CN1322914A

CN1322914A - 输油管线泄漏报警及漏点定位系统

Info

Publication number: CN1322914A
Application number: CN 01118252
Authority: CN
Inventors: 郝兴; 何维望; 赵勇; 刘润华
Original assignee: Shengli Oil Production Field Shengli Oil Field Co Ltd China Petrochemical G; China University of Petroleum East China
Current assignee: Shengli Oil Production Field Shengli Oil Field Co Ltd China Petrochemical G; China University of Petroleum East China
Priority date: 2001-05-25
Filing date: 2001-05-25
Publication date: 2001-11-21

Abstract

本发明公开了一种输油管道实时泄漏报警及漏点定位系统。它是利用检测压力和流量两个参数来确定泄漏,具体是在首端和末端各安装一套微机监测装置。通过安装高精度压力传感器和流量脉冲发信器来检测压力和流量信号。监测装置进行数据采集、数据处理、数据分析和数据的无线传送。当管道发生泄漏时,系统将发出报警信号,通过无线电台自动传输数据,根据定位公式自动计算出泄漏点的位置。其主要性能指标有:灵敏度高,最小泄漏量为总流量的1%;定位误差小于被测管道总长的1%;检测管线距离0～50km;报警反应时间小于150秒。

Description

输油管线泄漏报警及漏点定位系统

本发明涉及一种管线泄漏的实时监测与定位技术。

目前，在油田生产和原油输送过程中，输油管线因腐蚀造成泄漏，特别是不法分子在管线上开孔盗油的现象时有发生，使国家遭受重大经济损失，同时还污染环境。

为了及时监测管线的泄漏情况，减少经济损失，同时打击罪犯，国内外曾研究许多方法进行监测，但效果均不理想，如①流量平衡法，这是基于物质守恒定律，正常情况下，入口端流量应等于出口端流量，当发生泄漏时，出口流量就小于入口流量，该方法只适用于大流量泄漏状况，在理论上也有泄漏定位计算公式，但在实践中并没有成功应用；②压力差法，这是基于能量守恒定律，在正常情况下，入口压力与出口压力之差应为定值，如果压力差发生了较大变化，则说明中间发生了泄漏，但该法不能进行漏点定位；③应力波法，利用流体泄漏时引发的沿管壁传播的应力波来判断泄漏和定位，但由于应力波太弱，检测非常困难；④管内探测法，将管内探测球从一端放入管道，顺流而下，利用超声波技术或电磁技术等采集管壁信息，从另一端取出进行数据分析和处理。该方法的造价高，对管道条件要求严，不能长时间连续检测，因而不能实时发现情况并及时处理；⑤负压波检测方法，它利用管道突然泄漏时，在流体中会引发传播的瞬态负压波，通过捕捉首、末两端的负压波和数据处理，便可确定是否有泄漏发生。该方法是目前国际上颇受重视的管道泄漏检测方法，但是，由于管线中信号的复杂性和各种干扰，实际很难捕捉负压波，而且该方法是靠泄漏点引发的负压波向首末两端传播的时间差来定位，误差大，因此该方法也不实用。

本发明的目的是要提供一种管线实时泄漏监测及漏点定位系统。

本发明的目的是这样实现的。利用检测压力和流量两个参数来确定管线是否泄漏，当管道的某点发生泄漏时，泄漏处的压力下降，经过一定时间后，引发首末两端的压力也下降，同时首末两端的流量也会发生相应变化，综合考虑上述两种因素，管道正常运行时，有一正常的数学模型，当发生泄漏时，压力与流量偏离正常的数学模型，据此可以确定是否有泄漏发生，然后再根据管道的数学模型、流体力学理论和检测到的压力、流量数据，确定泄漏点的位置并报警。该监测系统是在管线的首、末两端各安装一套微机监测装置，监测装置包括数据采集模块、数据处理分析模块、通信模块、报警、显示模块、波形回显模块，两套装置之间数据进行无线通信。数据采集采用在首末端各安装一个高精度的压力传感器和在流量计上加装一个脉冲发信器，将压力信号转化为标准的4～20mA的电流信号，将流量信号转化为脉冲信号后接到流量二次表的脉冲输入端，二次表输出标准的4～20mA电流信号，两路电流信号送入工控机的内置采集板，实现压力、流量信号的采集，工控机将实时采集的压力和流量信号通过软件的处理模块实现数据的统计处理、自适应滤波、对采样数据进行滤波拟合，并在线判断管道是否发生了泄漏。同时根据定位公式自动计算出泄漏点到始点的距离并显示在窗口。

下面结合附图和实施例来详细描述本发明的具体实施方案。

图1是输油管线泄漏报警及漏点定位系统组成示意图；

图2是模式识别软件框图；

图3是数据处理(自适应滤波)软件框图；

图4是首端监控报警软件框图；

图5是末端监控报警软件框图。

该系统利用检测压力和流量两个参数来确定泄漏，具体是在首端和末端各安装一套微机监测装置。监测装置进行数据采集、数据处理、数据分析和数据的无线传送。当管道发生泄漏时，系统将发出报警信号，通过无线电台自动传输数据，自动计算出泄漏点的位置，这一切都通过专用软件来实现。

信号采集是在首、末端各安装一个精度为0.01％的压力传感器，将压力信号转化为标准的4～20mA电流信号；在现场使用的流量计上加装一个脉冲发信器，将流量转化为脉冲信号后接到流量二次表的脉冲输入端，二次表输出标准的4～20mA电流信号，两路电流信号送入工控机的内置采集板，实现压力和流量信号的采样。工控机进行实时压力和流量信号的采样，并通过软件的处理模块实现采样数据的统计处理、自适应滤波、对采样数据进行滤波、拟合，并在线判断管道是否发生了泄漏，如果首端发现压力降低、流量上升，1#工控机进行数据通信，查询末端是否也发生了报警，若两端同时报警，1#工控机启动软件中的声音文件，进行声音报警，同时在计算机上闪烁对话框提醒。

数据通信采用MDS2710A专业数传电台与工控机的25针串口相连接的方式实现数据的无线传输。

漏点定位技术。由于管线发生泄漏时，产生的压力波分别向管线的始末两端传播，直至压力波衰减为零，其产生的最终影响是始端的压力下降、流量上升，末端的压力下降，流量也下降。根据压力波的波动特性用波动方程推导出定位公式为：

X = \frac{G_{2} L - \ln \frac{p 1 - {p 1}^{'}}{p 2 - {p 2}^{'}}}{G_{1} + G_{2}}

其中G₁、G₂为与管线结构和管长有关的上、下游段压力波传播系数；L为管线总长；p1、p2为泄漏发生前首、末端的压力；p1′、p2′为泄漏发生后首、末端的压力。

从上述公式可知，只要检测到准确的压力值，就能够提高定位精度，这一点可以通过安装高精度的压力传感器来达到。

监测软件主要包括以下几个功能模块：

1．采集模块——这是整个系统软件的“底层”工作部分。它完成数据的实时采集，同时根据采集的数据使用自动分段技术和简单的模式识别技术分析管道是否发生泄漏，并发出泄漏报警信号。系统采集软件用VB、VC开发，主要完成首、末两端压力、流量的实时采样，并以数据库的形式进行存储。

2．处理模块——完成对采样数据的统计处理(预滤波)、自适应滤波、对采样数据进行滤波、拟合后，判断管道是否发生了泄漏，如判断有泄漏发生，就发出报警，并进行自动定位。

3．通讯模块——通过调制解调器与无线数传电台，将末端的数据传到始端计算机，为保证数据传输准确快速地进行，数据通讯模块具有多级的数据纠错和数据压缩功能。

4．报警——当监测软件检测到管线发生泄漏以后，在计算机显示屏上发出报警对话框，同时启动声音报警器报警，提示工作人员有泄漏事故发生。

5．显示模块——监测软件进行泄漏报警的同时，通过通讯模块完成数据的传输后，进行泄漏点的自动定位，并将泄漏点距离显示出来，工作人员参考软件中的管线位置图，可以确定泄漏点的位置。

6．波形回显模块——包括“实时压力、流量波形显示”、“单端波形回显”、“两端波形回显”等部分。即对于处理后的压力、流量随时间变化的曲线图进行实时显示或回显。

本发明所提供的系统可以实时检测管道的运行情况，一旦发生泄漏或盗油事件，立即报警，并显示出泄漏点位置。其灵敏度为总流量的1％；定位误差小于被测管道总长的1％；报警反应时间小于150秒；检测管线总长0～50km。

Claims

1．一种输油管线泄漏报警及漏点定位系统，是在管线的首、末两端各安装一套微机监测装置，监测装置包括数据采集模块、数据处理分析模块、通信模块、报警、显示模块、波形回显模块，两套装置之间数据进行无线通信，其特征是在首、末端各安装一个高精度的压力传感器和在流量计上加装一个脉冲发信器来进行数据采集，同时检测压力和流量两个参数来监测管道的泄漏状况。

2．根据权利要求1所述的输油管线泄漏报警及漏点定位系统，其特征是系统对实时检测到的压力和流量信号进行模式识别，即当测得首端和末端的压力均下降，首端的流量上升而末端的流量下降时，就初步确定为管线发生了泄漏；然后建立自适应滤波模型去除白噪声，再根据贝叶斯公式进行定量计算，最终确定泄漏发生。

3．根据权利要求1所述的输油管线泄漏报警及漏点定位系统，其特征是系统根据测得的压力信号自动用漏点定位公式计算出漏点位置。