石油管道泄漏检测与精确定位
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® Registered trademarks of T.D. Williamson, Inc. in the United States and in foreign countries. © Copyright 2010Inline Inspection Services TDW 石油天然气管道内检测服务西安威盛石油工程有限公司3 Line intervention equipment ( ½ in. to 102 in.)接管设备及配件(适用于管径1/2“至102”)Hot Tapping Products & Equipment 带压开孔STOPPLE Equipment 带压封堵Folding-Plugging Equipment 折叠式堵头封堵Pigging products, launchers &receivers清管产品,收发球系统Pipeline rehabilitation products管道强度恢复产品(Mechanical/welded repair sleeves,composite wraps,repair clamps)(机械/焊接式修理套管,碳纤维带,抢修管卡)Pipeline Inspections Services:geometry,deformation and MFL corrosion inspections,pipeline cleaning,freeze plugging, hydrotesting and drying services.管道检测:在线检测、超声波检测、几何检测、漏磁外泾检测、管道清洁、低温封堵、水压试验、介质置换与干燥TDW is committed to you …Service engineered to Work6.1/5Products, Equipment and Services 产品与服务Progressive PiggingIs the most effective pigging process 67Brush Pig钢刷清管器可配置测径盘和钢刷皮碗用于推出污物皮碗最小1.5D刚刷用于刷下管壁上结垢RealSeal Cups 密封盘General Cleaning/Batching Pig 通用清管器/分类清管器Disc 皮碗Wrap Brush 刷子Cleaning Pig 清管器8Magnet Pig 磁铁清管器•在运行漏磁腐蚀检测工具之前,必须运行磁铁清管球•焊条、螺栓、铁丝及施工工具是很难用直板及皮碗式清管器推出,只有磁铁清管器才能达到该功效10WCK-3 Pig 可变径清管器The WCK-3 is available in 6” thru 14” and also in a dual-diameter configuration 6” x 8” thru 14” x 16”.WC stands for wear compensating (means brushes are spring loaded). WCK-3DD are built with collapsible urethane discs.An outlet port at the front end of the WCK-3 provides fluid bypass to prevent build-up of loosened material 最小通过半径1.5DWear Compensating Spring 平衡弹簧Aperture Disc 孔径盘Spring 弹簧Dual-Diameter Cleaning Pig 双直径清管器Brush 钢刷1248” Pig for W-E Line 2nd Phase 西气东输二线-48寸清管器新一代收发球指示器Pig Sig V1315清管指示器PIG SIG NI 非插入式过球指示器电池安装方便随时可连接至24V 直流电源以及SCADA咬齿小,链条安装方便16ILI ServiceTDW管道内检测1819TDW 提供的管道内检测服务MFL 漏磁检测技术—TDW 优势1.磁化水平•检测和量化更多的缺陷.2.智能、简单的技术•更小、更轻的工具•使用简单3.性能可靠的工具•工具更可靠4.检测成本•高效的业务模式20High Resolution Deformation Technology高精度变形检测工具Inline Inspection Services变形检测工具1.5d 21Highly sensitive •几近100%覆盖•发现任何细小的变化•某些腐蚀可以被检测到•弯头、凹坑、褶皱•各种特征点(阀门、三通等)高分辨率机械损伤检测工具 232442 inch DEF SHORTY (42DEF检测工具)DEF—唯一能检测膨胀的变形检测工具25Field Measurement Techniques26Field Measurement Techniques27 MFL Technology 高精度漏磁腐蚀检测工具西安威盛石油工程有限公司282912”Magpie MFL 漏磁检测工具MFL Tool检测工具30Red indicates an Internal anomaly 红色表明是内部缺陷31In MFL, we called with ML 用MFL 工具发现是金属损失Bump not consistent with normal dent signature –should be ok calling with ML 碰撞和典型凹陷不一样-应该判定为金属损失 3233Dent: we called 2%, they measured 1.8%凹陷:我们判定2%, 客户实际测量到1.8% 3537检测77%, 现场73%漏磁腐蚀检测39GMFL Technology浮动式磁铁漏磁检测工具西安威盛石油工程有限公司40Magnetic Ring固定磁环Floating Magnet浮动磁体Two Kinds of Magnet两种类型的漏磁工具”磁铁比较漏磁检测工具24” Floating Head MFL 24” 浮动头部MFL 漏磁检测工具38-42” Floating Head MFL 38-42”浮动头部MFL 漏磁检测工具42检测工具24”MFL漏磁检测工具•25% bore restriction •25% 内径限制•1.5d Bend capabilities •能够通过1.5d 弯头•Light weight materials •采用轻质材料Floating Magnet Tool Features浮动磁体工具特征43SMFL Technology 螺旋磁场漏磁检测工具西安威盛石油工程有限公司44 螺旋磁场漏磁检测工具10”SMFL ComboTool46MFL speed needs to be controlled <3m/s 速度控制小于3米/秒100% Open 25%Open47 Sub-meter “XYZ” Mapping管线测绘西安威盛石油工程有限公司48Dig verification 开挖验证2011年9月24日-27日,公司与中石油北京天然气管道有限公司有关人员一起对陕京管道线(榆林-府谷段)的4处缺陷(从10处最深缺陷中抽选)进行了开挖验证,经过现场测量确认:开挖缺陷点在里程定位、环向位置以及缺陷的深度、长度、宽度均与检测数据分析结果相符,开挖结果准确。
浅析石油泵节能技术和管道泄漏监测系统【摘要】石油是工业发展的主要能源之一,在推动国民经济快速发展的进程中,占有不可或缺的位置。
在石油生产中的机泵电能损耗大和运输过程中的管道泄漏问题也是不容忽视,而且随着社会的发展,这些问题也越来越严重。
因此,本文针对这两个问题,简述了石油化工泵的节能降耗技术和管道泄漏检测与定位技术,能有效降低机泵的电能损耗和减少管道泄漏事件的发生。
【关键词】石油泵节能管道泄漏检测定位石油化工用泵是石油化工生产装置中用量最大的转动设备,在生产装置中它就像心脏输送血液一样,将各种液体介质,例如石油、成品油、化工原料、中间产品和成品,输送到各个地方。
石油泵的节能降耗也是提高生产效益的重要方面。
历经了一百多年的发展,在我国,管道运输业己经从新兴事物经过茁壮的发展,一跃变成掌控国家工业以及经济最重要的商业性运输手段之一。
管道运输中的泄漏监测系统的可靠性是管道安全问题的重中之重。
1 石油化工泵节能技术以原油、炼厂馏份、废气和天然气等为原料制造各种产品的工业称为石油化工行业,应用于该行业的泵类产品,称之为石油化工用泵。
石油化工工业属于能源工业,在我国国民经济建设中起着非常重要的作用。
石油化工企业电耗的80%用于机泵驱动上,机泵的节能减耗是降低成本的关键。
1.1 输送泵过剩扬程控制技术出口节流是最常用又简单的调节方法;对串联运行的第二台泵进口处,因吸入压力有较大的裕量,可以采用进口节流方法;还可以换成小叶轮,当扬程或流量需要降低15%以上或泵过大时,可重新换一个较小的叶轮,换下的叶轮留待以后恢复流量、扬程时用;旁路调节,在泵的出口管线设旁路,使部分液体返回泵进口或吸液罐,泵的工况点向大流量、低扬程方面变化,即实际泵送量比需要量大,不至于出现低于最小连续流量而产生液体过热、气蚀和振动;切割叶轮外径法,当流量或扬程超过需要量的3%~5%时,可切割叶轮外径降低其流量、扬程和功率;减少叶轮数量,多级泵的流量或压力调节较大时,可在排出端拆去一个叶轮,并加定距套。
管道泄漏监测系统技术方案1.综述1.1.光纤传感简介激光光纤传感法的监测原理为管道泄漏引起附近的光纤温度变化,最终通过激光技术来探测引起光纤感温的部位,采用软件分析激光的变化特性从而确定管道泄漏的部位。
传感器为光纤,目前的一般探测长度可达到30km--60km。
当光纤传感器受到温度变化、物体运动(比如径向或轴向压缩、拉伸和弯曲等)或声信号(如应变波或声发射波)的扰动时,传感器的响应将是扰动引起光纤敏化部分的函数。
目前光纤传感器的响应频率范围为0.1Hz~100kHz。
基于分布式光纤测温原理的泄漏检测系统利用通信干线光缆中的2芯作为基于分布式光纤测温原理的泄漏检测系统的传感兼通信光纤,和管线同沟埋地敷设,与管道间距≤500mm;探测专用线具有耐高温的特点,可以用于高温环境下的通信和温度监测。
管道泄漏监测系统可以监测输油管道、天燃气管道的泄漏,并提出预警,使工作人员可以及时采取措施,防止危险行动进一步发生。
管道泄漏监测系统的传感器是光学器件,不受电磁干扰,因此该系统测试灵敏度较高,同时可使用现有直埋通信系统光缆进行监测,大大降低工程费用。
1.2.管道泄漏监测系统技术介绍光纤具备造价低廉、耐腐蚀、长距离敷设无须现场供电等优点,监测原理采用基于分布式光纤传感技术。
利用基于分布式光纤测温原理的泄漏检测系统可连续监测沿光缆方向管道的温度变化情况确定发生泄漏的部位。
基于分布式光纤测温原理的泄漏检测系统利用光纤的布里渊散射原理,针对各种事件引起的土壤温度不同的特点,通过对各种事件引起的土壤温度变化的捕捉分析来判断和报告各种事件的发生,及时提醒工作人员到现场了解情况,从而阻止事件的进一步发展。
管道泄漏监测系统,利用通讯光缆作为探测工具,由光纤测温主机(光纤线型感温探测器AP658-03B、管道泄漏监测系统、服务器、机柜)和探测专用线(铠装光缆)等部分组成,可实时的不间断的监测天然气管道泄漏危害现象,并能准确无误的指出泄漏或发生故障的地段,确保传输的安全。
2024年油罐检漏在线检测一.在线检漏方法分类在线检漏方法可以分成两类: 一类是罐内介质的检测, 如盘库、人工检尺、油罐完整性测试、自动计量, 声发射等;另一类是罐外环境检测, 如土壤检测、蒸汽检测、地下水检测、间隙检测等。
罐内检测方法灵敏度有限, 且不能给出泄漏位置和泄漏物的分布;罐外检测方法更是一个挑战性的任务, 在罐底及其周围埋设化学品传感器是昂贵的, 甚至需要数百个传感器才能确保可靠探测。
1.声发射检漏声发射检漏不用清罐, 在罐壁临时对称地安装一些声波传感器, 由计算机将发声点直观地显示出来, 能检出的最小泄漏孔为2.5mm。
2.油罐完整性测试通过一支麦克风来听取罐壁上的声音, 此时, 油罐被抽至1psi的真空度下, 油罐液面以上部分会出现明显的“嘶嘶”声, 液面以下则出现“起泡”声。
二.在线检漏方法以前, 唯一的检漏方法就是靠盘库, 发现库存量减少表明泄漏发生后, 进行严密性试验, 确定油罐是否确实发生了泄漏。
直到80年代以来, 严格的环保法规使得检漏测技术得到爆炸性的发展, 在当时5年中开发的技术比过去50年都多。
一系列的油罐自动测量技术得到研究与发展, 通常是首先测量液位, 然后计算得到体积。
目前, 油罐的渗漏检测方法根据传感器在油罐内外位置的不同而分成两种:一是罐内检漏法, 典型的就是油罐内体积或质量完整性检测系统;二是罐外检漏方法, 如罐区设置的观察井, 采用油品检测元件监测环境中变化。
油罐内体积或质量完整性检测系统都有缺陷, 前者由于油罐的尺寸太大及测量的精度有限, 要发现微小的渗漏是相当困难的, 也不能定位;后者只有当石油渗到探头处才能发现, 难以找出渗漏源。
(1)罐内检漏法1.质量完整性方法质量完整性方法是通过检测装在罐底的压力数据计算罐内介质重量而实现的。
对于圆柱状的油罐来说, 其质量近似等于罐底面积乘以底部压力。
由于油罐底面积是恒定的, 质量的任何变化都会引起罐底压力数据的变化。
管道测漏仪的工作原理管道测漏仪是一种用于检测管道泄漏问题的设备,可以通过测量管道中的压力差异来确定泄漏位置和泄漏程度。
它在工业生产和环境保护中广泛应用,能够提供及时准确的泄漏检测结果,帮助防止事故发生并提高生产效率。
管道测漏仪的工作原理主要包括以下几个方面:1. 原理简介管道测漏仪的原理基于流体力学和传感器技术。
当管道发生泄漏时,管道内的压力会发生变化,泄漏点附近的压力会降低。
测漏仪通过测量管道中的压力差异,精确判断泄漏位置和泄漏程度。
2. 压力传感器管道测漏仪中的核心部件是压力传感器。
压力传感器可以检测压力的变化,并将其转化为电信号传输给控制系统。
传感器根据管道内的压力变化,实时监测和记录压力值。
3. 控制系统管道测漏仪的控制系统负责接收和处理压力传感器传输过来的信号。
控制系统根据设定的参数,分析压力差异和泄漏的特征,并将结果显示在操作界面上。
控制系统还可根据需要设置报警系统,提醒工作人员进行处理。
4. 数据分析管道测漏仪可以将数据上传至计算机系统进行进一步分析。
通过对泄漏的特征进行分析,可以确定泄漏位置和泄漏程度。
计算机系统还可以比对历史数据,判断管道是否存在潜在的泄漏隐患,并制定合理的预防措施。
5. 定位技术管道测漏仪通常配备定位技术,可以更准确地确定泄漏位置。
定位技术主要有声纳定位、超声波定位和红外定位等。
这些定位技术可以根据泄漏声音、泄漏处的超声波频率或热量辐射信号等特征,精确定位泄漏位置。
6. 系统性能管道测漏仪在使用过程中还要考虑以下几个方面的要求和性能:- 灵敏度:测漏仪需要具备足够高的灵敏度,能够检测到微小的泄漏信号;- 响应速度:测漏仪需要具备快速响应的能力,及早发现和定位泄漏;- 精确性:测漏仪需要具备高精度的测量能力,确保泄漏位置和程度的准确性;- 抗干扰性:测漏仪需要抵御外部环境的干扰,确保测量结果的可靠性;- 适用性:测漏仪需要适应不同管道材料和介质的特点,具备广泛的适用性。
浅析压力管道泄漏的声发射检测技术摘要:压力管道泄漏定位技术一直是管道运行安全领域的研究热点。
目前,管道应用范围日益扩增,在国民经济发展中拥有举足轻重的地位。
然而管道一旦泄漏会对环境造成污染,并在经济层面导致不可估量的损失,如11·22青岛输油管道爆炸事故,大连燃气管道爆炸事故等。
由此,近年来管道运行安全受重视程度越来越高。
本文主要针对声发射检测技术在压力管道泄漏检测中的应用进行分析探讨,以期声发射检测技术能够在管道泄漏检测中取得更大的实际应用。
关键词:压力管道;泄漏;声发射检测;技术前言:管道如今在诸多领域都拥有至关重要的地位,是石化、石油等企业的重要生产设备,管道内部所输送的介质通常具有强腐蚀、高毒、易爆、易燃等特征,危险级别高。
因此,针对声发射检测技术在压力管道泄漏中的应用进行具体分析,具有重要的现实意义。
1声发射检测技术概述1.1 声发射检测的原理泄漏一旦发生,通常情况下被检测对象、介质二者之间会产生摩擦冲击,而且流体在流动时产生的动能,有一部分会转变成为器壁表面的振动,就是波动信号。
波动信号会沿着器壁表面以及介质向外进行散发,被附着在器壁表面的传感器捕捉,然后传感器会将捕捉到的波动信号进行转换,将其转变成电信号,之后再对其进行放大、处理、记录。
按照不同传感器在接收时的时间、接收过程中获取信号的能量大小,可以判断泄漏是否发生,如果发生则可以判断泄漏发生的具体区域,有利于在间隔较远时发现泄漏的源头,可以极大程度的减少人工排查工作量,特别适合应用在一些无法进行挖掘的区域。
现阶段,声发射泄漏检测技术在阀门泄漏、压力管道泄漏方面的检测工作中都已得到运用。
目前国内检测主要使用的是国外进口的设备,尤其是便携式设备,多通道的集成设备国内已经能够制造并逐步在市场上推出。
1.2 泄漏信号以及声发射检测的特点由泄漏产生的信号属于连续型的声发射信号,此类信号会沿着管壁朝上、下游发散,从而被传感器捕捉,经过信号转换、数据分析,最终获得是否泄漏及泄漏区域等信息。
油气管道无损检测技术管道作为大量输送石油、气体等能源的安全经济的运输手段,在世界各地得到了广泛应用,为了保障油气管道安全运行,延长使用寿命,应对其定期进行检测,以便发现问题,采取措施。
一、管道元件的无损检测(一)管道用钢管的检测埋地管道用管材包括无缝钢管和焊接钢管。
对于无缝钢管采用液浸法或接触法超声波检测主要来发现纵向缺陷。
液浸法使用线聚焦或点聚焦探头,接触法使用与钢管表面吻合良好的斜探头或聚焦斜探头。
所有类型的金属管材都可采用涡流方法来检测它们的表面和近表面缺陷。
对于焊接钢管,焊缝采用射线抽查或100 %检测,对于100 %检测,通常采用X射线实时成像检测技术。
(二)管道用螺栓件对于直径> 50 mm 的钢螺栓件需采用超声来检测螺栓杆内存在的冶金缺陷。
超声检测采用单晶直探头或双晶直探头的纵波检测方法。
二、管道施工过程中的无损检测(一)各种无损检测方法在焊管生产中的配置国外在生产中常规的主要无损检测配置如下图一中的A、B、C、E、F、G、H工序。
我国目前生产中的检测配置主要岗位如下图中的A、C、D、E、F、G、H工序。
图一大口径埋弧焊街钢管生产无损检测岗位配置(二)超声检测全自动超声检测技术目前在国外已被大量应用于长输管线的环焊缝检测,与传统手动超声检测和射线检测相比,其在检测速度、缺陷定量准确性、减少环境污染和降低作业强度等方面有着明显的优越性。
全自动相控阵超声检测系统采用区域划分方法,将焊缝分成垂直方向上的若干个区,再由电子系统控制相控阵探头对其进行分区扫查,检测结果以双门带状图的形式显示,再辅以TOFD (衍射时差法)和B扫描功能,对焊缝内部存在的缺陷进行分析和判断。
全自动超声波现场检测时情况复杂,尤其是轨道位置安放的精确度、试块的校准效果、现场扫查温度等因素会对检测结果产生强烈的影响,因此对检测结果的评判需要对多方面情况进行综合考虑,收集各种信息,才能减少失误。
(三)射线检测射线检测一般使用X 射线周向曝光机或γ射线源,用管道内爬行器将射线源送入管道内部环焊缝的位置,从外部采用胶片一次曝光,但胶片处理和评价需要较长的时间,往往影响管道施工的进度,因此,近年来国内外均开发出专门用于管道环焊缝检测的X 射线实时成像检测设备。
埋地管道泄漏主要原因分析及漏水检测方法介绍管网是企业建设的重要基础设施,对保证企业的稳定发展和人民生活水平的提高有着很重要的作用。
但是地下供水管网环境复杂,管道泄漏现象普遍存在。
目前,我国供水行业普遍存在管道漏水问题,平均水损率约20%,其中漏损约占水损的50%,有的地方管道漏水问题甚至非常严重,这就大大地降低了供水企业的供水效益。
管道漏水不止会造成水资源的浪费,有些甚至影响到人们的正常生产和生活。
供水管道泄漏主要是什么原因造成的?1、管道腐蚀、老化。
随着使用时间的增长,管道受地下土质酸碱度的影响会慢慢地腐蚀老化,特别是镀锌管、钢管、铸铁管等老化现象较为严重。
容易导致管材接口漏水以及爆管现象。
2、管材质量不佳。
如管道材料和接口材料质量较差,当管网水压超过或邻近管道的工作压力时,易产生裂痕甚至爆管。
3、管道附属设施影响。
阀门锈蚀、磨损以及污物嵌住,导致管道没有办法关紧,原因一是因为长期不维修,管理不当引起的漏水;二是因为施工人员没有依照图纸施工阀门井,导致井壁直接压在管道上,井壁沉降压坏管道而成的。
4、施工质量不良。
在管道施工时,特别是埋地铺设、地基不扎实、管道发生不均匀沉降时,管道易产生环向断裂或大头处挠断而造成大的漏损。
5、外部环境影响。
如季节变化带来的温度变化会使管道机械结构和伸缩接口发生变化,土的荷载或路面重载车辆反复对管道造成荷裂压力,这些都会造成漏损或爆管。
6、管网运营方式不合理。
部分企业采用多级加压管道系统,局部压力过高容易导致爆管和渗漏。
管道泄漏会有哪些现象?1、地面渗水/下水道淌清水;2、路(地)面隆起和塌陷;3、水表不停转动,补水量大,管道压力不足;4、小河流附近有回流水;5、冬天局部地面积雪早融,局部植被异常繁茂。
当今供水管线的敷设大都采用地下预埋,当管道发生泄漏现象的时候需要及时进行漏水检测查找漏点并修复,确保管道的安全运行,避免不必要的经济损失。
漏水检测就是借助相关的检测仪器拾取漏水的声音,并转换为电信号,经过相应放大并作数字化滤波处理,来判断漏水点的准确位置。
PCM 在成品石油库埋地输油管道检测中的运用摘要:非开挖检测技术对埋地管道的经济安全运行具有重要意义。
本文通过介绍PCM 管中电流法或多频管中电流法的检测原理和外防腐层破损点的检测方法,分析影响检测的因素,结合实际提出检测中的注意事项和经验,在不需对成品石油库埋地输油管道进行大开挖检查就能及早发现管道外防腐层的破损情况,对提高管道的检测效率和精度有一定的借鉴意义。
关键词:埋地管道 PCM 防腐层1引言随着中国经济的高速发展,国家对成品油的需求不断增加,成品油管道网络运营长度逐年递增。
在役埋地成品油管道的安全运行越来越受到社会各界的关注,由于埋地管道防腐层的破损、剥离、脱落和老化等情况会造成管道的腐蚀、穿孔、泄露,给企业及社会带来严重的影响。
所以,如何确保埋地钢质管道外覆盖层具有良好的性能状态,检测并掌握好管道外覆盖层的安全质量状况,是管道能否安全运行的关键因素,也成为管道使用单位、检验检测单位与政府相关职能部门关心的问题所在。
2当前成品石油库埋地输油管道存在的主要问题及原因2.1管道施工质量差容易腐蚀损伤造成埋地管线发生泄漏的原因有管道制造过程中的质量问题,如:管体上的气孔、裂纹、杂质,防腐层的砂眼等质量缺陷;管道敷设安装过程中的施工问题,如运输不当造成的防腐层损坏,焊接补口的质量差等;管道运行期间防护不当,如:防腐层破损老化维修不及时、阴极保护系统作用差甚至没有电保护设施等;以及人工破坏,如:第三方施工开挖、违章建筑压线等。
2.2埋地管道的安全管理工作存在缺陷管道原始资料不全,当前管道技术状况不明,甚至对管道走向、埋深、结构周边环境都不清楚:管理制度不完善,落实不到位,缺乏配套的巡线、检测、查漏制度和机制;相关检测队伍技术水平不高,责任心不强,检测方法和设备能力手段不能满足生产要求;重建设轻管理,不能兼顾检测、维修与生产运行间的矛盾,埋地管线的腐蚀与防护检测欠账现象严重。
2.3检测技术和手段落后部分管道企业存在重建设、轻管理的情况,且检测工作往往只针对已发生的泄漏管道,管道定期检测机制未形成,检测工作较被动。
《过程装备腐蚀与防腐》科技论文 指导老师:*** (2010下学期) 学院:化学化工学院 班级:过程装备与控制工程081班 姓名:罗 * 学号:********** 管道泄漏检测与精确定位 摘要:本文主要介绍了声波在检测管道泄漏方面的应用。国内外较为广泛
应用的管道测漏技术主要为负压波法和新声波法,在介绍声波法原理及发展趋势的基础上,对新声波法测漏技术的原理、系统配置、技术指标、关键技术、现场测漏试验及应注意的问题进行了分析,为国内管道测漏系统的开发提供了技术依据,也在泄露事故和防止盗油有实际意义。 Abstract: This paper mainly describes the acoustic detection application in
pipeline leaks. Suction wave and sound wave are widely used for detecting pipeline leaks. Base on the principle and the development trend of acoustic method, analysis for acoustic leak detection technology on the new principles, system configuration, technical indicators, key technologies, on-site leak testing and should pay attention to issues. provide a technical basis on pipeline leak detection system, and it is also meaningful to leak and prevent the Stolen oil and pipeline leaks.
关键词: 石油管道 管道泄漏 检测与定位 声发射检测 神经网络 小波分析 SCADA系统
一、管道泄漏检测与定位的意义: 管道运输已经是我国的主要运输手段之一,目前全国各地建成的各类输送管道长度已超过70 000 km。但是由于管道设备老化(腐蚀)和人为原因(施工、盗油和破坏等)还有防腐失效的影响 ,管道泄漏事故经常发生。比如最近发生的大连新港输油管道爆炸带来重大污染;英国石油公司可能在墨西哥湾出现的海底管道渗漏都是不仅造成大量的损失而已造成了严重的污染。。因此,及时对流体输送管道的泄漏进行检测和泄漏点的定位 ,防止泄漏事故进一步扩大 ,具有重要的经济效益和社会效益。 二、泄漏点检测常用方法和评测手段: (1) 目前广泛应用的是基于负压波和基于声波信号的泄漏检测与定位方法。当管道某处突然发生泄漏时 ,在泄漏处将产生瞬态压力下降 ,形成一个负压波 ,该波以1 000 m/ s的速度从泄漏点向两端传播然后根据压力信号分析,但是基于负压波的有几类共性的问题: ① 由于管道都是高压1—5 MP,所以对小泄露量和缓慢泄露(压力变化0.01MPa左右)不够灵敏和漏报比较普遍。 ② 这类系统抗工况绕道能力比较差,系统误报比较多。 如果一味的提高对小泄流量检测的灵敏度,会导致更多的误报,所以需要寻找一种更好的方法。 (2) 常用的检测方法。一类是外部环境检测,早期就是用人员的外部巡视法(比较原始)、油气敏线缆、检测光纤(PCS和光纤温度传感器)。另一类是管内流动状态检测,有基于模型、基于信号处理、基于模式和人工神经元网络的方法. (3)常用的评测方法 对一个实际的故障诊断系统,可以用以下性能指标加以评价:泄漏检测的灵敏度、泄漏点的定位精度、抗工况扰动能力、系统响应时间。 三、声发射检测技术的原理和优点: (1)声发射检测的原理 众所周知物体间的相互碰撞均会产生振动发出声音形成声波,声波不但能在空气中传播而且能在液体和固体中传播,声波在空气中传播时其传播速度仅为340m/s, 而声波在钢管中传播时其传播速度高达5000m/s以上 。通常,当管道内液体发生泄漏的瞬间,管道内的压力平衡被破坏,造成系统流体弹性压力的释放,引起瞬间声波震荡,在管道内 形成声场。泄漏产生的声波具有较宽的频谱,分布 在6-80k Hz之间。声波法是将泄漏时产生的噪声作为信号源,由声波传感器采集该信号,从而确定泄 漏位置和泄漏程度。 (2) 声发射检测法的优点 ① 在管道流量不稳定及停输等状态下,测漏性能不变,误漏报率低,适用于两相(油、水)或三相(油、气、水)流体。这一点就明显好于以广泛应用的负压波,它会造成压强的不稳定而出现过多的信号早上而极容易产生误报。 ②由于声波在钢管中的5000m/s以上的速度决定了这中检测方法的实时性,能在泄露或者是盗油才开始就可以发现,最大程度了保证损失的最小发生。 ③稍加改造可以实施监控,为了保证声波(应力波)信号的强度,可以在长距离管道上设置多分站,数据通过无线电传输,和GPS定位系统,数据经过定向天线处理后可以很容易的传入件事网络(这只是在交通部发达,偏僻的山村)可以不用电缆及光缆,还可以满足现场随时都可以有数据可以分析。可以节约大量的人力,财力,物力。 ④ 主要的设施安装在站内,安全性好,维护费用低, 操作简单,便于管理。而且准确率很高,高达90%,是公认的一种很好的微泄露检测方法。 (3)声发射检测技术的发展 前期声波法因监控距离短,管道泄漏时间和发现时间不同步, 定位误差较大, 难以确定泄漏的程度。另外,操作中需要较多的工作人员,在实际应用中受到很多限制。经改进后的声波法监控长度为60 km ,使用的GPS接受器具备发现时间和泄漏时间同步的功能。随着传感器灵敏度的提高,定位精度已达到30m 以内。该技术使用类似 “指纹识别” 的方式, 可将现场采集的各项参数与真实泄漏信号相对比,大幅度地减少误漏报率。改进后的声波测漏系统具有较高的测漏灵敏性和定位精度,所有参数可先行设定或自动校正得出,而且比前期声波法需用的人员少。
四、声发射检测系统的组成: (1)系统的体系结构 ①系统的拓扑结构:由检测仪表、信号的采集与传输装置(RTU)、GPS装置、通信网络、主计算机和客户端这五大部分构成。这样就把下游油泵站和上游油泵站和传感器以及客户控制端连接成了一个统一的整体 ②系统的网络结构:a.服务器不在操作站上时采用光纤局域网和无线电话网;电台、微波、和电话线点对点通信。 b. 服务器在操作站上时采用光纤局域网和无线电话网,用串口直接(232或者485协议)与服务器的RTU连接。 (2)系统的软件构架 ①RTU程序 先有采样程序实时采集各声音信号,然后用RTU通信程序将信号按照传输协议送到服务器程序, ②服务器程序 由主控模块、数据库模块、客户端模块、通信模块、组态功能模块、泄漏检测与定位算法模块构成 ③远程客户端程序 远程客户端上程序功能和主机服务器上的界面程序一样,可以在主机服务器允许的情况下通过ie浏览器直接访问服务器,可以实现远程控制和实现客户端界面程序所具有的一切功能。 (3)远程数据单元 远程数据单元RTU安装在油泵的两端。远程数据单元RTU主要有3个功能:多任务处理、信号采集和通信、对时。 (4)数据通信和GPS对时 管道泄漏定位的关键之一是将上下游同时刻的数据汇集到一起,用以得到声波信号的上下沿的准确的时间差,同步程度在一定程度上决定了定位的精度。所以GPS对时的主要目的是为了使上下游的数据得到很好的同步,这也是这一套检测系统比较精确的原因之一。
五、信号的采集、分析和准确的定位: (1)泄漏信号的产生 管道受内力或外力作用产生形变或断裂,以弹性波形式释放出应变能的现象称为声发射。弹性波在结构中传播时携带有大量结构或材料缺陷处的信息,用仪器检测、分析声发射信号和利用声发射信号可以对结构或材料中的缺陷进行检测和定位。从严格意义上来说,泄漏所激发的应力波并不是声发射现象。因为在泄漏过程中,管壁本身不释放能量,但由于泄漏时,泄漏的液体与泄漏孔之间的相互作用也会在管道中激发出应力波,通过该应力波可以描述材料结构上的某种状况。所以从这个意义上说,管道泄漏在管道中激励出应力波也可以认为是一种声发射现象。 声发射信号具有很大的动力学范围,其位移幅度可以从1015到109,拥有10的六次方量级的变化范围。声发射信号产生的形式也是多种多样的,一般人为地将声发射信号分为突发型和连续型两类。如果信号是由区别于背景噪音的脉冲组成,且在时间上可以分开,那么这种信号就称为突发型信号;如果信号的单个脉冲不可分辨,这些信号就称为连续声发射信号。充液管道泄漏时将在管道上激发连续的声发射信号。 (2)信号的传播 ①信号在管道壁中的传播可以用圆管中的声波导波理论来描述:Pornloff和Sondhis根据质量、动量和能量守恒定律证明了圆管中声波的传播满足下述偏导方程组:
以上方程是在假设管壁上都不存在热传导和粘滞带来的损耗的前提下成立,但实际上管道泄漏时,产生的声波不光有轴向(纵向)模式的振波,还包括圆振和横振模式的波动;并且在液体或气体的流动过程中,不但有热能的损失,也有动能的损失,因此需要对方程进行修正。 ②均匀无损管道泄漏模型可简化成图2—3,当泄漏孔发生泄漏时,声信号分别向泄漏 孔的两端传播。 绝大多数对管道泄漏的试验研究都是在这种均匀管上进行的。实际上即便是绝对均匀的圆管,在使用过程中,也会由于压力变形、腐蚀不均等原因而变成非均匀的管,因而,这种模型对等截面的管道泄漏也并非完全的适用,但是我们可以用这种模型去近似实际的管道模型。
由此可见:理想的圆管泄漏模型可近似为时变的线性系统。在实际的检测中,理想的圆管并不存在,由于噪声、圆管的变形、泄漏孔型等因素的影响,使实际的管道模型非常复杂,很难建立其数学形式的模型,因此,现有的泄漏检测与定位方法几乎都是建立在信号的分析与处理基础上。 (3)信号的采集 信号采集也就是把声音信号转换为电信号。在声学测量中测量精度较高的通常是压强式,压强式传声器对声压的压强发生响应。它的结构很简单:在一密封腔上固定一个受声振膜 。空腔上有一小孔,它使腔内平均压强与周围大气压强保持平衡。当此装置放于空间时,如果声场不存在则腔内外压强相同,作用在膜片上的合力等于零,如有声波入射,则振膜在腔外的一面受到声压 p的作用,假设振膜的面积为 S,接收时对声场扰动不大,而膜片上声压是均匀分布的,则振膜上就产生合力: