國內外輸油管道泄露檢測的方法

   管道泄漏是長輸管道平穩運營的重要安全隱患。石油化工行業的輸送管道一旦發生泄漏事故, 將造成嚴重的環境污染和危險事故,同時也因輸送物料的大量泄漏帶來重大的經濟損失，近年來犯罪分子打孔盜油也成為管道泄漏的主要原因之一。據統計，自1998年以來在中國石油管道公司管轄的范圍內，累計發生打孔盜油盜氣案件將近300起。及時、迅速發現管道泄漏并準確判定泄漏點成為管線平穩安全運行的當務之急。 

管道泄漏檢測和定位的主要方法 

1  人工巡線 

  人工巡線在國外石油公司也廣為應用。美國spectratek公司出一種航空測量與分析裝置。該裝置可裝在直升機上，對管道泄漏進行準確判斷。我國通常是雇傭農民巡線員沿管道來回巡查，雖與發達有較大差距，但針對我國國情來說，也是切合實際的。   

 2  管道內部檢測技術 

   通過對清管器應用磁通、超聲、錄像、渦流等技術提高了泄漏檢測的可靠性和靈敏度。管道和近海承包商協會IPLOCA宣布，迄今為止已出30多種智能清管器。智能清管器應用了大量新近出來的電子技術和計算機技術，可依靠計算機對檢測結果進行制圖。新型清管器在硬件方面裝備了傳感器、數據貯存和處理設備、電視和照相設備；在軟件上配備了專門用于分析用的軟件包。此類清管器不僅可用于管道檢漏，而且可勘查管壁結蠟狀況，記錄管內壓力和溫度，檢測管壁金屬損失。如磁漏式清管器，通過*磁鐵來磁化管壁達到通量飽和密度。清管器在管道中流動時，管壁內外腐蝕、損傷和泄漏等部位會引起異常漏磁場，并且感應到清管器中的傳感器。管壁中的任何變化都會引起磁力線產生相應的變化。現在，微處理機和有限元數值計算技術的發展使清管器對信號識別和處理的功能大大增強。但磁漏式清管器的輸出信號受管道壓力、使用環境的影響較大，傳感器的感應線圈僅對某種類型和尺寸的缺陷靈敏。一般來說這種清管器適合于金屬孔隙探測。其他智能清管器中，還有超聲波檢測清管器、內徑規清管器和核子源清管器等。    

3  管道外部動態檢測技術 

   隨著自動化儀表、計算機技術的深入發展，各種動態檢測技術也相繼出現，如：壓力點分析法、特性阻抗檢測法、互相關分析法、壓力波法、流量差監測法、管道瞬變模型法等等。     

   壓力點分析法(PPA法)。PPA法可用于氣體、液體的多相流管道的檢測。當管線處于穩定工況時，流體的壓力、速度和密度的分布是不隨時間變化的。當泵或壓縮機供給的能量變化時，上述參數是連續變化的。當管道發生泄漏后，液體將過渡至新的穩態。過渡時間從幾分鐘到十幾分鐘不等，由動量和沖量定理確定。PPA法檢測流體從某一穩態過渡到另一穩態時管道內流體壓力、速度和密度的變化情況，來判斷是否包含有泄漏信號。但PPA法應用統計技術，需要大量的原始測量數據，并且無法對泄漏點進行定位 

    特性阻抗檢測法。由傳感器構成的檢漏系統可隨時檢測到管道微量原油的泄漏情況。傳感器采用多孔聚四氟乙烯樹脂作為絕緣材料。這種材料導電率、絕緣阻抗熱穩定性好、不易燃燒、化學穩定性好。當漏油滲入后，其阻抗降低，從而達到檢漏目的。 

    互相關分析法。設上、下兩站的傳感器接收到的信號分別為x(t)、y(t)。兩個隨機信號x(t)和y(t)有互相關函數Rxy(t)。如果x(t)和y(t)兩信號是同頻率的周期信號或包含有同頻率的周期成分，那么，即使ｔ趨近于無窮大，互相關函數也不收斂并會出現該頻率的周期成分。如果兩信號含有頻率不等的周期成分，則兩者不相關。    

   壓力波法。壓力波法是國內應用比較普遍的檢漏方法。管線由于腐蝕、人為打孔原因破裂時, 會產生一個高頻的振動噪聲,該噪聲以應力波的形式沿管壁傳播, 強度隨距離按指數規律衰減。在管道上安裝對泄漏噪聲敏感的傳感器, 通過分析管道應力波信號功率譜的變化, 即可檢測出流體的泄漏。   

   流量差監測法。理論上，管道容量＝管道流進量－管道流出量＝常量。所以，測試上、下游的流量差，當其值超過某一閾值(常量＋△V)時，應立即報警。 此方法分為2種：一種僅測試上、下游的流量差；另一種則是在測試上、下游流量差的基礎上，引入補償變量，包括壓力、溫度的變化、管道容量的波動等。該方法的優點是：在管道的壓力以及流速變化不大的情況下，也可以檢測出泄漏的存在。但是，它需要測量流量信號，而流量計的安裝和維修都很困難。另外，無法對泄漏點進行定位 

    瞬態流模擬法.該方法要建立管道的實時數學模型，其邊界條件由現場的監控和數據采集(SCADA)系統提供。流體模型經常使用的方程有質量守恒、動量守恒、能量守恒和流體狀態方程等。模型考慮多種變量，如流體速率、溫度、壓力、比重和黏度等的變化，用來預測管道的狀態。當實際的測量值與模型的計算值之間的差異超過了某一閾值，說明有泄漏存在。 該方法不但定位，還可以確定泄漏發生的時間及泄漏量的大小。 瞬態模擬法的缺點則表現在：

    建模及計算的工作量都相當大；要求地知道輸入口和輸出口的流量、壓力和溫度值，以及中間測量點的壓力和溫度值，測量數據多，而且實際測量總會存在誤差和不確定性，造成較高的誤報警率；安裝費用和維護費用都很高。 

   溫度測試法 。該方法是通過測試緊鄰管道的環境溫度的變化來進行泄漏檢測和定位。基于此原理的紅外溫度記錄儀已經成功的應用在熱水管道的檢漏中。另外，傳感技術的進步使得溫度曲線在實際測試中變得方便實用，尤其是溫度感應電纜和光纖電纜的使用，大大改進了數據的可靠性。 

   溫度測試法的局限性則表現在 傳感器需要直接接觸管道進行安裝和測量；在傳感器安裝和復原的時候，易對管道造成損壞；  存在管壁溫度與管道水溫沒有直接關系的可能性；長時間地讀取數據(一般24h以上)時，測溫儀器極易損壞；設備費用高。