长距离流体输送管道泄漏检测与定位技术的现状与展望

白林

摘要：石油、天然气在最近几年的发展速度越来越快，国民经济中管道输送占到了十分重要地位，尤其是长距离流体输送管道，运输优势比较明显。但是随着管道使用时间的增长，很容易出现管道的泄漏现象，造成巨大的经济损失，同时还会造成环境的污染。因此长距离流体管道泄漏检测与定位技术显得越来越重要，是目前研究的主要问题。

关键词：长距离流体输送管道;泄漏检测与定位技术

管道运输是目前比较常用的五大运输方式之一，管道运输有着安全、可靠、经济实用的优势，广泛的应用于油气的运输中。我国目前的油气输送管道遍布全国，促进了经济的不断发展和进步，人们的生活水平也得到了提升。长输管道在经常的使用过程中，必不可少的会发生泄露的现象，可能是人为引起的也可能是材料引起的，我国的油气输送管道在最近的几年中经常遭到破坏，出现盗油的情况，给油田带来了巨大的经济损失，严重的影响输油管道的正常运行。

1.概述

目前国际上经常使用的管道泄露检测与定位技术主要有两种，一种为利用超声、磁通、涡轮、錄像技术等的管内检测方式，这种检测方式有着准确度高的优点，但是投资成本比较高，实时性比较差，在大口径的管道检测中应用的比较多，操作不当就会造成管道的堵塞;另一种为管道外部检测和定位技术，也分为直接检测法和间接检测法两种，直接检测法原理是直接检测油气泄漏的方式，间接检测法原理是通过检测流量、压力、声音等物理参数的变化进行检测的方式。

2.输送管线泄漏与定位的检测方法介绍

2.1管外直接检测法

管外直接检测法也可以分为三种，主要为：

（1）人工检测管道周围环境

该方法主要凭借着检查人员的经验、敏感性和责任心，往往只能发现一些比较明显的管道泄漏情况。

（2）使用探测器对管线进行检测

使用该方法的检测结果比较准确，缺点就是只适用于对地面上的管道进行间断性检测。

（3）管线外铺设特殊线缆

一般使用测试专用的线缆、检测光缆、半渗透检测管等，该种检测方式不会影响管道的正常工作，有着灵敏度比较高的优点，缺点就是线缆的铺设需要进行挖沟施工，成本比较高，长期使用效果会逐渐的下降。

2.2间接检测法

间接检测法主要有以下几种：

（1）压力流量突变法

管道在正常运行过程中，管内的压力流量变化是在一定的范围内，如果管道某处发生泄漏，就会造成管道内的压力流量产生较大的变化，这种方法只能检测到管道发生泄漏，不能准确的找到泄露的位置。

（2）体积质量平衡法

管道在正常运行过程中，根据体积质量平衡原理，一定时间内出入口的体积质量是在一定的范围内变化的，如果体积质量的变化超出范围，就说明管道可能出现泄漏的情况，使用该种方法有着可靠性比较强的优势，缺点就是实时性比较差。噪音、工作点漂移等影响仪表的检测精度，也不能定位到管道泄漏的位置。

（3）统计检测法

通过对管道出入口的流量压力的计算，找到管道泄漏的统计概率，确定管道是否存在泄漏，然后使用最小二乘法确定管道泄漏的位置。

（4）实时模型法

建立管内流体的动态模型，主要利用质量、动量、能量守恒方程以及流体状态方程，动态模型和管道同步执行。通过采集管道实时运行中的上下端压力流量值，然后再通过动态模型计算出管道上下端的压力流量值，将两者进行对比，如果存在差异，就说明管道可能出现泄漏的情况，该种方法的检测精度和模型、硬件的精度有着直接的关系，使用线性压力梯度法对泄漏位置进行定位。

（5）憋压法

在管线上每隔一段长度就安装一个截止阀，通过对相邻两个截止阀的关闭，再对压力变化情况进行分析，就能判断两个截止阀段的管道是否存在泄漏现象，该方法的缺点就是只能再管道停止运行的时候进行检测，同时需要安装很多个截止阀，实时性比较差。

（6）流量平衡法

通过利用流量守恒定律，在管道没有分支的基础上，判断管线出入口的流量来发现管道是否存在泄漏，使用该方法的优点是可靠性高，缺点就是不能定位泄漏点。

（7）声学检测法

该方法的原理是利用声音传感器对管线可能存在的泄漏进行检测和定位，长距离管道检测，受到环境和对象的限制，需要安装多个声音传感器，才能准确的判断出哪两个传感器之间管道出现泄漏，声音传感器通过对收集到的信号进行处理，给出判断结果，使用该方法有着检测速度快，定位准确的优点，缺点就是投资成本比较高。

（8）负压波检测法

使用该方法不需要进行管线模型的建立，是在信号处理基础上，采用相关函数、频谱分析等技术，对方差、幅值、频率等信号进行直接的收集，有效的找到管道发生泄漏的情况和位置。

3.发展趋势及展望

最近的几年中，因为管道运输行业的迅速发展，促进了管道工业的巨大进步，但是对管道泄漏检测和定位技术的要求也越来越严格。目前的主要问题就是管道泄漏检测与定位技术不能及时的解决检测灵敏度与误报警之间的矛盾，检测的精度不够，尤其是出现微小泄漏时，检测不及时。随着人工智能技术、传感器技术、网络技术等飞速的发展，长距离管道泄漏检测和定位技术也得到了飞速的发展，尤其是最近将计算机技术和SCADA系统在管道上的应用，管道泄漏检测定位技术摆脱了以往只依靠硬件的情况，充分的将软件、硬件相结合，实现管道泄漏的实时检测，通过信号报警准确的定位泄漏的位置，有着精确度高、失误率低的优势，软件和硬件的相互弥补，避免了传统单一检测方法的局限性，提高了管线泄漏检测和定位自动化水平，也是未来管道泄漏检测和定位发展的主要方向。

4.结语

管道运输已经逐渐的成为了继公路、铁路、水路、航空运输后的第五大运输工具，管道运输的介质主要是石油、天然气等其他液气产品，随着西气东输工程的建立，对于管道运输的需求越来越高，但是管道在长时间的使用后，必然会出现腐蚀、老化、泄漏的情况出现，如果不能及时的发现和补救，就会造成企业的巨大经济损失，同时还会造成周边环境的污染。因此长输管道泄漏检测与定位技术被人们高度重视，通过对泄漏方法检测的分类，找到有效解决管道泄漏与定位的方法，促进我国长距离流体输送管道泄漏检测与定位技术的可持续发展。

参考文献：

[1]张士锋.石油工业中长距离油气运输管道的泄漏检测方法以及清洗技术[J].才智，2010（28）：80-83.

[2]李玉星，刘翠伟.基于声波的输气管道泄漏监测技术研究进展[J].科学通报，2017，62（07）：650-658.

[3]关博宇.石油管道泄漏检测定位技术的研究与开发[J].自动化与仪器仪表，2017（S1）：26-28.