油气运输故障诊断方法

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,13,章油气运输管道故障融合诊断,管道运输的优越性,在油气运输上，管道运输有其独特的优势，首先在于它的平稳、不间断输送，对于现代化大生产来说，油田不停地生产，管道可以做到不停地运输，炼油化工工业可以不停地生产成品，满足国民经济需要；二是实现了安全运输，对于油气来说，汽车、火车运输均有很大的危险，国外称之为“活动炸弹”，而管道在地下密闭输送，具有极高的安全性；三是保质，管道在密闭状态下运输，油品不挥发，质量不受影响；四是经济，管道运输损耗少、运费低、占地少、污染低。,管道运输的发展,1990,年建设新疆塔里木第一条轮南到库尔勒输油管道，,1995,承建我国第一条长距离、大口径沙漠管道，紧接着是鄯乌天然气管道、库鄯输油管道。,1996,年,3,月陕京天然气管道开工，然后是涩宁兰、兰成渝、陕京二线、忠武管道,2002,年,7,月，全长,4000,公里的西气东输工程正式开工了。管道局全方位参与了西气东输工程建设，并创造了多项中国管道的新纪录。,到,2009,年，中国已建成原油管道,1.7,万公里，,成品油,1.4,万公里，天然气,3.1,万公里。油气管道总长超,6,万公里，比,2001,年末,4,万公里已增长了,50%,，中国已逐渐形成了跨区域的油气管网供应格局。随着中国石油企业“走出去”战略的实施，中国石油企业在海外的合作区块和油气产量不断增加，海外份额油田或合作区块的外输原油管道也得到了发展。,油气输送管道故障诊断研究现状,石油、天然气等易燃易爆品输送管道被第三方破坏（,Third-party,damage,TPD,）而泄露不仅会造成资源损失、环境污染，还可能引发火灾、爆炸等。特别是近几年来，我国的油气管道不断遭到非法人为破坏，打孔和钻孔事件频繁，因此对于管道的在线检测提出了新的要求。因为泄露检测是在输送介质损失之后才能检测到的，起不到预防,TPD,的作用，所以不能仅限于管道泄露检测和泄漏点定位。在管道被破坏（打孔、挖掘）之前发现和（预警）检测到这种危害，使泵站工作人员能及时阻止破坏活动的发生，具有重要的现实意义。,检测方法,但当前基于技术成熟应用的考虑，对于该问题的检测方法还集中在如下两方面：,基于管内压力、流量等参数的方法。基于声波、负压波、应用波法的间接检测方法。,基于热红外成像、气体成像、探地雷达的检测法，还有分布式光纤法。,红外成像,红外由于波长较长，衍射较好，则可以轻易穿过浓雾，尘埃和云层，抗干扰能力较强，能显示温区和热源，但成像不自然！,彩色的图像,一般是经过电脑运算后,用蓝紫色表示低温,用红色表示高温,.,只要管道内介质与环境温度存在一定的差值，通过远红外热成像仪能对阀门进行红外检测和分析，确认内漏的阀门及内漏的程度。,特别是很多管子的阀门接到总管很难确定哪个阀门泄露时，使用远红外热成像仪能很快查出泄露的阀门并加以更换，避免了工作的盲目性，节省了费用。,红外成像,红外成像,当不存在,SF6,气体泄漏时，返回的红外能量是背景反射的能量，显示设备上能看到目标区域红外成像图，当检测区域存在,SF6,气体泄漏时，由于,SF6,气体对红外光线具有强烈吸收作用，所以此时反射到检测设备的红外光线能量会急剧地减弱，,SF6,气体在显示设备上显示为黑色烟，并且随着气体浓度变化，黑度也不同。,探地雷达检测法,高频电磁波以宽频带脉冲形式，通过发射天线被定向送人地下，经存在电性差异的地下地层或目标体反射后返回地面。由接收天线接收。电磁波在介质中传播时，其路径、电磁场强度与波形将随所通过介质的电磁特性和几何形态而变化，所以对接收信号进行分析处理，可判断地下的结构或埋藏物等。探地雷达的检测原理如图：,探地雷达检测法,探地雷达检测法,分布式光纤法,直接检测诊断法,1.,人工巡视管道及周围环境：工作人员巡查管道沿线，查看土壤有无裸露和异常情况（如油浸、变色等）,2.,基于磁通、涡流、数字图像等技术的管内检测法：探测器沿管线进行探测，利用漏磁技术（,Magnetic flux pigs,）或超声技术（,Ultrasonic pigs,）采集大量数据，并将采集到的数据存在内置的专用数据存储器中进行分析，以判断管道是否有泄露点和破损。,漏磁检测原理,直接检测诊断法,3.,管线外壁敷设一种特殊的线缆，如泄露检测专用线缆、半渗透检测管、检测光纤等。改检测方法不受管道运行状态影响，灵敏度很高，能够检测出微小的泄露。加拿大在建设输油管道时，曾将一种能与油气进行某种反应的电缆沿管道铺设，泄露发生时泄露油气使电缆的阻抗特性发生改变，并将此信号传回检测中心。利用阻抗、电阻率和长度的关系确定泄露的位置。,间接检测诊断法,体积流量突变法,体积流量突变法是建立在管道数学模型基础上的，使用大量现场测试数据结合管道数学系统的功能，用计算机的数值计算功能来判定管道的瞬态运行状态。模型是管道的数学描述，它包括扬程、管径、阀门和泵的位置、方向变化、跨跃和接头等特征。若有泄露时，两者之间的差将增大。状态估计器法。系统辨识法。,Kalman,滤波器法,体积,/,质量平衡法,在稳定流动的情况下，根据体积,/,质量平衡原理，考虑到因温度、压力等因素造成的管线填充体积的改变量，一定时间内出入口体积,/,质量差应在一定的范围内变化，体积,/,质量差超出一定范围，可确定管线发生了泄露，其原理也是基于管道实时模型的。同时流量仪表的工作点漂移、噪声信号等直接影响检测精度，所以不能用检测小流量泄露，也不能估计泄露点位置。,统计检测方法,该方法根据在管道的进出口的流体流量和压力，连续计算泄露的统计概率。,统计检测方法,统计检漏法仅检测管线入、出口的压力和流量值，所需参数少，这是其优点之一,因为多点同时泄漏与单点泄漏对出入口压力流量的影响是一样的，很难区分。但如果不加以区分，如果发生多点同时泄漏时，所采用的单点定位方法就没有意义。这个问题也是一个重要的研究方向。,负压力波检测法,负压力波检测法是一种声学方法，所谓压力波实际是在管输介质中传播的声波。当管道发生泄漏时，由于管道内外的压差，泄漏点的流体迅速流失，压力下降。泄漏点两边的液体由于压差而向泄漏点处补充。这一过程依次向上下游传递，相当于泄漏点处产生了以一定速度传播的负压力波。根据泄漏产生的负压波传播到上下游的时间差和管内压力波的传播速度就可以计算出泄漏点的位置，定位的原理如图,1,所示。,负压力波检测法,图中，,L,为管道长度，为泄漏点，,t,和,t,为负压波传播到上下游的时间。,检测诊断发展方向,1.,管道第三方破坏信号（,TPD,）的检测与管道系统的结合。因为单一的预警或检漏系统并不经济，将它集成到,SCADA,系统中，将是管道,TPD,检测和预警的重要发展方向。,长距离输送管道的,TPD,检测诊断具有十分重要的现实意义，尽管已经取得很大进步，但仍有许多需要解决的问题，如声信号有效检测距离较短，不能实现全程监控，只能针对部分重点管段进行,TPD,预警。,检测诊断发展方向,2.,现有的泄露检测手段对于,TPD,预警收效甚微，应重视对声信号检测和声信号分类方面的研究，包括对声信号传播机理的深入分析及多,TPD,源分类的快速算法，关于管线上多点破坏检测的研究才刚刚起步。,检测诊断发展方向,3.,第三方破环检测和预警系统中阀值的选取对诊断系统的灵敏度和鲁棒性有很大影响。尽管目前实验中对于阀值的选取已有一些结论，但结果都相对保守，现场的虚警率比较高，另外对区分良性破环活动和非良性破坏活动并无有效的方法。,检测诊断发展方向,4.,由于分布式光纤检测技术显示的一些优良特性，可检测到多种破坏、干扰形式，对管道的检测距离也长，技术发展的关键，所以光纤技术在管道中的应用也是未来,TPD,检测发展的重要方向之一。,Game Over,Thank you,!,