基于次声波的海底输油管道泄漏监测系统实施
摘要：通过次声波传感器，数据采集处理器以及GPS/北斗卫星同步接收装置安装，服务器以及监控主机部署。在服务器上安装服务器主站软件，监控主机上安装监测软件。针对不同孔径模拟泄放测试获取数据，对系统算法进行优化。最终采用12mm和6mm泄放孔径进行测试表明，次声波泄漏监测系统能够有效进行报警，响应时间小于120s，定位精度可达±50m。
关键词：次声波泄漏监测 输油管道 实施
海底管道是海洋油氣资源输送的生命线，承担着原油、天然气以及水的输送重任。海底管道在服役过程中，由于腐蚀、工程质量、第三方破坏和自然与地质灾害等多方面原因，时常发生事故。海底管道一旦泄漏，轻则造成停产，引起经济损失;重则产生环境污染，破坏海洋生态[1-2]。
海底输油管道采用管中管形式，光纤类泄漏监测方法无法实施。次声波泄漏监测技术由于仅在管道两端安装传感器和分析处理装置，同时次声波波长长，传播距离远，因此可以用于在役海底输油管道的泄漏监测。 1 硬件设施安装
某海底输油管道，长度约69 km，平台端输送压力3MPa，登陆终端压力0.5MPa。通过现场调研，进行系统安装设计。次声波泄漏监测系统由一个负责数据处理的主站和一个负责数据采集的分站组成。主站一般布置在用户的中心控制室，它由一台高品质的数据服务器、专业的控制软件和信号处理软件、报警系统和通信系统组成，分站是系统的现场单元，它由高精度次声波传感器、音波放大器、信号采集分析系统和通信系统组成[3]。
实施过程中进行如下安装工作。
对于平台端：
（1）安装次声波测漏传感器，并将电缆连接到数据采集分析器。
（2）中控室安装分站数据采集处理器，包括：数据采集系统、数据处理系统、通信系统等部分。
（3）在中甲板安装GPS/北斗卫星同步接收设备，并将GPS信号电缆铺设至分站数据采集处理器。
对于登陆终端：
（1）安装两支次声波传感器，分别使用电缆连接到中控室内数据采集处理器; （2）中控室安装分站数据采集处理器，包括：数据采集系统、数据处理系统、通信系统等部分。
海底管道负压波泄漏检测失效分析及解决方案
孙启昌
【摘 要】某海底原油管道设置了负压波泄漏检测系统,但该系统误报漏报情况非常严重,无法实现有效的泄漏检测报警功能.根据负压波泄漏检测的基本原理,结合现场仪表的安装设置情况及管道的实际运行工况,具体分析了负压波泄漏检测系统失效的主要原因.根据现场情况,提出了采用次声波泄漏检测系统的解决方案,介绍了次声波泄漏检测系统的组成及技术参数.经过放油试验,证明该系统可以有效地实现泄漏的报警和定位.
【期刊名称】《管道技术与设备》
【年(卷),期】2013(000)002
【总页数】3页(P22-24)
【关键词】负压波;泄漏检测;弯管流量计;次声波
【作 者】孙启昌
【作者单位】胜利油田胜利勘察设计研究院有限公司,山东东营257026
【正文语种】中 文
【中图分类】TE978
福建某海底原油输送管道首末两端均为油库，海底管线平均水深20 m，管径为DN700，长度13 km，首端油库出口工作压力0.5 MPa、末端油库入口工作压力0.2 MPa．为了及时发现海底管线的泄漏，避免造成经济损失和环境污染，设置了负压波泄漏检测系统。在实际运行过程中，负压波泄漏检测系统误报率非常高，经调试后消除了误报，但漏报严重，对末端油库入口管线的放油试验没有反应，泄漏检测系统投运失败。因此，对负压波泄漏检测系统的基本原理和现场仪表构成做简要的分析。
1．1 负压波泄漏检测基本原理
当流体输送管道发生泄漏时，其泄漏部位立即有物质损失，由于连续性，管道中的流体不会立即改变速度，流体在泄漏点和相邻的两边区域之间的压力差导致流体从上下游区域内向泄漏区填充，从而又引起与泄漏区相临的区域的密度和压力的降低。这种现象依次向泄漏区上下游扩散，这在水力学上称为负压波[1]。
如图1所示，在管道的两端安装压力传感器，分别在t1时刻和t2时刻捕捉到负压波信号，从而判断管道发生了泄漏，进而根据负压波传到管道两端的时间差以及负压波波速就可以进行泄漏的定位。
浅谈油气输送管道次声波管道安全系统
次声波管道综合监测系统，是一套组件化的、可扩展性高的管道安全系统。在专有的“动态危险源辨识资源库”的基础上，可为用户提供“发现问题、分析问题、解决问题、杜绝同类问题再次发生”的闭环整体解决方案。次声波油气管道泄漏综合监测技术作为先进、可靠、成熟的石油天然气管道安全监测技术正在被广泛的应用在各油气管道保护系统中。本文详细介绍了该次声波管道综合监测系统的技术原理、硬件架构组成、设计要求、测试方法，以及在油气管道上系统建设的意义。
标签：次声波油气管道泄漏；综合监测；油气输送管道
引 言
随着城市工业化进程加快，油气管道等基础设施建设的迅速发展，油气输送管道直通各城市为建设基础设施提供重要输送渠道，对各大城市工业发展起着决定性安全保障。管道输送，尤其是埋地油气管道，穿插在各城市要道和交通网络中。管道中内含输送介质，因此要考虑管道使用年份久远，管道是否会发生各种泄漏甚至人为的第三方施工造成管道泄漏所引起的安全隱患。
目前国内外管道泄漏监测系统，功能单一，仅能发现并告知泄漏发生位置，无法提供事前预防、现场事故处置救援、事后应急处置等功能。
次声波管道综合监测系统在专有的“动态危险源辨识资源库”的基础上，可为用户提供“发现问题、分析问题、解决问题、杜绝同类问题再次发生”的闭环整体解决方案。完整的次声波管道综合监测系统主要涵盖以下几个功能：（1）管道实时泄漏监测（2）危险源识别（3）安全风险管控（4）智能巡检（5）泄漏应急管理。
次声波管道综合监测系统应用范围广，受管道输送介质的影响小，广泛用于液体、气体、多相流、化学产品、海底管道等各种管道输送工况。
1.次声波管道综合监测系统工作原理和组成结构
1. 1次声波管道综合监测系统工作原理
次声波管道综合监测系统主要包含管道实时泄漏监测、危险源识别、安全风险管控、智能巡检、泄漏应急管理等管道安全相关功能。
以系统中管道实时泄漏监测、泄漏应急管理两个功能为例。次声波管道综合监测系统主要以实现次声波管道泄漏监测、管道沿线重点部位安全风险展示、部分泄漏应急管理功能。
基于水听器声波探测的供水管道泄漏检测系统
基于水听器声波探测的供水管道泄漏检测系统
随着城市人口的增加和工业化进程的加快，供水管道泄漏问题日益突出。传统的泄漏检测方式主要依靠目视观察和压力测试，存在效率低、费用高以及人工误差大等问题。为了解决这些问题，基于水听器声波探测的供水管道泄漏检测系统应运而生。
基于水听器声波探测的供水管道泄漏检测系统是一种利用水听器感知声音的仪器，通过对泄漏声音的监测和分析，实现供水管道泄漏的精确定位。该系统主要由水听器传感器、信号采集与处理模块、泄漏定位算法以及用户界面组成。
水听器传感器是该系统的核心部件，它能够准确感知泄漏声音，并将声音信号转化为电信号，传输到信号采集与处理模块。水听器传感器具有高灵敏度和宽频响特性，能够探测管道内的微弱声音信号。通过合理布置水听器传感器，能够实现对供水管道不同区域的全面监测。
信号采集与处理模块是对采集到的声音信号进行增强和滤波处理的部分，以提高系统的噪声抑制能力和信号质量。在信号处理过程中，采用数字滤波器和谱分析方法，对声音信号进行去噪和频谱分析，提取出泄漏声音的特征参数。同时，该模块还通过采集管道的压力和流量数据，结合声音信号进行综合分析，提高泄漏定位的准确性。
泄漏定位算法是供水管道泄漏检测系统的重要组成部分。通过对泄漏声音特征参数的处理，利用声音的传播特性和数学模型，可以实现对泄漏位置的准确定位。常用的泄漏定位算法包括相关法、高斯光束法、小波变换法等。这些算法能够减小系统的定位误差，提高泄漏检测的精度。
用户界面是供水管道泄漏检测系统与用户直接交互的部分，通常以图形化界面的形式呈现。用户界面可以显示监测到的泄漏声音信号、定位结果以及管道的参数信息。同时，用户界面还提供操作界面，用户可以通过界面设置系统的参数和进行数据管理，方便系统的使用和维护。
基于水听器声波探测的供水管道泄漏检测系统具有许多优势。首先，它采用的无损检测方式，可以实时监测管道内的声音信号，无需对管道进行破坏性检测。其次，该系统具有高灵敏度和精准度，能够准确定位泄漏位置，大大降低了维修成本和人为误差。最后，该系统操作简单，使用方便，可以大大提高检测效率，并降低了人力资源的浪费。
