管道泄漏監測解決方案
即使使用同樣的材料，由于采用的技術不同，就會生產出性能迥異的產品；
即使同樣監測的是流量、壓力、溫度等常規信號，由于采用的算法不同，做出的管道泄漏監測系統也會有質的不同；
絕大多數管道泄漏監測系統的差別不在于信號，而在于算法，由此便有了國外占主流地位的統計法和國內占主流地位的負壓力波法；
擁有獨家發明專利的北京昊科航公司，率先推出了一種嶄新的算法—基于模糊神經網絡的算法，從而使管道泄漏監測系統有了如下業內領先的綜合性能：
1、無須設定任何參數，無須人工定位，真正的無人管理系統；
2、無論是否有流量計，都能既無漏報又無誤報；
3、發生瞬時量的0.5%泄漏量時也能在0～3分鐘內報警，大泄漏幾米到幾十米、小泄漏500米以內的定位誤差；
4、消除了各種儀表誤差的影響，對現場信號要求不苛刻；
5、自動識別各種生產工藝操作，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，保證了系統的全天候工作；
7、凡是流體輸送管道，無論是單段還是管網、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。
目 錄
一、系統簡介
1. HKH系列管道泄漏監測軟件系統應用原理
2. 系統工作原理
3. 系統的主要性能指標和特點
4. 系統應用
二、應用案例解析
1. 長距離多泵站串聯密閉輸送成品油輸送管網的泄漏監測報警定位技術
2. 油田集輸管網的管道泄漏監測報警定位技術。
3. 撫順—營口成品油輸送管線監測報警定位技術。
4. 管線微泄漏的監測報警定位技術。
5. 中間有加熱站的管道泄漏監測報警定位技術
6. 高含水高凝油管線的監測報警定位技術。
7. 長期穩定運行、既無誤報又無漏報的技術
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. 高新技術企業證書
一、系統簡介
1. HKH系列管道泄漏監測軟件系統應用原理
1.1. 概述
管道泄漏報警從宏觀角度看并不困難。很早以前，人們已經用電接點壓力表、壓力開關、記錄儀等工具，有效的發現了管道的泄漏，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生大量的噪聲（壓力、流量波動），不同的管道輸送環境中，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確的規律。從統計學角度看，在一定時間內每條管線的這種分布還是有一定的規律，人們還是能夠認識、區分這種變化規律的，把這種認識運用到管道泄漏監測技術中，就使該項技術不斷進步，實用價值越來越大。
目前國內外應用的管道泄漏監測方法有許多種，但是國內占主導地位的還是負壓力波法，國外占主導地位的是統計法。從國內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，都不能夠完全適應中國油氣管道泄漏持續時間短、突發性強、泄漏情況復雜的特點。針對這一情況，我公司在國內外先進管道泄漏監測技術的基礎上研制開發了適合我國管道實際狀況的《HKH系列管道泄漏監測報警定位系統》這一智能型監測裝置，它是在總結了國內外各種方法的優缺點后而重新提出來的、基于模糊神經網絡的人工智能型管道泄漏監測系統。該技術克服了負壓力波法只能對突然發生的大規模泄漏準確檢測的局限性和統計法較靈敏但相對滯后和定位誤差大的缺陷，能夠在多種復雜情況下對各種大小泄漏進行及時報警和準確定位，這種技術廣泛的適應性和它的優良性能在實際應用中得到了很好的驗證。國家知識產權局專利局已經宣布我公司的“流體輸送管道泄漏監測定位方法”為國家發明專利。
1.2.負壓力波法的局限性
現階段國內用的較多的負壓力波法和傳統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方法誤報少得多，從本質上說它是一種聲學方法，即利用在管輸介質中傳播的聲波進行檢測的方法。我們知道，當管道發生泄漏時，由于管道內外的壓差，泄漏點的流體迅速流失，使該點管道內壓力下降，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，這就是所謂的負壓力波。根據負壓力波到達上下游監測點的時間差和管道內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
即使同樣監測的是流量、壓力、溫度等常規信號，由于采用的算法不同，做出的管道泄漏監測系統也會有質的不同；
絕大多數管道泄漏監測系統的差別不在于信號，而在于算法，由此便有了國外占主流地位的統計法和國內占主流地位的負壓力波法；
擁有獨家發明專利的北京昊科航公司，率先推出了一種嶄新的算法—基于模糊神經網絡的算法，從而使管道泄漏監測系統有了如下業內領先的綜合性能：
1、無須設定任何參數，無須人工定位，真正的無人管理系統；
2、無論是否有流量計，都能既無漏報又無誤報；
3、發生瞬時量的0.5%泄漏量時也能在0～3分鐘內報警，大泄漏幾米到幾十米、小泄漏500米以內的定位誤差；
4、消除了各種儀表誤差的影響，對現場信號要求不苛刻；
5、自動識別各種生產工藝操作，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，保證了系統的全天候工作；
7、凡是流體輸送管道，無論是單段還是管網、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。
目 錄
一、系統簡介
1. HKH系列管道泄漏監測軟件系統應用原理
2. 系統工作原理
3. 系統的主要性能指標和特點
4. 系統應用
二、應用案例解析
1. 長距離多泵站串聯密閉輸送成品油輸送管網的泄漏監測報警定位技術
2. 油田集輸管網的管道泄漏監測報警定位技術。
3. 撫順—營口成品油輸送管線監測報警定位技術。
4. 管線微泄漏的監測報警定位技術。
5. 中間有加熱站的管道泄漏監測報警定位技術
6. 高含水高凝油管線的監測報警定位技術。
7. 長期穩定運行、既無誤報又無漏報的技術
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. 高新技術企業證書
一、系統簡介
1. HKH系列管道泄漏監測軟件系統應用原理
1.1. 概述
管道泄漏報警從宏觀角度看并不困難。很早以前，人們已經用電接點壓力表、壓力開關、記錄儀等工具，有效的發現了管道的泄漏，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生大量的噪聲（壓力、流量波動），不同的管道輸送環境中，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確的規律。從統計學角度看，在一定時間內每條管線的這種分布還是有一定的規律，人們還是能夠認識、區分這種變化規律的，把這種認識運用到管道泄漏監測技術中，就使該項技術不斷進步，實用價值越來越大。
目前國內外應用的管道泄漏監測方法有許多種，但是國內占主導地位的還是負壓力波法，國外占主導地位的是統計法。從國內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，都不能夠完全適應中國油氣管道泄漏持續時間短、突發性強、泄漏情況復雜的特點。針對這一情況，我公司在國內外先進管道泄漏監測技術的基礎上研制開發了適合我國管道實際狀況的《HKH系列管道泄漏監測報警定位系統》這一智能型監測裝置，它是在總結了國內外各種方法的優缺點后而重新提出來的、基于模糊神經網絡的人工智能型管道泄漏監測系統。該技術克服了負壓力波法只能對突然發生的大規模泄漏準確檢測的局限性和統計法較靈敏但相對滯后和定位誤差大的缺陷，能夠在多種復雜情況下對各種大小泄漏進行及時報警和準確定位，這種技術廣泛的適應性和它的優良性能在實際應用中得到了很好的驗證。國家知識產權局專利局已經宣布我公司的“流體輸送管道泄漏監測定位方法”為國家發明專利。
1.2.負壓力波法的局限性
現階段國內用的較多的負壓力波法和傳統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方法誤報少得多，從本質上說它是一種聲學方法，即利用在管輸介質中傳播的聲波進行檢測的方法。我們知道，當管道發生泄漏時，由于管道內外的壓差，泄漏點的流體迅速流失，使該點管道內壓力下降，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，這就是所謂的負壓力波。根據負壓力波到達上下游監測點的時間差和管道內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；
E ——管材彈性系數；
D ——管道的平均直徑
δ——管壁厚度；
Ψ——系數，對于埋地管道，Ψ＝1－μ²；
μ——泊松系數，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外還和流體的溫度和壓力相關，一般這兩項誤差可以用數學模型來近似解決，當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，它在于負壓力波法本身并沒有脫離原始的報警方法。
下面我們結合圖一和圖二來看一下這種識別方法的局限性是怎樣產生的：
一般認為圖一中上面的曲線是負壓力波，下面的直線是人工設置的報警閾值線，當壓力下降曲線與閾值線相交時，就會發出報警，雖然事件發生在時刻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為是負壓力波，其實在本質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，事件發生在時刻c而報警發生在時刻d，這種情況下得出的自動報警定位信息顯然是不正確的。在生產過程中，管道壓力一般都是經常調整的，而人為設定的閾值必然也要跟著調整，這不僅難以操作還增加了人為因素的不利影響。當管道壓力緩慢向一個方向變動時，人們也無法跟隨著調整閾值，結果往往是使報警系統失去使用價值。為了解決這個問題，人們在管道泄漏監測報警技術中采用了閾值自動跟蹤法，如下圖所示：
K ——液體的體積彈性系數；
E ——管材彈性系數；
D ——管道的平均直徑
δ——管壁厚度；
Ψ——系數，對于埋地管道，Ψ＝1－μ²；
μ——泊松系數，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外還和流體的溫度和壓力相關，一般這兩項誤差可以用數學模型來近似解決，當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，它在于負壓力波法本身并沒有脫離原始的報警方法。
下面我們結合圖一和圖二來看一下這種識別方法的局限性是怎樣產生的：
一般認為圖一中上面的曲線是負壓力波，下面的直線是人工設置的報警閾值線，當壓力下降曲線與閾值線相交時，就會發出報警，雖然事件發生在時刻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為是負壓力波，其實在本質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，事件發生在時刻c而報警發生在時刻d，這種情況下得出的自動報警定位信息顯然是不正確的。在生產過程中，管道壓力一般都是經常調整的，而人為設定的閾值必然也要跟著調整，這不僅難以操作還增加了人為因素的不利影響。當管道壓力緩慢向一個方向變動時，人們也無法跟隨著調整閾值，結果往往是使報警系統失去使用價值。為了解決這個問題，人們在管道泄漏監測報警技術中采用了閾值自動跟蹤法，如下圖所示：
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