<table id="vqj4c"></table>
      1. <table id="vqj4c"><strike id="vqj4c"></strike></table>

        <acronym id="vqj4c"><label id="vqj4c"></label></acronym>
        <td id="vqj4c"><strike id="vqj4c"></strike></td><pre id="vqj4c"><label id="vqj4c"><menu id="vqj4c"></menu></label></pre>
        1. <td id="vqj4c"></td>

          <p id="vqj4c"><label id="vqj4c"><xmp id="vqj4c"></xmp></label></p>
          <track id="vqj4c"></track>

          這里寫上圖片的說明文字(前臺顯示)

          18719811719
          • 內頁輪換圖
          • 內頁輪換圖
          • 內頁輪換圖

          管道研究

          您當前的位置:首頁 > 監測預警技術研究

          天然氣管道泄漏監測技術概述

          來源:《管道保護》2022年第1期 作者:王飛 邸小彪 牛炳乾 勾丹丹 楊娜 張家涵 張杰 時間:2022-1-28 閱讀:

          王飛 邸小彪 牛炳乾 勾丹丹 楊娜 張家涵 張杰

          中國石油天然氣管道通信電力工程有限公司

           

          天然氣管道介質泄漏容易引發事故,其運行過程中的泄漏監測尤為重要。傳統的壓力梯度法、質量平衡法、負壓波法等監測方法均難以實現對天然氣管道泄漏的有效監測。通過介紹和分析基于模擬仿真的泄漏監測技術、次聲波泄漏監測技術、分布式光纖監測方法、基于吸收光譜的監測方法、基于超聲的泄漏監測技術、微量滲漏實時監測技術等常用泄漏監測技術和不同特性,提出了在工業化測試中的適用場景和改進方向。

          1  基于模擬仿真的泄漏監測技術

          該技術方案以管道路由、管道支線分布、各類儀表數據為主要數據來源,利用流體力學分析軟件,開展泄漏模擬仿真。管道運行中一旦有一塊壓力表數據不符合流量平衡原理時,通過流體力學分析模型,仿真模擬疑似泄漏點位置及泄漏情況等,從而實現泄漏監測預警[1]。該技術雖然不需要在管道上加入新設備,不需要改動現有壓力表分布,但存在較大的局限性。如管道一旦改線或加入支線,核心軟件必須進行大量調整,否則會存在誤報和漏報情況。

          2  次聲波泄漏監測技術

          天然氣管道泄漏后,通過檢測管道次聲波變化,借助GPS或北斗授時系統可實現對泄漏點的定位,次聲波波動范圍50 Hz~3000 Hz[2],如圖 1所示。



          圖 1 次聲波泄漏監測系統示意圖


          該技術主要問題是整體設備造價較高,每次管道改造均需投入較大成本,會受管道支線、輸送壓力、檢修作業等因素影響,存在設備不能正常運行的情況。以上兩種技術均借助于管道自身的壓力表、或者添加壓力變通裝置,不需要外接其他傳感器。

          3  分布式光纖監測方法

          分布式光纖振動泄漏監測。該技術目前有比較成型的技術方案,以Omsence和Fotech等公司為代表,國外已有一些實際應用。其技術原理是利用COTDR技術開展外界振動與天然氣管道泄漏信號的識別分析,通過強化信號識別(是否強化采樣速率待驗證)實現對泄漏事件與外部第三方振動事件、管內湍流事件等的有效監測與分析。Fotech提出該技術要求光纜與管道的布設距離不得超過15 cm,其說明性試驗中均采用10 cm以下間距進行[3]。與其他泄漏監測方式相比,該技術具有施工簡單、可實時監測等優勢。但是管道直徑達到1419 mm時,還需要研究探討實際應用問題。如一根光纜能否覆蓋管道所有區域的泄漏監測、需要幾根光纜、分別布設到那里、需不需要增敏光纜等。目前難以評價該技術的實際應用效果。針對監測效果越好成本壓力越大的矛盾,需要開展模擬仿真及試驗,這是未來立項研究的核心方向之一。

          基于光纖應變(BOTDA)的監測技術。是最早應用于天然氣管道及熱油管道泄漏監測的技術,21世紀初多家德國公司已經開展了針對熱鹵水管道的泄漏溫度場監測,也逐步形成了泄漏引發的溫度場變化及擴散的相關技術[4]。很多大學開展了泄漏引發的溫度場變化的模擬仿真,是該技術一個比較好的發展方向。目前看來存在技術瓶頸:一是可能需要使用測溫類特種光纜代替通信光纜。二是隨著天然氣管道的管徑加大,探測光纖與泄漏點之間距離較長,需要研究光纖如何有效傳遞溫度場、傳遞時間,以及如何準確判斷光纜形成的溫度場的變化情況等,可能需要多根光纜完成監測,設備費用會進一步增高。三是管道所經區域多種地質條件使傳熱效果存在較大差異,漏報、延遲報警的可能性較大。

          此外,利用光纖光柵構建陣列實現泄漏監測方法,遇到的問題與以上兩種技術基本相同。

          4  基于吸收光譜的監測方法

          無源光纖激光泄漏監測方法。該方法主要瞄準高后果區(不能太長)焊縫泄漏監測,焊縫失效是泄漏監測的重點[5]。該方法使用氣室式泄漏監測設備,氣室與監測主機利用光纖連接,氣室內一旦進入甲烷氣體即可報警。同時在管道焊縫位置加裝一層密閉的夾克(圖 2),焊縫泄漏時甲烷會流到夾克形成的空腔中,將多個焊縫夾克空腔使用專用傳輸管道(包裹于天然氣管道表面)連接,最終形成多組焊縫互相連通的密閉空腔,將傳感器置于空腔中采集信號實現泄漏監測(圖 3)。


          圖 2 無源光纖激光泄漏監測系統傳感終端現場安裝圖

          圖 3 無源光纖激光泄漏監測系統結構示意圖


          該技術的優點是可以監測比較微小的滲漏,監測級別為ppm(mg/kg)級,缺點也比較明顯,如整體造價較高,不適合長距離使用;一旦密封通道因為其他原因脫落,系統完全失效。

          無人機甲烷吸收光譜吊艙巡檢方法。利用無人機與甲烷吸收光譜開路式設備結合實現泄漏監測。該方法適用于新疆、甘肅等較干燥地表區域的管道泄漏監測,能達到較高的精度,并具備定位能力。但在南方水網區域不易達到監測效果,主要是水網地區沼氣分布較為廣泛,自然界中存在較多的甲烷分布,所以影響了該技術的使用。

          開路式站場泄漏監測技術;陂_路式可調諧半導體激光吸收光譜(TDLAS)技術,設備(圖 4)具備雙目能力,一目為可見光攝像能力,一目射出一束甲烷可吸收波長的脈沖光,通過調制解調輸出和返回的光強度,即可得出空間的甲烷氣體濃度,實現泄漏監測目的。該技術的主要優點是檢測精度高,但檢測完全依靠云臺旋轉且需要定期更換,難以實現實時監測。



          圖 4 基于TDLAS的站場泄漏監測設備


          5  基于超聲的泄漏監測技術

          該技術主要原理是安裝多只超聲傳感器,實現對泄漏引發的超聲信號的高靈敏度拾取,經過信號解調與分析、多維特征提取、智能識別等工作,形成有效的泄漏報警[6]。傳感器主要分為電子傳感器和光纖傳感器。目前由管道通信電力工程有限公司獨創研發的光纖傳感器,已在西氣東輸9座站場實現應用。但該方法只適用于架空管道,不能監測埋地管道泄漏。

          6  微量滲漏實時監測技術

          該技術由中海油機電工程研究院開發,主要是設計一根能滲入甲烷但不滲入水的管道(PVC或金屬材質,圖 5),埋設于管道正上方或斜上方。一旦發生管道泄漏時,甲烷氣體滲入管道,管道內部使用風機將氣體勻速推往管道末端,管道末端安裝甲烷監測設備,實現管道微滲漏的測量和定位(圖 6)。經實驗驗證,使用標志氣體可實現定位精度近1 m,檢測精度約10 ppm(mg/kg)。目前主要問題是由于氣泵推動氣體勻速前進速度小于5 m/s,監測45 km管道需幾個小時,檢測速度較慢。一旦管道破損導致泥水混合物進入,監測方法就會失效,整體造價也高于其他監測手段。



          圖 5 專用檢測管結構示意圖


          圖 6 微量滲漏實時監測系統結構示意圖


          天然氣管道泄漏監測主流技術依然是次聲波、超聲波、流量平衡和壓力梯度技術。針對分布式光纖傳感及吸收光譜分析等技術,越來越多的研究機構正在開展進一步的應用研究,以尋求切合實際的應用場景,例如滲漏監測在平原較為干燥區域已經具備應用價值。

           

          參考文獻:

          [1]俞金山.市政燃氣管道泄漏檢測技術的現狀及發展[J]. 建筑工程技術與設計,2018(12):3231.

          [2]陳妍妍.市政燃氣管道泄漏檢測技術現狀與前景分析[J]. 房地產導刊,2015(14):152.

          [3]劉兵,雷茂娟,李菲迪. 探究市政燃氣管道泄漏檢測技術的現狀及發展[J]. 城市建筑,2014(17):269.

          [4]吳靜靜. 基于可調諧激光吸收光譜技術的溫度測量方法研究[D]. 哈爾濱:哈爾濱理工大學,2018.

          [5]車璐.波長調制光譜技術在線測量氣體濃度的理論與實驗研究[D]. 北京:清華大學,2012.

          [6]徐信,鄭志營,何娟娟,等. 基于DSP的超聲波氣體濃度計[J]. 信息技術,2015,39(7) :195-198.

           

          作者簡介:王飛,1978年生,高級工程師,技術創新中心主任工程師,主要從事基于光纖傳感的管道安全監測技術研究。聯系方式:13785696859,tx_wangfei@cnpc.com.cn。


          上篇:

          下篇:

          關于我們
          地址:甘肅省蘭州市廣場南路77號3026室 郵編:730030 郵箱:guandaobaohu@163.com
          Copyrights © 2018- All Rights Reserved. 版權所有 管道保護網 隴ICP備18002104號 設計制作 宏點網絡
          甘公網安備 62010202003034號 甘公網安備 62010202003034號
          • 95_95px;

            QQ群二維碼

          • 95_95px;

            微信二維碼

          咨詢熱線:18719811719
          日韩在线观看-中文-亚洲无码毛片在线-91一二三区免费-亚洲成人在线。 在线播放
          <table id="vqj4c"></table>
            1. <table id="vqj4c"><strike id="vqj4c"></strike></table>

              <acronym id="vqj4c"><label id="vqj4c"></label></acronym>
              <td id="vqj4c"><strike id="vqj4c"></strike></td><pre id="vqj4c"><label id="vqj4c"><menu id="vqj4c"></menu></label></pre>
              1. <td id="vqj4c"></td>

                <p id="vqj4c"><label id="vqj4c"><xmp id="vqj4c"></xmp></label></p>
                <track id="vqj4c"></track>