負壓波法具有較快的響應速度和較高的定位精度。其定位公式為
???
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式中 α——管內(nèi)壓力波的傳播速度,m/s;
??? K——液體的體積彈性系數(shù),Pa;
??? ρ——液體的密度,kg/m ;
??? E——管材的彈性,Pa;
??? D——管道的直徑,m;
??? e——管壁厚度,m;
??? C ——與管道約束條件有關的修正系數(shù);
式中彈性系數(shù)K和密度ρ隨原油的溫度變化而變化,因此,必須考慮溫度對負壓波波速的影響,對負壓波波速進行溫度修正。在理論計算的基礎上,結合現(xiàn)場反復試驗,可以比較準確的確定負壓波的波速。
?、?壓力波時間差 的確定
要確定壓力波時間差 ,必須捕捉到兩端壓力波下降的拐點,采用有效的信號處理方法是必須的,如:Kullback信息測度法、相關分析法和小波變換法。
?、?模式識別技術的應用
正常的泵、閥、倒罐作業(yè)等各種操作也會產(chǎn)生負壓波。為了排除這些負壓波干擾,在系統(tǒng)中采用了先進的模式識別技術,依據(jù)泄漏波與生產(chǎn)作業(yè)產(chǎn)生的負壓波波形等特征的差別,經(jīng)過現(xiàn)場反復模擬試驗, 提高了系統(tǒng)報警準確率,減少了系統(tǒng)誤報警。
??? 2.2.2流量檢測
管道在正常運行狀態(tài)下,管道輸入和輸出流量應該相等,泄漏發(fā)生時必然產(chǎn)生流量差,上游泵站的流量增大,下游泵站的流量減少。但是由于管道本身的彈性及流體性質(zhì)變化等多種因素影響,首末兩端的流量變化有一個過渡過程,所以,這種方法精度不高,也不能確定泄漏點的位置。德國的阿爾卑斯管道公司(TAL)原油管道上安裝使用了該系統(tǒng),將超聲波流量計,夾合在管道外進行測量,然后根據(jù)管道溫度、壓力變化,計算出管道內(nèi)總量,一旦出現(xiàn)不平衡,就說明出現(xiàn)泄漏。日本在《石油管道事業(yè)法》中也規(guī)定使用這種檢漏系統(tǒng),并且規(guī)定在30s中檢測到泄漏量在80L以上時報警。流量差法不夠靈敏,但是可靠性較高,它跟壓力波結合使用,可以大大減少誤報警。
3 應用效果與推廣情況
經(jīng)過勝利油田組織的專家驗收和現(xiàn)場試驗,系統(tǒng)達到的主要技術指標:
??? ①最小泄漏量監(jiān)測靈敏度:單位時間總輸量的0.7%;
??? ②報警點定位誤差:≦被測管長的2%;
??? ③報警反應時間:≦200秒。
勝利油田輸油管道泄漏監(jiān)測報警系統(tǒng)整體水平在國內(nèi)居于領先地位,應用效果和推廣規(guī)模都是較好的,目前勝利油田油氣集輸公司輸油管道上已經(jīng)推廣應用檢漏系統(tǒng),取得了明顯的效益,多次抓獲盜油破壞分子,有力地打擊了盜油犯罪,為油田每年減少經(jīng)濟損失1000多萬元,為管道的安全運行提供了保證。
4 結? 論
4.1 采用負壓波與流量相結合的方法監(jiān)測輸油管道的泄漏是有效的、可靠的;
4.2 依靠油田局域網(wǎng)進行實時數(shù)據(jù)傳輸能夠提高泄漏監(jiān)測系統(tǒng)的反應速度,能夠實現(xiàn)全自動的泄漏監(jiān)測報警與定位;
4.3 在油田輸油管道安裝管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)能夠確保管道安全運行,明顯減少管道盜油事故的發(fā)生,具有明顯的社會效益和經(jīng)濟效益。
參考文獻
??? 1、《管線狀態(tài)監(jiān)測與泄漏診斷》 化工自動化與儀表 王桂增等
??? 2、《原油管道泄漏檢測與定位》 儀器儀表學報 靳世久等
??? 3、Designing a cost-effective and reliable pipeline leak-detection system Dr JunZhang Pipes & Pipelines International January-February 1997
??? 4、W Al-Rafai and R J Barnes Underlying the performance of real-time software-based pipeline leak-detection systems Pipes & Pipelines International Nov-Dec. 1999