自动化仪表在油气管道泄漏检测中的实践

闫龙 赵江会(.中油国际管道公司，北京 00000； .廊坊开发区中油龙慧自动化工程有限公司，河北 廊坊 065000)

1 关于油气管道泄漏问题的检测以及定位原理简析

油气管道在正常运行状态中若出现泄漏现象，那么在泄漏点上便会出现物质流失，也因此管道内物质密度会下降、压力随之降低，在泄漏点会产生压力差，导致高压油气急速流向低压区。在泄漏点上油气流向会出现向上与向下扩散现象，在水力学上被称作“负压波”。因油气管道自身具有的波导作用，负压波在传播时其衰减情况较少，因此负压波通常能够传播较远的距离。

通常情况，油气管道的压力信号采集设备会安装在管道的两侧，在油气管道正常运行时，采集设备收集的信息会直接反馈到PLC 与上位机设备上并以数据的形式展现出来，如此检测员便能够通过仪表上显示的压力差、负压波数据结合相应的分析法实现对泄漏点位置与泄漏程度的精准掌握。

2 关于自动化仪表在油气管道泄漏检测中的实践探讨

2.1 自动化仪表在油气管道泄漏检测中的应用

管道检测员使用自动化仪表实施管道泄露现象与泄露位置的检测操作时，通常以泄露判断与泄露定位为主要操作流程，其操作过程中主要以模式识别、信号处理、模型计算等为主要方法开展。

模式识别法主要是通过对负压波的识别进行判断，运用不同类型的基元与不同类型的负压波进行匹配形成有效的波形结构。将已获得的波形结构与统一的负压波形结构模型库进行展开对比，通过两者差异的识别判断油气管道是否存在泄漏现象。此种方法对比识别与波形匹配是关键环节，出现疏漏就会造成误判。

信号处理法主要是运用自动化仪表对油气管道内油气流量与压力变化进行采集并与经验值进行比对获知差异，通过对差异的分析判断油气管道是否出现泄漏现象。此种方法需要获得的信号具有较强的真实性与可靠性，另外还需要相关人员对仪表所采集的油气流量与压力变化信号做降噪处理。

模型计算法主要是利用油气管道两侧的压力信号进行函数G(x)的计算，若属于常数则未出现泄漏，若函数G(x)发生改变并达到了规定大小则可判断为发生管道泄漏现象。

通过以上方法确定管道发生泄露后，管道检测员还要对泄漏点进行确认，可采取时差、计算、流体力学来进行判断。其中时差法时日常泄漏点判断的常用手段，主要依据负压波的定位公式，需要先对油气管道的长度进行准确测量，再调用经验值与泄露速度进行泄露点的判定。在这一判定的操作过程中，时差的测定是其主要环节，其准确性直接关乎着测量结果，时差的测定需从泄露开始时算起直至负压波抵达管道两侧压力收集器为止，另外需要将管道内的压力设定在一定的阀值范围，若管道两侧压力值不在阀值范围内则可断定管道内压力出现异常，随后进行计算时差。

2.2 自动化仪表应用于油气管道泄漏检测中的突出问题

在使用自动化仪表对泄漏现象进行判断时，还有其他管道问题会造成自动化仪表产生变化，如停泵、阀门闭合、倒灌等日常油气管道运行中经常会出现的操作，这些日常操作都会给自动化仪表进行错误判断引发报警。因此如何判别泄漏还是日常操作造成的自动化仪表报警便是提升自动化仪表检测灵活性、准确性的关键因素之一；另外自动化仪表虽然具有检测精确度与速度快的优势，但对于慢性泄漏或轻微泄漏的检测还是缺乏灵敏度，因此还需要结合其他方法对其缺陷进行弥补。

泄漏定位方面，负压波判断泄漏点时其准确性的主要影响因素有：油气流速、负压波传播过程中的速度误差、管道两侧压力采集器收到负压波时的时间差、压力降低幅度、压力信号采集时间等。依据已知研究可知油气流速与负压波传播速度具有较大差距因此影响较小；负压波定位的精确性与管长与泄露位置有关，泄露点位于管道中央位置区域时则精准性较高；压力降低幅度、压力信号采集时间都会造成时间差，因此应作为重要影响因素看待。

2.3 自动化仪表在油气管道泄漏检测中的改进和验证

2.3.1 改进

自动化仪表对油气管道泄漏的检测具有响应速度快、精度高的优势，但会因为管道材质与环境而出现误判现象，针对环境变化对自动化仪表的影响可以采用流量平衡法对其警报的误判进行解决。其主要原理是依据密闭管道油气输入与输出量相等的关系，实际上管道进出口会出现一个瞬间差值，当管道处于正常运行状态时差值较小，若管道出现泄漏则差值会逐渐增大，据此可以设置一个经验值来对油气管道的泄漏进行判断。

2.3.2 仿真验证

对自动化仪表的油气管道测漏能力进行仿真验证，在某石油管道公司获取到中压管线数据，如油气管道长度、管道直径、输气压力、输气量。模拟管道某一处发生泄漏，通过此改进方案进行10 到20 次的不同油气泄漏量检测，自动化仪表都能准确进行报警与定位。通过仿真验证证明了流量平衡原理与自动化仪表技术融合对压力较小与慢性泄漏检测的可行性与突出效果。

3 结语

综上，伴随科技的发展与进步，自动化技术在多领域中大放异彩，油气管道检漏工作一直是一大难题，自动化仪表的使用大大减缓了这一压力，为了提升日常工作中油气管道的安全性，其检漏技术的准确性、快速性、灵活、灵敏性是关键，自动化仪表大大满足了这一需求实现了检测员对油气管道运行安全性的掌控，有效的提升了工作效率。