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
???

?

式中 α——管內壓力波的傳播速度,m/s;
??? K——液體的體積彈性系數,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;
式中彈性系數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,結合現場反復試驗,可以比較準確的確定負壓波的波速。
② 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。
③ 模式識別技術的應用
正常的泵、閥、倒罐作業等各種操作也會產生負壓波。為了排除這些負壓波干擾,在系統中采用了先進的模式識別技術,依據泄漏波與生產作業產生的負壓波波形等特征的差別,經過現場反復模擬試驗, 提高了系統報警準確率,減少了系統誤報警。
??? 2.2.2流量檢測
管道在正常運行狀態下,管道輸入和輸出流量應該相等,泄漏發生時必然產生流量差,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,將超聲波流量計,夾合在管道外進行測量,然后根據管道溫度、壓力變化,計算出管道內總量,一旦出現不平衡,就說明出現泄漏。日本在《石油管道事業法》中也規定使用這種檢漏系統,并且規定在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
經過勝利油田組織的專家驗收和現場試驗,系統達到的主要技術指標:
??? ①最小泄漏量監測靈敏度: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測報警系統整體水平在國內居于領先地位,應用效果和推廣規模都是較好的,目前勝利油田油氣集輸公司輸油管道上已經推廣應用檢漏系統,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測輸油管道的泄漏是有效的、可靠的;
4.2 依靠油田局域網進行實時數據傳輸能夠提高泄漏監測系統的反應速度,能夠實現全自動的泄漏監測報警與定位;
4.3 在油田輸油管道安裝管道泄漏監測系統能夠確保管道安全運行,明顯減少管道盜油事故的發生,具有明顯的社會效益和經濟效益。
參考文獻
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??? 2、《原油管道泄漏檢測與定位》 儀器儀表學報 靳世久等
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??? 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
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