次声波天然气管道泄漏讲义检测系统

10.3969/j.issn.1000-0755.2014.11.018基于次声波的输气管道泄漏检测系统刘四运贾伯早（伊犁哈萨克自治州特种设备检验检测所，新疆伊宁）摘要：天然气管道的建设加速发展，管道安全运行显得尤为重要。

文章介绍的次声波输气管道检测系统基于FPGA技术对输气管道内的次声波信号进行采集和分析，将检测后的信号通过ZigBee模块无线传输到数据中心，实现快速信号检测以及智能化监测功能。

关键词：次声波；泄漏检测；SOPC；ZigBeePipeline Leakage Detection System Based on Infrasonic WaveLiu Siyun Jia Bozao(Kazak Autonomous Prefecture Ili Special Equipment Inspection and Detection Institute, Yining, Xinjiang) Abstract: Pipeline's operational safety is very important with the rapid development of natural-gas pipeline construction. This paper describes the acquisition and analysis of the infrasonic wave signal in the gas transmission pipeline using infrasonic pipeline detection system based on FPGA technique. In the system the signal after detected is transmitted to the data center through the ZigBee module, thereby realizing the fast signal detection and intelligent monitoring function.Key words: infrasonic wave; leakage detection; SOPC; Zigbee0 引言由于管道设备老化和人为破坏等原因引起的输气管道泄漏时常发生，严重影响输气管道系统的安全，同时也造成巨大的生命财产损失和坏境污染。

L D-S A K E R管道泄漏监测报警定位系统廊坊市蓝德采油技术开发有限公司])21([21V t t L X -+=LD-SAKER-II 型为负压波原理判断方法； LD-SAKER-III 型为负压波+体积平衡原理判断方法；LD-SAKER-V 型为次声波、负压波、体积平衡综合判断方法。

二、 系统工作原理（LD-SAKER-V ）LD-SAKER-V 型管道泄漏监测报警定位系统是以次声波、负压波、体积平衡三种原理综合分析、判定的报警、定位系统。

该管道泄漏监测报警定位系统在负压波和体积平衡法的基础上增加目前最先进的次声波技术，是集成了多学科技术的管道泄漏监测定位系统，从根本上提高了系统的可靠性和准确性。

该系统针对所监测管段全天候实时监测，对管道运行中发生的泄漏等异常事件进行报警、定位,具有很高的灵敏度和定位精度。

与GPS 为核心的定位导航系统及精确的管道电子地图相结合，可以使管理部门及时准确找到泄漏现场，使管道泄漏等异常事件造成的损失降到最低。

次声波是频率低于20赫兹的声波，其传播速度和声波相同，由于次声波频率很低，大气对其吸收小，有较强的穿透能力，不容易衰减，不易被水和空气吸收，所以它传播的距离较远。

次声波技术，是管道泄漏监测领域的一种新型的监测技术，用于监测管道泄漏及管道异常时所产生的次声波，通过频谱分析分理出泄漏产生的次声波并以曲线形式反映。

实践证明，该波传播速度恒定（同一介质），信号能够非常清晰地传递到远端接收单元，为准确定位创造了条件。

因此，结合此项技术的泄漏监测系统在监测精度和定位准确度上有了很大的提升。

次声波管道泄漏监测采用一次表动态响应并能根据输送管道动态变化实现动态低频测量的电声换能器（次声传感器），接收管道运行过程中由于泄漏引起介质瞬间物理扰动而产生次声波。

次声传感器安装在管道的首、末端，捕捉由于泄漏产生的次声波以及到达管道首、末端的时间差，由公式计算泄漏点的具体位置。

次声波管道泄漏检测系统经济投入分析1 投入内容、次声波管道泄漏检测系统经济投入分硬件和软件两个方面，硬件投入包括服务器、传感器、信号放大器、采集卡、嵌入式电脑系统、通讯系统和供电系统，软件投入包括信号采集、信号分析、降噪方法设计、建模与模式匹配及其程序设计与编制。

2 硬件投入、在次声波管道泄漏检测系统中，硬件设备是以分站系统的形式来投入的，一套分站系统包括传感器、信号放大器、采集卡、嵌入式电脑系统、通讯系统和供电系统；分站系统的设置跟管道长度、管道上所设泵站、阀室数量相关。

管道越长，所需设置的分站系统越多，设备投入越大；管道泵站、阀室越多，所需设置的分站系统越多，设备投入越多。

管道长度：根据声学原理，声波在介质中传播，因波束1.发散、吸收、反射、散射等原因，使声波能量在传播中逐渐减少，其衰减量等于衰减系数与通路长度的乘积；因此声波的传输距离有限，致使传感器的有效探测距离受到限制，管道越长，所需传感器就越多，设备投入就越大。

目前，我公司自行设计生产并拥有自主知识产权的次声波传感器，在理想状态下最长有效距离为60公里，离的次声波传感器产品公里有效探测距市场上目前尚无达到或者超过60出现。

阀室与泵站：由于阀室存在关断的情况，关断之后，泄2.漏信号亦被相应切断，因此，每个阀室至少应设置一套分站，阀室越多，所需设置的分站系统越多，设备投入越大；泵站是完全切断了两端管线的信号传输，每个泵站应在泵站两端各配置一套分站系统，泵站越多，所需设置的分站系统越多，设备投入越多。

3 软件投入、在次声波管道泄漏检测系统中，软件特指信号分析软件，信号分析软件、数据服务器、中心控制室的监控电脑一同组成主站系统。

信号分析软件的开发分三个阶段现场的信号采集：现场的信号采集包括采集管道的本体1.信号和管道的泄漏信号，这是一个资料收集的过程，管道的本体信号采集可以通过系统正常运行获得，管道的泄漏信号只能通过模拟试验来获得，方法是通过在管道的仪表孔或者是放置传感器的孔放油来模拟泄漏，从而获得泄漏信号。

基于次声波的输气管道泄漏监测系统田野【摘要】为了有效地监测输气管道泄漏情况，设计了一套基于次声波的输气管道泄漏监测系统。

该系统利用次声波检测探测距离远、定位精度高的优势，采用惯性授时技术、PID滤波调整控制技术和自适应检测技术，提高了监测的准确性、灵敏度和信噪比。

在每个站场安装2个次声传感器实现方向性消噪功能，排除站内工艺操作影响。

现场试验表明，系统单站监测距离可达到52000 m，泄漏率为0.004%输量/8 MPa，泄漏点定位误差≤20 m；漏报率为零，全系统反应时间≤120 s，满足输气管道的安全运行要求。

%In order to effectively monitor the leakage of gas pipeline, a leak detection sys-tem based on infrasonic wave is designed. Using the detection distance, the advantage of high precision positioning,inertial timing technology,filtering PID adjustment control tech-nology and adaptive detection technology, improves the system accuracy, sensitivity and the signal-to-noise ratio. At each station installed two infrasound sensor achieve directional de-noising function, exclude the influence of process operation station. Field experiment show that system performance can be achieved single station monitoring distance: 52 000 m, leak-age rate: 0.004% transmission quantity/ 8 MPa;leak point positioning error:is equal to or less than 20 m;rate of missing report:zero. system reflect time: less than or equal to 120 s, meet the requirement of gas pipeline transfer safety operation.【期刊名称】《油气田地面工程》【年(卷),期】2016(035)010【总页数】4页(P67-70)【关键词】次声波;输气管道;泄漏监测;传感器;精度【作者】田野【作者单位】中国石油西部管道公司【正文语种】中文西气东输一线、二线、三线输气能力为770× 108m3/a，为20个省、直辖市供气，惠及4亿人口，对于优化我国能源消费结构、缓解天然气供应紧张局面发挥了重要作用。

基于次声波法的天然气管道泄漏检测郭鹏;赵会军;慈智;赵东升;彭浩平;周小星【期刊名称】《油气田地面工程》【年(卷),期】2014(000)008【摘要】次声波泄漏检测系统的硬件由次声波传感器、次声测量网络传输仪、GPS接收器和监控主机组成。

泄漏检测软件系统包括数据采集模块、数据预处理模块、泄漏检测和定位模块3部分。

将次声波传感器安装在管道两端，在线实时采集次声波信号，提取特征量来判断泄漏发生的位置。

当管道发生泄漏时，会产生次声波信号，此信号和正常信号都会被次声波传感器收集到，通过与正常的背景噪音比较，可以判断泄漏是否发生。

通过泄漏点的定位距离和泄漏点定位误差的多组实际测试结果发现，天然气管道的泄漏监测软件定位误差最大值为60.488 m，最小值为17.644 m，定位的平均误差为42.4135 m。

【总页数】2页(P43-44)【作者】郭鹏;赵会军;慈智;赵东升;彭浩平;周小星【作者单位】常州大学江苏省油气储运重点实验室;常州大学江苏省油气储运重点实验室;常州大学江苏省油气储运重点实验室;常州大学江苏省油气储运重点实验室;常州大学江苏省油气储运重点实验室;常州大学江苏省机械工程重点实验室【正文语种】中文【相关文献】1.基于次声波的天然气管道泄漏检测 [J], 陈池;赵会军;姜岩;彭浩平;赵书华2.基于模型法的天然气管道泄漏检测及定位研究 [J], 贾彦琨;何凯云3.基于次声波的天然气管道泄漏检测系统设计 [J], 阚玲玲;梁洪卫;高丙坤;王秀芳4.基于次声波的泄漏检测技术在大港滩海油田的应用 [J], 赵鑫;赟陆芸;郝木水5.基于声波法的天然气管道泄漏检测与定位系统研究 [J], 韩宝坤;蒋相广;刘西洋;纪瑶;鲍怀谦因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于次声波的天然气管道泄漏检测
陈池;赵会军;姜岩;彭浩平;赵书华
【期刊名称】《油气田地面工程》
【年(卷),期】2013(000)004
【摘要】次声波具有传播远和穿透力强的特点，其在埋地长输管道的泄漏检测方面有独特的优势。

次声波泄漏检测系统由次声波传感器、次声测量网络传输仪、监控主机和GPS接收器组成。

为了验证次声波检测的可行性，在实验室的环输管道上进行了次声波管道泄漏检测的实验。

实验结果表明，随着传播距离的增大，次声波会逐步的衰减，但衰减幅度很小；随着孔径的增大，管道泄漏所产生的次声波的峰值会减小；通过进一步的实验，拟合出管道泄漏次声波随传播距离的变化函数，可以确定泄漏点的位置。

【总页数】2页(P72-73)
【作者】陈池;赵会军;姜岩;彭浩平;赵书华
【作者单位】常州大学江苏省油气储运重点实验室;常州大学江苏省油气储运重点实验室;中国石化管道储运分公司计划处;中国石化管道储运分公司计划处;常州大学江苏省油气储运重点实验室
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于次声波法的天然气管道泄漏检测
2.基于RBF神经网络的天然气管道泄漏检测技术研究
3.基于次声波的天然气管道泄漏检测系统设计
4.基于次声波的泄漏检
测技术在大港滩海油田的应用5.基于声波法的天然气管道泄漏检测与定位系统研究
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