技術(shù)頻道

      管道泄漏監(jiān)測解決方案

      即使使用同樣的材料,由于采用的技術(shù)不同,就會生產(chǎn)出性能迥異的產(chǎn)品;
      即使同樣監(jiān)測的是流量、壓力、溫度等常規(guī)信號,由于采用的算法不同,做出的管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)也會有質(zhì)的不同;
      絕大多數(shù)管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)的差別不在于信號,而在于算法,由此便有了國外占主流地位的統(tǒng)計法和國內(nèi)占主流地位的負(fù)壓力波法;
      擁有獨家發(fā)明專利的北京昊科航公司,率先推出了一種嶄新的算法—基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的算法,從而使管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)有了如下業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的綜合性能:
      1、無須設(shè)定任何參數(shù),無須人工定位,真正的無人管理系統(tǒng);
      2、無論是否有流量計,都能既無漏報又無誤報;
      3、發(fā)生瞬時量的0.5%泄漏量時也能在0~3分鐘內(nèi)報警,大泄漏幾米到幾十米、小泄漏500米以內(nèi)的定位誤差;
      4、消除了各種儀表誤差的影響,對現(xiàn)場信號要求不苛刻;
      5、自動識別各種生產(chǎn)工藝操作,消除了人工操作引起的誤報警;
      6、多種可選擇的冗余通信技術(shù),保證了系統(tǒng)的全天候工作;
      7、凡是流體輸送管道,無論是單段還是管網(wǎng)、無論是海底、陸地還是地下、無論是雙層管還是單層管、無論是多品種順序輸送的成品油還是原油,只要是流體輸送管道都能監(jiān)測;
      8、完整的運行日志記錄了各種操作和故障自檢記錄;
      9、永久的泄漏記錄和歷史曲線、智能報表;
      10、帶有電子地圖上的報警位置可同時顯示里程和大地坐標(biāo)。
      目 錄
      一、系統(tǒng)簡介
      1. HKH系列管道泄漏監(jiān)測軟件系統(tǒng)應(yīng)用原理
      2. 系統(tǒng)工作原理
      3. 系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)和特點
      4. 系統(tǒng)應(yīng)用
      二、應(yīng)用案例解析
      1. 長距離多泵站串聯(lián)密閉輸送成品油輸送管網(wǎng)的泄漏監(jiān)測報警定位技術(shù)
      2. 油田集輸管網(wǎng)的管道泄漏監(jiān)測報警定位技術(shù)。
      3. 撫順—營口成品油輸送管線監(jiān)測報警定位技術(shù)。
      4. 管線微泄漏的監(jiān)測報警定位技術(shù)。
      5. 中間有加熱站的管道泄漏監(jiān)測報警定位技術(shù)
      6. 高含水高凝油管線的監(jiān)測報警定位技術(shù)。
      7. 長期穩(wěn)定運行、既無誤報又無漏報的技術(shù)
      四、用戶意見
      1. 商曲線測試報告
      2. 濟北公司用戶意見
      3. 撫營線測試報告
      4. 撫順石化用戶意見
      5. 采油九廠用戶意見
      五、公司證件
      1. 專利證書
      2. 高新技術(shù)企業(yè)證書
      一、系統(tǒng)簡介
      1. HKH系列管道泄漏監(jiān)測軟件系統(tǒng)應(yīng)用原理
      1.1. 概述
      管道泄漏報警從宏觀角度看并不困難。很早以前,人們已經(jīng)用電接點壓力表、壓力開關(guān)、記錄儀等工具,有效的發(fā)現(xiàn)了管道的泄漏,但是這種辦法最大的不足是不能定位,而且對于小規(guī)模泄漏這樣報警也是不合理的。這是因為管道運行中由于各種原因會產(chǎn)生大量的噪聲(壓力、流量波動),不同的管道輸送環(huán)境中,這些噪聲幅值也不同,一般從0.01Mpa到0.2Mpa不等,而且它在時域分布上沒有準(zhǔn)確的規(guī)律。從統(tǒng)計學(xué)角度看,在一定時間內(nèi)每條管線的這種分布還是有一定的規(guī)律,人們還是能夠認(rèn)識、區(qū)分這種變化規(guī)律的,把這種認(rèn)識運用到管道泄漏監(jiān)測技術(shù)中,就使該項技術(shù)不斷進步,實用價值越來越大。
      目前國內(nèi)外應(yīng)用的管道泄漏監(jiān)測方法有許多種,但是國內(nèi)占主導(dǎo)地位的還是負(fù)壓力波法,國外占主導(dǎo)地位的是統(tǒng)計法。從國內(nèi)具體管道上的使用效果來看,由于這些方法各有它的適用范圍,都不能夠完全適應(yīng)中國油氣管道泄漏持續(xù)時間短、突發(fā)性強、泄漏情況復(fù)雜的特點。針對這一情況,我公司在國內(nèi)外先進管道泄漏監(jiān)測技術(shù)的基礎(chǔ)上研制開發(fā)了適合我國管道實際狀況的《HKH系列管道泄漏監(jiān)測報警定位系統(tǒng)》這一智能型監(jiān)測裝置,它是在總結(jié)了國內(nèi)外各種方法的優(yōu)缺點后而重新提出來的、基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的人工智能型管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)。該技術(shù)克服了負(fù)壓力波法只能對突然發(fā)生的大規(guī)模泄漏準(zhǔn)確檢測的局限性和統(tǒng)計法較靈敏但相對滯后和定位誤差大的缺陷,能夠在多種復(fù)雜情況下對各種大小泄漏進行及時報警和準(zhǔn)確定位,這種技術(shù)廣泛的適應(yīng)性和它的優(yōu)良性能在實際應(yīng)用中得到了很好的驗證。國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局已經(jīng)宣布我公司的“流體輸送管道泄漏監(jiān)測定位方法”為國家發(fā)明專利。
      1.2.負(fù)壓力波法的局限性
      現(xiàn)階段國內(nèi)用的較多的負(fù)壓力波法和傳統(tǒng)方法相比是一個巨大的進步,它不但解決了定位問題而且也比傳統(tǒng)方法誤報少得多,從本質(zhì)上說它是一種聲學(xué)方法,即利用在管輸介質(zhì)中傳播的聲波進行檢測的方法。我們知道,當(dāng)管道發(fā)生泄漏時,由于管道內(nèi)外的壓差,泄漏點的流體迅速流失,使該點管道內(nèi)壓力下降,流體分子間隙變疏,泄漏點兩邊密度高的液體就向密度小的泄漏點補充,從而產(chǎn)生了一個新的波源,該波以一定速度依次向管道的兩端傳播,這就是所謂的負(fù)壓力波。根據(jù)負(fù)壓力波到達上下游監(jiān)測點的時間差和管道內(nèi)壓力波的傳播速度就可以計算出泄漏點的位置。該法常用的定位公式如下:
      X = ( L + aΔt ) / 2 ———————— ①式中:X —— 泄漏點的位置
      L ——被監(jiān)測的管道的長度
      α ——波在管道中傳播的速度
      Δt——首末兩站點收到波的時間差
      α= ———————— ②式中:ρ——流體密度;
      K ——液體的體積彈性系數(shù);
      E ——管材彈性系數(shù);
      D ——管道的平均直徑
      δ——管壁厚度;
      Ψ——系數(shù),對于埋地管道,Ψ=1-μ²;
      μ——泊松系數(shù),鋼管的μ=0.3;
      從上述公式可以看出,ρ和K除了與流體的特性有關(guān)外還和流體的溫度和壓力相關(guān),一般這兩項誤差可以用數(shù)學(xué)模型來近似解決,當(dāng)然這種情況下的定位公式就不是上式了,所以說①式只不過是一個近似的公式。但是真正的問題并不在這里,它在于負(fù)壓力波法本身并沒有脫離原始的報警方法。
      下面我們結(jié)合圖一和圖二來看一下這種識別方法的局限性是怎樣產(chǎn)生的:

      一般認(rèn)為圖一中上面的曲線是負(fù)壓力波,下面的直線是人工設(shè)置的報警閾值線,當(dāng)壓力下降曲線與閾值線相交時,就會發(fā)出報警,雖然事件發(fā)生在時刻a而不是報警的時刻b,但是由于壓力下降比較快,a與b之間的時間差不大,所以對定位的影響不大,這就是為什么負(fù)壓力波法在信號強時自動報警定位誤差也不大的原因。圖二中上面的曲線一般不認(rèn)為是負(fù)壓力波,其實在本質(zhì)上它們都是由泄漏引起的管道壓力下降波,圖二與圖一最大的差別是信號相對比較小,事件發(fā)生在時刻c而報警發(fā)生在時刻d,這種情況下得出的自動報警定位信息顯然是不正確的。在生產(chǎn)過程中,管道壓力一般都是經(jīng)常調(diào)整的,而人為設(shè)定的閾值必然也要跟著調(diào)整,這不僅難以操作還增加了人為因素的不利影響。當(dāng)管道壓力緩慢向一個方向變動時,人們也無法跟隨著調(diào)整閾值,結(jié)果往往是使報警系統(tǒng)失去使用價值。為了解決這個問題,人們在管道泄漏監(jiān)測報警技術(shù)中采用了閾值自動跟蹤法,如下圖所示:

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