和就可进行泄漏检测和 定位。此项技术能够快速检测泄漏定位。此项技术能够快速检测泄漏,定位准确性也定位准确性也 较高。较高。24第二十四页，共九十五页。但是由于泄漏
24、口形状的差异对泄漏声波的特但是由于泄漏口形状的差异对泄漏声波的特 征影响较大征影响较大,这种方法难以确定泄漏程度。由于这种方法难以确定泄漏程度。由于 传统的声波传感器属于离散型传统的声波传感器属于离散型,对于长距离管道对于长距离管道 需布置大量传感器需布置大量传感器,投资相当大投资相当大,限制了这项技术限制了这项技术 的应用。的应用。光波在光纤中传播光波在光纤中传播(chunb)(chunb)时其特征参量时其特征参量(如振幅、如振幅、相位、偏振态、波长等相位、偏振态、波长等)在外界因素在外界因素(如压力、振如压力、振 动、位移、温度等动、位移、温度等)的作用下会发生变化。的作用下会发生变化。2
25、5第二十五页，共九十五页。利用这一特性利用这一特性,在油气管线铺设一条或几在油气管线铺设一条或几 条光缆条光缆,利用光纤作为传感器利用光纤作为传感器,监视管道泄漏时监视管道泄漏时 发出的噪声发出的噪声,或者检测管线周围的压力和温度或者检测管线周围的压力和温度 等信号等信号,通过对信号的分析和处理通过对信号的分析和处理(chl)(chl),对管线附近对管线附近 的机械施工和人为破坏等事件进行迅速判断和的机械施工和人为破坏等事件进行迅速判断和 准确定位准确定位,提高在线检测水平。提高在线检测水平。26第二十六页，共九十五页。分布式光纤传感器是近几年来发展分布式光纤传感器是近几年来发展(fzhn)(
26、fzhn)的的一一 个热点个热点,它在实现物理量测量的同时可以实现它在实现物理量测量的同时可以实现 信号的传输信号的传输,在解决信号衰减和抗干扰方面有在解决信号衰减和抗干扰方面有 着独特的优越性着独特的优越性,在管道监控系统中将极具有在管道监控系统中将极具有 应用潜力。应用潜力。27第二十七页，共九十五页。（2 2）流量或质量平衡法流量或质量平衡法:在流量平衡方法背后的原理是质量守恒，在流量平衡方法背后的原理是质量守恒，既，在同一时间间隔内流入管道中的流体流量既，在同一时间间隔内流入管道中的流体流量 减去流出的量必须等于管道内流体的变化量。减去流出的量必须等于管道内流体的变化量。如果考虑更广泛
27、的时间期间，泄漏如果考虑更广泛的时间期间，泄漏(xilu)(xilu)发生发生能能 被发现，然而在产品性质和一个管道瞬态特征被发现，然而在产品性质和一个管道瞬态特征 的变化会导致误报警的变化会导致误报警 28第二十八页，共九十五页。使用这个方法，在任何时间段内，能被检使用这个方法，在任何时间段内，能被检 测出来的最小的泄漏测出来的最小的泄漏(xilu)(xilu)量在管线存量上有不确量在管线存量上有不确定定 性。基本上，这意味着只有泄漏大于能被插入性。基本上，这意味着只有泄漏大于能被插入 管道内的额外流量管道内的额外流量/质量才能被测出来。质量才能被测出来。在流量平衡方程中，包括在管线存量上变
28、在流量平衡方程中，包括在管线存量上变 化，极大地减少与管线充装有关的流量平衡中化，极大地减少与管线充装有关的流量平衡中 的错误数量。的错误数量。流量平衡的不确定性被减少在流量平衡的不确定性被减少在 流量测量上加上在计算的管存上的错误，流量测量上加上在计算的管存上的错误，这这 能通过以下两种方法被实现能通过以下两种方法被实现 ：29第二十九页，共九十五页。1.1.通过假定管段一端到另一端的稳态压力和温通过假定管段一端到另一端的稳态压力和温 度特性，计算一个这个管段度特性，计算一个这个管段(un dun)(un dun)的平均密度，密的平均密度，密 度被乘以管线流量，获得管存量。管充的计度被乘以管
29、线流量，获得管存量。管充的计 算被扩展成计算管线因数诸如管壁的膨胀，算被扩展成计算管线因数诸如管壁的膨胀，和温度变化对管充的影响，和温度变化对管充的影响，这可以减少计这可以减少计 算的管线错误。从一个时间步到下一个时间算的管线错误。从一个时间步到下一个时间 步，管充是在时间步，管充是在时间t t1 1的管存量减去在时间的管存量减去在时间t t0 0 的管存量的管存量.30第三十页，共九十五页。2.2.如果中间压力测量仪表存在，管存量能被更精如果中间压力测量仪表存在，管存量能被更精 确地确定，使用以管线确地确定，使用以管线(gunxin)(gunxin)的已知压力特征和集成的已知压力特征和集成
30、获得的密度特征。用这个方法，所有中间压力获得的密度特征。用这个方法，所有中间压力 测量基本上是连续以可维持的运行操作测量基本上是连续以可维持的运行操作.31第三十一页，共九十五页。（3 3）负压波检测法：）负压波检测法：当泄漏发生时当泄漏发生时,泄漏处因流体物质损失而泄漏处因流体物质损失而 引起局部流体密度减少引起局部流体密度减少,就会产生一个瞬时压就会产生一个瞬时压 力降和速度差力降和速度差,并形成负压波。负压波自泄漏并形成负压波。负压波自泄漏 点向两端传播到上下游的压力传感器点向两端传播到上下游的压力传感器,通过分通过分 析压力传感器捕捉到瞬时压力降的波形和上下析压力传感器捕捉到瞬时压力降
31、的波形和上下 游压力传感器接收游压力传感器接收(jishu)(jishu)到压力波信号的时间差就到压力波信号的时间差就可可 以定出泄漏点以定出泄漏点 。32第三十二页，共九十五页。管道运行中的正常操作管道运行中的正常操作(cozu)(cozu)也可能造成负压波也可能造成负压波,但但 与泄漏造成的负压波是有差别的与泄漏造成的负压波是有差别的,泵、阀的正常作泵、阀的正常作 业引起的负压波与泄漏产生的负压波方向不同业引起的负压波与泄漏产生的负压波方向不同,国国 外已研究出了负压波定向报警技术。根据泄漏引起外已研究出了负压波定向报警技术。根据泄漏引起 的负压波与正常操作产生的负压波波形特征有较大的负压
32、波与正常操作产生的负压波波形特征有较大 区别区别,靳世久等人提出模式识别技术靳世久等人提出模式识别技术,对负压波进行对负压波进行 分段符号化处理分段符号化处理,通过与标准负压波模式比较判断通过与标准负压波模式比较判断 是否有泄漏发生。是否有泄漏发生。33第三十三页，共九十五页。由于工业现场的电磁干扰、输油泵振动和由于工业现场的电磁干扰、输油泵振动和 加热炉等的影响加热炉等的影响,实际采集到的负压波序列附实际采集到的负压波序列附 着大量的噪声着大量的噪声,这使得精确这使得精确(jngqu)(jngqu)识别压力突降点变识别压力突降点变 得非常困难。得非常困难。李炜等人利用小波技术对泄漏信号进行了
33、李炜等人利用小波技术对泄漏信号进行了 消噪消噪,并修正了负压波传播速度并修正了负压波传播速度,提高了检测与提高了检测与 定位的精度。定位的精度。34第三十四页，共九十五页。当泄漏量较大当泄漏量较大,泄漏引起的压力波动比较泄漏引起的压力波动比较 大大,采用负压波检测定位精度较高采用负压波检测定位精度较高,及时性较好。及时性较好。但是对于缓慢但是对于缓慢(hunmn)(hunmn)发生的泄漏、已知发生的泄漏和发生的泄漏、已知发生的泄漏和 微小渗漏微小渗漏,由于泄漏过程不产生负压波由于泄漏过程不产生负压波,或者突或者突 降点不明显降点不明显,检测较困难。检测较困难。35第三十五页，共九十五页。（4
34、4）瞬变模型法：）瞬变模型法：瞬变模型法给天然气管道的运行建立管内瞬变模型法给天然气管道的运行建立管内 流体流体(lit)(lit)流动的一个数学模型流动的一个数学模型,并在一定边界条件并在一定边界条件 下利用计算机求解管内流场。将模型的输出值下利用计算机求解管内流场。将模型的输出值 与实际检测值相比较与实际检测值相比较,一旦发现两者的偏差大一旦发现两者的偏差大 于一定范围时于一定范围时,即认为发生泄漏即认为发生泄漏,进一步分析管进一步分析管 道内的压力梯度变化可以确定泄漏点的位置。道内的压力梯度变化可以确定泄漏点的位置。当然这种模型只能建立在稳定流假定基础之上当然这种模型只能建立在稳定流假定
35、基础之上 的的,因此对于非稳定流的情况检测效果不好。因此对于非稳定流的情况检测效果不好。36第三十六页，共九十五页。由于此方法中的报警值与仪器模型和数值由于此方法中的报警值与仪器模型和数值 计算的误差有关计算的误差有关,为了减少误差造成的误报警为了减少误差造成的误报警,阀值不能定得太低阀值不能定得太低,检测的灵敏度受到制约检测的灵敏度受到制约,误误 报警率高是瞬变模型法在实际应用中的一个难报警率高是瞬变模型法在实际应用中的一个难 以解决的问题。以解决的问题。（5 5）统计决策检漏法：）统计决策检漏法：使用序贯概率比检测的方法使用序贯概率比检测的方法,根据管道出根据管道出 入口的流量和压力入口的
36、流量和压力,连续连续(linx)(linx)计算发生泄漏的概计算发生泄漏的概率率,确定发生泄漏后确定发生泄漏后,利用最小二乘法进行泄漏点利用最小二乘法进行泄漏点 定位。定位。37第三十七页，共九十五页。该方法使用统计决策论的观点该方法使用统计决策论的观点,较好地解较好地解 决了瞬变模型中报警的问题决了瞬变模型中报警的问题,并且降低了计算并且降低了计算 上的复杂性上的复杂性,具有很好的应用前景。具有很好的应用前景。（6 6）分段密封法：）分段密封法：沿管线安装多个沿管线安装多个(du)(du)截止阀截止阀,关闭相邻两个截关闭相邻两个截 止阀止阀,通过监测各管段的压力下降的情况来检通过监测各管段的
37、压力下降的情况来检 漏。这种方法能够检测出较小泄漏量漏。这种方法能够检测出较小泄漏量,可靠性可靠性 高高,但只能在管道停输时使用，而且需要安装但只能在管道停输时使用，而且需要安装 较多截止阀，实时性和经济性较差。较多截止阀，实时性和经济性较差。38第三十八页，共九十五页。另外另外,还有一些其他检测方法还有一些其他检测方法,如应力波检如应力波检 测法、压力梯度法、背景吸收气体成像、放射测法、压力梯度法、背景吸收气体成像、放射 线示踪物法等。这些繁多的检测技术各具有优线示踪物法等。这些繁多的检测技术各具有优 缺点缺点,单一单一(dny)(dny)的检漏装置很难满足检测要求。的检漏装置很难满足检测要
38、求。在在 实践中要结合工程实际实践中要结合工程实际,正确分析工况条件及正确分析工况条件及 最终性能要求最终性能要求,明确各性能要求的主次关系明确各性能要求的主次关系,综综 合应用多种检测方法合应用多种检测方法,组成可靠性及经济性俱组成可靠性及经济性俱 佳的泄漏检测系统。佳的泄漏检测系统。39第三十九页，共九十五页。3.3.硬件方法硬件方法 ：硬硬件件方方法法是是依依靠靠不不同同的的硬硬件件装装置置用用来来(yn(yn li)li)辅辅助助检检测测确确定定泄泄漏漏位位置置。所所用用典典型型装装置置根根据据设设计计原原理理可可分分为为5 5种种类类型型:气气体体取取样样检检测测器器、温温度度检检测
39、测器器、声声学学检检测测器器、电电参参数数检检测测器器和和管管内内行行走走检检测测器。器。1 1、气体取样检测器、气体取样检测器 气气体体取取样样检检测测器器主主要要有有火火焰焰电电离离检检测测器器和和可可燃燃气气体监测器两种。体监测器两种。40第四十页，共九十五页。火焰电离检测器火焰电离检测器的基本工作原理的基本工作原理:在有电场在有电场存在的情况下存在的情况下,烃类烃类(气态气态)在纯氢火焰灼烧下产在纯氢火焰灼烧下产生带电碳原子生带电碳原子,碳原子被收集到一个电极板上并碳原子被收集到一个电极板上并计数计数;当碳原子的数量超过预设值时当碳原子的数量超过预设值时,则表明周围则表明周围空空气气中
40、中存存在在超超过过了了警警戒戒浓浓度度(nngd)(nngd)的的可可燃燃气气体体,检检测测器器即报警。利用检测有无可燃性气体的方法来确定即报警。利用检测有无可燃性气体的方法来确定可燃性气体的泄漏一般采用基于接触燃烧原理的可燃性气体的泄漏一般采用基于接触燃烧原理的可燃性气体检测器可燃性气体检测器,常用于气体管道。常用于气体管道。41第四十一页，共九十五页。可燃气体检测器可燃气体检测器是一种监视可燃气体的是一种监视可燃气体的独立传感器。它通过扩散作用从空气中取样独立传感器。它通过扩散作用从空气中取样,利用催化氧化原理产生一种与可燃气体浓度成利用催化氧化原理产生一种与可燃气体浓度成比例的信号比例的
41、信号,一旦可燃气体浓度超过爆炸一旦可燃气体浓度超过爆炸(bozh)(bozh)下限下限的的20%,20%,继电器驱动信号便传送到远方控制板上继电器驱动信号便传送到远方控制板上的报警器报警。的报警器报警。42第四十二页，共九十五页。2 2、温度检测器：、温度检测器：泄漏会引起泄漏会引起(ynq)(ynq)管道周围环境的温度变化。采管道周围环境的温度变化。采 用搭载在车辆、直升机上的光谱检测和分析设用搭载在车辆、直升机上的光谱检测和分析设 备备,可通过监测泄漏引起的热点检漏。美国佛可通过监测泄漏引起的热点检漏。美国佛 罗里达技术网络公司利用直升飞机载红外线摄罗里达技术网络公司利用直升飞机载红外线摄
42、 像装置像装置,记录埋地管道周围某些不规则的地热记录埋地管道周围某些不规则的地热 辐射效应辐射效应,利用光谱分析检测较小的泄漏。利用光谱分析检测较小的泄漏。43第四十三页，共九十五页。美国天然气研究所现正致力于利用以激光为基础美国天然气研究所现正致力于利用以激光为基础的遥感技术检漏研究的遥感技术检漏研究,以开发一种能在相当远的以开发一种能在相当远的距距离离内内选选用用(xunyng)(xunyng)遥遥感感技技术术快快速速扫扫描描大大幅幅地地区区,检检测测管管道气体泄漏产生的热点并提供有关图像的装置。道气体泄漏产生的热点并提供有关图像的装置。近年来先进的大面积温度传感器的发展使近年来先进的大面
43、积温度传感器的发展使温度检测技术更加实用。温度传感器温度检测技术更加实用。温度传感器,如多传感如多传感器电缆和采用光导纤维的光学时间域反射测定法器电缆和采用光导纤维的光学时间域反射测定法等都被用于检测泄漏附近温度的变化。等都被用于检测泄漏附近温度的变化。44第四十四页，共九十五页。3 3、声学检测器、声学检测器:渗漏发生后渗漏发生后,流体流出管道后会发生声音流体流出管道后会发生声音,声波按照管道内流体物理性质决定的速度传播声波按照管道内流体物理性质决定的速度传播 开去开去(ki q)(ki q)。声音检测器检测出这种波而发现泄漏。声音检测器检测出这种波而发现泄漏。由于检测范围的局限有必要沿管道
44、安装很由于检测范围的局限有必要沿管道安装很 多声音传感器多声音传感器,这些传感器在管道内检测声音这些传感器在管道内检测声音 信号信号,从正常运行的声音中鉴别出泄漏声音。从正常运行的声音中鉴别出泄漏声音。45第四十五页，共九十五页。4 4、电参数检测器：、电参数检测器：电参数检测器主要有电缆阻抗检测和土壤电参数检测器主要有电缆阻抗检测和土壤 电参数检测两种。电参数检测两种。电缆阻抗检测法是由加拿大技术人员所开发。电缆阻抗检测法是由加拿大技术人员所开发。在管道建设时在管道建设时,沿管道铺设一种能与天然沿管道铺设一种能与天然 气进行某种反应的电缆。如果泄漏发生气进行某种反应的电缆。如果泄漏发生(fs
45、hng)(fshng),则泄则泄 漏天然气会与电缆发生反应漏天然气会与电缆发生反应,改变电缆的阻抗改变电缆的阻抗 特性并将此信号传回检测中心。特性并将此信号传回检测中心。46第四十六页，共九十五页。该电缆既是传感器又是信号传输设备该电缆既是传感器又是信号传输设备,可可利用阻抗、电阻率和长度的关系确定泄漏的程利用阻抗、电阻率和长度的关系确定泄漏的程度和泄漏的位置。度和泄漏的位置。泄漏会引起管道周围土壤电参数的变化泄漏会引起管道周围土壤电参数的变化,采用雷达采用雷达(lid)(lid)系统系统(发射器和接收器发射器和接收器)可通过检测土可通过检测土壤电参数准确定位地下管道的泄漏壤电参数准确定位地下
46、管道的泄漏,即为土壤即为土壤电参数检测法。电参数检测法。47第四十七页，共九十五页。5 5、管道机器人：、管道机器人：随着科学技术的发展随着科学技术的发展,机器人也在管道检机器人也在管道检 测中得到较为广泛的运用。管道机器人是一种测中得到较为广泛的运用。管道机器人是一种 可在管道内行走的机械可在管道内行走的机械,可以携带一种或多种可以携带一种或多种 传感器传感器,在操作人员的远端控制下进行一系列在操作人员的远端控制下进行一系列 的管道检测维修作业的管道检测维修作业,是一种理想的管道自动是一种理想的管道自动 化检测装置。一个完整的管道检测机器人应当化检测装置。一个完整的管道检测机器人应当 包括移
47、动载体、视觉包括移动载体、视觉(shju)(shju)系统、信号传送系统、动系统、信号传送系统、动 力系统和控制系统。力系统和控制系统。48第四十八页，共九十五页。管道机器人利用超声波传感器、漏磁通传管道机器人利用超声波传感器、漏磁通传感器等多种检侧传感器进行信息检测感器等多种检侧传感器进行信息检测,对管道对管道环境进行识别环境进行识别,自动完成检测任务。其核心组自动完成检测任务。其核心组成为管道环境识别系统成为管道环境识别系统(视觉系统视觉系统)和移动载体。和移动载体。目前国外的管道机器人的技术已经发展得比较目前国外的管道机器人的技术已经发展得比较成熟成熟,它不仅能进行管道检测它不仅能进行管
48、道检测,还具有管道维护还具有管道维护与维修等功能与维修等功能,是一个是一个(y)(y)综合的管道检测维修系综合的管道检测维修系统。统。49第四十九页，共九十五页。4.4.基于神经网络的方法：基于神经网络的方法：由于有关管道泄漏的未知因素很多由于有关管道泄漏的未知因素很多,采用采用 常规数学模型进行描述存在较大困难。用于泄常规数学模型进行描述存在较大困难。用于泄 漏检测时漏检测时,常因误差很大或易漏报、误报而不常因误差很大或易漏报、误报而不 能用于工业现场。基于人工神经网络检测管道能用于工业现场。基于人工神经网络检测管道 泄漏的方法泄漏的方法,不同于已有的基于管道准确流动不同于已有的基于管道准确
49、流动 模型描述的泄漏检测法模型描述的泄漏检测法,学习管道的各种学习管道的各种(zhn)(zhn)工况工况,对管道运行状况进行分类识别对管道运行状况进行分类识别,是一种基于经是一种基于经 验的类似人类的认知过程的方法。验的类似人类的认知过程的方法。50第五十页，共九十五页。试验证明这种方法十分灵敏和有效。理论试验证明这种方法十分灵敏和有效。理论 分析和实践表明分析和实践表明,这种检漏这种检漏(jin lu)(jin lu)方法能够迅速准方法能够迅速准确确 预报出管道运行情况预报出管道运行情况,检测管道运行故障并且检测管道运行故障并且 有较强的抗恶劣环境和抗噪声干扰的能力。泄有较强的抗恶劣环境和抗
50、噪声干扰的能力。泄 漏引发应力波适当的特征提取指标能显著提高漏引发应力波适当的特征提取指标能显著提高 神经网络的运算速度。神经网络的运算速度。51第五十一页，共九十五页。基于神经网络学习计算研制的管道泄漏检基于神经网络学习计算研制的管道泄漏检 测仪器简洁实用测仪器简洁实用,能适应复杂工业现场。神经能适应复杂工业现场。神经 网络检测方法可推广应用到管道堵塞、积砂、网络检测方法可推广应用到管道堵塞、积砂、积蜡和变形等多种故障的检测中积蜡和变形等多种故障的检测中,对于管网故对于管网故 障诊断有广泛障诊断有广泛(gungfn)(gungfn)的应用前景。的应用前景。52第五十二页，共九十五页。5.5.