管道泄漏监控报警及定位系统的应用
摘要：在输油管线上安装了管道泄漏监控报警及定位系统，可减少和控制管线因腐蚀穿孔造成泄漏、钻孔盗油事件的发生。该系统运用压力降与泄漏量的相关原理，用计算机实时采集压力、流量数据，以达到检测泄漏系统运行及时报警的目的，为输油管线的正常运行起着重要的作用。
关键词：输油管线；实时监控；泄漏报警定位；应用
管道泄漏监控报警定位系统主要用于监测长输管道的泄漏情况，一旦发生原油泄漏系统就会立即报警，为原油在长输管道中的安全运输提供了保障，为油田生产单位及时应对突发事件提供了准确、可靠的依据，将损失降低到最低程度。由于系统需要对各点的数据进行实时性极高的精确动态分析和对比，因此，对硬件、信号处理、数据采集的准确度、通信条件等要求相对较高。系统具有各种界面简洁、直观、操作灵活方便及稳定可靠的优点，泄漏定位精度约在200m 的范围，提高了输油管道安全生产管理水平和运行效率。
一、系统结构
（1）LD-SAKER管道泄漏监测报警定位系统是以负压波法和流量平衡对比法为基本方法，利用管道瞬态模型，采用流量报警，压力定位，以及流量、压力综合分析进行报警、定位的智能监测系统。当管道发生泄漏时，泄漏点由于管道内外的压差，使泄漏处的压力突降，泄漏处周围的液体由于压差的存在向泄漏处补充，在管道内产生压力下降，负压波从泄漏点沿管道以一定速度向上、下游传递，波幅随着传输距离而递减，最后到达管道两端，造成A联进站压力下降、进站流量下降，A联出站压力下降、出站流量上升；从而产生输差；这种压降和正常压力波动不同，具有比较突出的坡度，幅度比较大，便于观察。管线两端（A 联）的压力变送器接收管道的压力信号并进行连续记录，结合压力和流量的变化特征，可以判断泄漏是否发生。通过测量泄漏时产生的瞬时压力波到达上、下游两站的时间差和管道内的压力波的传播速度即可计算出泄漏点的位置。降幅与泄漏量有关，泄漏量越大，压力降越大。根据油品的不同，压力波传递速度也有所不同，一般油品的压力波传播速度约为1050～1200m/s。压力波分析方法对于突发性泄漏比较敏感，适合监视因打孔引起的泄漏，但是对于缓慢增大的腐蚀性渗漏不敏感，定位比较困难，但不影响报警。
（2）根据压力波响应时间差、管道长度、压力传播速度，建立基本的数学理论模型，对由于因管线的工况参数及被输介质的理化性质和温度衰减等引起压力波的传递速度及衰减速度变化进行必要的补偿和修正，由公式即可计算出相应泄漏位置。
（3）硬件系统按地点分为两部分，分别位于管线A联和A联，监视点在A 联值班室。主要由三个部分组成：数据采集部分、通信部分、中央分析处理部分。系统应用软件只有3个必须文件，且文件较小（总和不到1M字节），不需要日常维护，即使操作系统发生异常，应用软件的安装也很简单。可根据现场条件的
差异，对系统灵活调整.工况正常时，系统处于自动监测状态，当有泄漏发生时，便进人报警状态。操作简单，功能比较完善满足系统的实时性要求。在应用中能及时发现曲线的波动，传输、接收数据的情况。例如：在传输过程中，由于传输信号弱或站内的数据采集箱断电或其他原因，导致主机与该站不能通信，造成数据传输不畅等原因，能及时与岗位工人联系，查明原因。
二、主要功能
（1）曲线。系统运行后有窗口界面显示，分为4部分：实时数据显示区、曲线图表区、工具栏、状态栏。实时数据显示区：包括当前的各项数据，其中有A联、A联压力、流量、瞬时输差、累积输差等。曲线状态的切换：曲线图表分为实时趋势曲线和历史记录曲线两种状态，通过状态切换按钮可切换图表的状态，当滚动按钮为按下状态时，曲线图表标题为实时曲线（滚动），曲线处于实时刷新状态，可实时观察曲线的当前变化趋势；当暂停按钮为按下状态时，曲线图表标题为历史记录曲线或实时曲线（暂停），曲线处于静止状态，便于仔细分析曲线变化情况。如果想通过操作滚动条察看过去的曲线，首先必须使曲线图表进入暂停状态。工具栏：分为4组：系统、资料、查看、图表等。
（2）报警定位。定位后，地图窗口会自动弹出，管线走向示意图上会自动标记出泄漏点所在位置，同时出现文字提示，提示泄漏点到站点之间的距离。也可对事件进行查询，包括今日事件和历史事件，记录历次报警的时间和报警原因；历次消音、开机、关机、退出等操作的时间，便于管理人员明确责任。如发生停电情况，来电后只需按一下计算机的启动按钮即可。还可以对历史数据曲线进行查询分析，在选择查询起始时间和终止时间时，一定要注意查询起止时间间隔不得超过24小时。选择对上午或下午后，直接点击12时针指向该处即可。选定后点击“确定”按钮，系统切换到曲线界面，同时显示所要查询的数据曲线。
三、应用效果
在实际应用中，经常会遇到六个方面的问题。
（1）泄漏引起的压力下降不明显，主要是管线下降幅度与泄漏速度有关。
（2）泄漏引起首端出站流量上升幅度较大或很小，与泄漏点距离首站远近有关。
（3）调排量、倒流程等操作也会引起报警。
（4）定位误差较大，影响了该系统的准确性，定位时选择点也很重要，泄漏发生后，泄漏点上站和下站的压力变化曲线是形状相似、幅度不同，选择的拐点必须为一对，选择曲线上升的高点或下降的低点与末端曲线高低点不一致的话，就会出现定位误差增大的情况。
（5）管道结蜡严重（经测算￠273 mm管道结蜡后有效管径为(￠114 mm)，
A联必须不定期进行原油升温（最高油温为89℃，正常油温为75℃左右）清蜡，导致原油温度变化，影响负压波在管道中的传播速度，从而影响定位精度，针对某厂外输管道自有的特殊性，进行热油清蜡。
（6）累积误差超过规定值等情况都会出现报警。在2010年10月27日发生报警，消音后，微机显示首端外输压力下降，流量上升，瞬时输差增大。A联压力、流量均下降，经定位在14km处，汇报值班干部，然后与A联油岗值班人员联系，同时卡排量，看看有无变化，首端排量2.2m3/min，尾端排量2.0m3/min，每小时相差12m3，经定位在20km处，巡线人员巡线后，发现是腐蚀而产生的穿孔，在23km处，与定位有误差。在2012年1月份，微机报警外输压力由1.78Mpa 降到1.74Mpa，流量由2.2m3/min上升到2.4m3/min，末端压力由0.21Mpa降到0.18Mpa，流量由132m3/h，降到114m3/h，每小时相差18m3，经定位在30km 处，汇报值班干部和矿调，经巡线人员与经警合作，在28km处管线被人栽阀，由于发现及时，将损失降到最低，并抓住盗油车2辆，挽回不必要的经济损失，提高了经济效益。
四、结论及认识
（1）系统虽然报警，但定位与实际的泄漏点有误差，我们在加装了管道泄漏监控报警定位系统的同时，又制定了管线“人防、技防、物防”的管理办法，当有报警发生时，岗位员工及时同巡线人员联系，定出泄漏点，巡线车赶赴泄漏地点。通过这种方法，我们有效的打击了不法分子的盗油气焰，盗油现象也是呈逐年减少的趋势。最大限度地降低油品泄漏导致的环境污染，减少了油品损失，收到了显著的经济和社会效益。
（2）由于现在还不能够在所有管道上完全做到“自动准确定位”需采用“自动报警+人工核实”或“自动报警定位+人工核实”的半自动工作模式。希望在今后的工作中，能与厂家联系沟通，在“自动分析判断和自动准确定位”等方面还有许多值得研究、需要改进的地方，并对软硬件进行升级，使泄漏检测系统在实践应用中发挥更大的作用。
参考文献：
[1] 王磊.外输管道泄漏报警定位系统效果分析[J] .石油规划设计，2004，15（2）：1 9--21.
