导航： >> 安全论文>> 特种设备论文>>正文

输气管道泄露检测技术进展

文档作者：宫克，冷俊，潘一，曹成龙，王彦博，康超男，段元蒙文档来源：辽宁石油化工大学		点击数：	更新时间： 2021年11月17日
下载地址：点击这里	文件大小： 273.22 KB 共3页	文档格式： PDF	下载点数： 1 点（VIP免费）

全屏查看

内容预览 [文件共3页]

本文件共3页，如需编辑使用，请下载。

注：预览效果可能会出现部分文字乱码（如口口口）、内容显示不全等问题，下载是正常的。

	文件大小：273.22 KB 共3页文件格式：PDF 下载点数：1 点（VIP会员免费）

下一篇：浅析燃气管道带气接线的工艺安全措施

上一篇：钛制压力容器氦泄露试验

文本预览

仅提取页面文字内容，供快速阅读使用。

第43卷第12期
2014年12月
当 代 化 工
Contemporary Chemical Industry
Vo1．43，No．12
December，201 4
输气管道泄露检测技术进展
宫克，冷俊，潘一，曹成龙，王彦博，康超男，段元蒙
(辽宁石油化工大学， 辽宁抚顺113001)
摘 要：输气管道泄露检测技术是在管道出现老化、腐蚀、人为破坏和自身缺陷等问题时，及时发现并做
出报警反应的检测技术。输气管道泄漏不仅会带来巨大的经济损失，而且外漏后的天然气也存在严重的安全隐
患，如不及时发现，容易造成重大事故。因此管道检漏技术就是油气安全运输的保障。首先对检漏技术进行了
分类，并着重对红外线成像检漏技术、负压波检测技术、漏磁检漏技术、分布式光纤检漏技术等9种新型的间
接检漏技术进行了原理分析、进展介绍和适应性评价，最后对管道检漏技术的发展前景做出了展望。
关键词：管道检漏；红外线；负压波；嗅觉传感器；气体成像
中图分类号：TE 832 文献标识码： A 文章编号： 1671—0460(2014)12—2663—03
Research Progress in Leaking Detection Technology for Gas
Transmission Pipelines
GONG Ke，LENG Jun， Ⅳ Yi，CAO Cheng-long，WANG Yah—bo，KANG Chao—nan，DUAN Yuan—meng
(Liaoning Shihua University,Liaoning Fushun 113001，China)
Abstract：Gas pipeline leak detection technology is a detection techn ology of discovering and making detection alarm
reaction when the pipeline is becoming aging，eo~osion，man—made destruction and its defects．The leakage from gas
pipelines will not only bring huge economic loss，but also the leakage of natural gas is serious and hidden security
danger．If the leakage cannot be found in time，it is easy to cause a major accident．Therefore，piFIeline leak detection
technology is a guarantee of the security of oil and gas transportation．In this paper,the leak detection technologies
were classified，and principle analysis an d adaptability evaluation of nine types of indirect detection techn iques were
carried out，including the infrared imaging detection techn ology ,the negative pressure wave detection technology,the
magnetic flux leakage detection technology ,the distributed optical fiber leak detection techn ology and so on．Finally,
the development prospect of the pipeline leak detection technology was discussed．
Key words：Pipeline leak detection；Infrared；Negative pressure wave；Olfactory sensor；Gas imaging
随着天然气的使用量逐渐加大，输气成为一个
非常重要的环节，目前我国主要的输气方法就是通
过管道输送。据统计，世界上总管网的50％ 已运
行了3O年以上”]，随着管道运行后期，管道的老化、
腐蚀、人为破坏和管道自身缺陷等问题，常常造成
管道泄漏事故，在生产上造成不必要的损失口 。油
气管道的泄漏不仅给企业带来巨大的经济损失，同
时，管道内外漏后的油气存在安全隐患，如果不及
时发现，很容易引发火灾、中毒、爆炸、伤亡等事
故p 。因此高质量的管道泄漏检测技术就是油气安
全运输的根本保障。
这其中直接检漏是指利用人为巡视或可携带
仪器直接的对管道泄漏做出响应，主要用于检测微
小的管道泄漏，在管道工作状态和非工作状态下均
能进行检测闭。间接检漏是指通过管道中声波、压
力波、涡流、流量等物理参数和物质平衡关系对管
道进行检漏 。常规的检漏技术包括：纹影成像技
术检测法、智能爬行检测方法、嗅觉传感器技术、
气体检测法、探地雷达、应力波检测技术、流量或
质量平衡法、统计检漏法，动态模型分析法等 。
这些输气管道检漏的方法大多存在检验精度不够，
对微小泄漏检测能力较弱等问题。
1 检测技术的分类 2 新型检漏技术
目前世界上在输气管道泄漏检测上面的研究
可以说是非常先进的，其检测的方式方法多种多样，
大体上可分为直接检漏和间接检漏两类 。
2．1 红外线成像检漏技术
当输气管道泄漏时会造成周围土壤温度的变
化，红外线成像技术正是应用这一现象，通过与正
收稿日期： 2014-06—06
作者简介： 宫克(1992一)，男，辽宁铁岭人。E-mail：gongkel 1 1 1@126．COil]。
通讯作者： 潘一(i976一)，男，辽宁抚顺人，博士，副教授，从事油气田开发研究工作。
化 工
常土壤的温度比较来检测是否发生泄漏嘲。这项技 2．4 分布式光纤检漏技术
术是由美国的OILTON公司发明的，具体方法是用
直升机装载着精密的红外线摄像仪，沿着输气管飞
行，记录输气管道周围不规则的地热辐射效应，利
用光谱分析检测来判断是否发生管道泄漏并且确定
泄露的具体位置。原苏联曾用美国研制的远距离激
光分析仪装载到直升机上，沿着输气管道进行飞行。
成功检测到大小为几米，乙烷体积分数仅为百分之
一的气体云 。
该项技术具有检测速度快，检测范围广，精确
度高等优点，但其对于埋藏较深的管道检测还是有
一定的困难的。据有关资料记载，当飞机飞行高度
为300 m时，管道埋藏深度应在6 m内，而且这种
方法不能够对管道进行连续检测n⋯。
2．2 负压波检漏技术
近几年负压波检测法是国际上颇为关注的管道
泄漏检测方法，其原理是当发生气体泄漏时，管道
中的泄漏点处周围的气体密度相对减小，导致压强
突降，又因为气体是连续的，所以气体在泄漏点周
围产生压力差。这种压力差推动着上下游的高压气
体向着泄漏点处的低压气体流动，形成了一个以泄
漏点为中心的压力波，在力学上称为负压波。因为
管壁的波导作用，负压波在传播的过程中衰减较小，
所以可以传播很远距离 ”。利用安装在管道两端的
压力传感器，就能检测到压力波动的信号，并且根
据两端接收到负压波的时间差，来确定管道泄漏的
具体位置。
利用负压波检测管道泄漏其优点在于具有较
高的定位精度和较快的响应速度。其缺点在于难以
检测较小的泄漏，需管道有大量泄漏时才能检测。
由于输气管道工作时工况复杂，压力传感器常常受
到各种信号的干扰，导致检测精度下降 。
2．3 漏磁检漏技术
漏磁是指管道在外加磁场磁化的情况下，如果
管道完好无缺损，磁力线在管道内成均匀分布，当
管道内壁或外壁出现缺陷时，磁力线则会发生变形，
部分磁力线将穿出管壁产生漏磁现象。漏磁检测技
术就是通过紧贴管壁的探头来检测漏磁场，再将检
测到的感应信号经滤波、放大、模数转换等处理后
记录到检测器上的存储器，最后通过软件分析处理，
判断是否存在缺陷u 。
目前漏磁检测法被国内外公认为最完善的管道
检测方法之一，其不仅可以检测管道的泄漏，还可
以对管道的腐蚀程度做出检测，为管道维修提供依
据，大大减少了管道维修的盲目性，节约资金[141。
光纤传感技术在上世纪70年代，随着光纤通讯
的迅速发展而被人们所关注。光纤检漏技术主要依
靠光纤后向散射光的分布变化，来分析检测应变、
光纤周围温度等被测量的分布变化。后向散射光又
分为弹性散射光和非弹性散射光，其中弹性散射光
包括瑞利散射光，非弹性散射光包括喇曼散射光和
布里渊散射光 。利用不同散射光的不同性质可以
研制出多种传感器。例如：利用背向瑞利散射研制
的OTDR传感器，利用布里渊散射研制的B—OTDR、
B—OTDA传感器，利用喇曼散射研制的R—OTDR等。
FBG传感器是在20世纪90年代发展起来的一种新
型全光纤无源器件，他可以对天然气管道进行在线
监测，而且这种传感技术主要采用长波调制法，避
免光强的影响和干涉型光纤传感相位测量模糊等问
题。利用准分布式光纤光栅适合大范围检测的特点，
可以沿着管道铺设一条光缆，用FBG作为传感器，
获取天然气管道沿程的应变信号，通过对取得的信
号的分析和处理，可以检测出输气管道泄漏的位置
【l6]
o
分布式光纤检漏的优点在于，传感光纤上的任
意一点都具有传感能力，可以获得连续的信息。能
够定位泄露的位置，定位准确度高。检测距离远并
且具有很高的灵敏度n 。虽然分布式光纤检漏有很
多优点但是依然存在这一些亟待解决的问题。
(1)、泄漏点的声信号压力对光线的影响(2)、光
纤对声信号的敏感程度(3)、光纤包覆材料的老化问
题(4)、检测信号的处理算法问题(5)、光路中光强损
失问题。
目前我国对光纤检漏技术的研究还处于初级阶
段，而且输气管道中大部分的泄漏都属于小泄漏，
针对这种小泄漏OTDR技术可以说是无能为力，而
且在这种大范围的光纤覆盖情况下，材料的老化，
以及使用寿命和成本等都需要全面考虑。因此，分
布式光纤检测技术仍有很大的发展空间。
2。5 嗅觉传感器检漏技术
嗅觉传感器技术利用传感器对天然气中的化学
成分的反应，输出信号，通过计算处理得到的信号
来分析管道是否泄漏。将嗅觉传感器按一定的距离
安放在管道上，形成传感器网络，就可对管道进行
实时监控，当有气体泄漏时，传感器就会做出反应。
但目前该项技术的研究还处于初级阶段，还是一项
不成熟的技术，所以尚未应用在生产中。
2．6 智能防腐层检漏技术
智能防腐层法是指在输气管道的防腐层增加一
第43卷第12期 宫克，等：输气管道泄露检测技术进展 2665
个防盗检测电路，如果发生泄漏必然破坏防腐层， 进步与发展，以后的检漏手段将更加趋于人工智能
防腐层是否完整可以通过电路的电阻值反应。 化，对设备灵敏度的需求也将越来越高。多种检测
该检测方法具有的优点是：(I)具有较高的灵 方案配合使用弥补单一方案的缺点，会使管道检漏
敏度，(2)较高的定位精度，(3)传输、传感成本 技术更加完善。对于天然气长输管道的小泄漏检测
低，(4)系统易恢复。缺点是：(1)该检测方法受 和定位仍是未来研究的重点。随着科学技术的发展，
环境影响比较大，温度和湿度的变化都可能影响电 大量的新科技应用在管道检漏中，必将为输气管道
阻率的变化，发生误报警。(2)安装系统需要较高 泄漏的研究增加新的活力。
的费用 。
2_7 基于管内声波的检漏技术
近几年，声波以其特有的信号特征成为了管道
泄漏检测领域研究的热点。经研究表明，由于管道
泄漏所产生的低频特征信号能够在管道内进行远距
离传播，而且其信号特征不同于工况扰动所产生的
信号特征 。早在上个世纪九十年代，Jolly等就曾
利用声波检测出管道的泄漏 。华科等人在2009年
开发了基于声波的输气管道泄漏检测与定位系统，
并且或得了很好的检测效果 。基于管内声波的泄
漏检测原理是：利用安装在管道上下游的声波传感
器所收集的声波信号，通过对信号特征的具体分析
来判断是否发生管道泄漏 。
该方法在实验中表明具有较好的定位精度、方
案简单并且还能检测微小泄漏等特点，但是在现场
的工作环境中，由于噪音较大，还是会对检测的精
度产生影响，而且对于长管道的检测效果也不是很
好，所有尚未广泛应用于现场口 。
2．8 气体成像检漏技术
气体成像法原理利用气体在光学技术下成像的
难易，来判断管道是否发生泄漏。该技术不仅可以
检测地面上的输气管道泄漏情况，还能检测地下输
气管道的 。
2．9 场图像检漏技术
原名field—signature method，简称为FSM 。该
项技术不仅可以检测管道的泄漏，而且可以在管道
泄漏前检测管道的腐蚀程度，是否发生裂纹等微小
的损坏。其原理是当电流流人管道时，会显示出电
场，该电场具有唯一的电场“指纹”就是所谓的场
图像。根据检测到的电场指纹的变化，来判断管道
的损伤与泄漏。该技术可以实现对管道腐蚀程度的
检测，具有灵敏度高，覆盖范围大等优点，适合长
输气管道的检测。
3 结论
随着世界石油储量的逐渐减小和人们对能源需
求的逐渐增加，天然气必然会称为未来的主要能源。
对于天然气输送管道的检漏尤为重要。随着科技的
参考文献：
[1]Furness R A．Developments in Pipeline Instrumentation[J】．M easur
ement+Contro1，1987：20—15．
[2]许凤利．输气管道泄漏原因分析[J]．资源节约与环保，2013(6)：12—15．
[3]李爱英，王凯全 B辉．管道泄露监测技术及其研究进展fJ1．江苏石油
化工学院学报，2002，14(4)：14—17．
[4]李文杰．运用油气管道泄漏检测及定位技术，减少环境污染[J]．山东环
境，2000(S1)：116—117．
[5]方亮，苏旭，赵晓龙．天然气长输管道泄漏检测技术进展fJ1．化工装备
技术，2012(3)：52—53．
[6]蒋仕章，蒲家宁．石油天然气长输管道泄漏检测及定位方法[J]．油气储
运，2000(3)：19—20．
[7]王彦升，陈雷，葛煊铸，等．油气管道泄漏检测技术发展研究现状[J】．山
东工业技术，2013(10)：192—193．
[8]常景龙，李铁．输气管道泄漏检测技术的选择和优化[J]．油气储
运．2000(5)：9—13．
[9]陈达彬．世界天然气管道发展水平[J]．石油规划设计，1995(5)：10—12．
[10]唐恂，张琳，苏欣，等．长输管道泄漏检测技术发展现状[J]．油气储
运。2007，26(7)：11-14．
[11]张智．负压波检漏技术在输气管线中的应用[J]_石油工业计算机应
用，201 1(4)：23—25．
[12]马小林，王泽根，谢静文_负压波在管道泄漏检测与定位中的应用『J1．
管道技术与设备，2013(3)：18—19．
[13]黄辉，何仁洋，熊昌胜，张智漏磁检测技术在管道检测中的应
用及影响因素分析lJ】．管道技术与设备，2010(3)：29—31．
[14]方亮，苏旭，赵晓龙．天然气长输管道泄漏检测技术进展[JJ．化工装备
技术，2012(3)：52—53．
[15]何存富，杭利军，吴斌．分布式光纤检测技术在管道泄漏检测中的应
用【J】．北京工业大学，2006(9)25：8—14．
[16]陈志刚，张来斌，王朝辉，等．基于分布式光纤传感器的输气管道泄漏
检测方法[J]．中国石油大学，2007(7)26：108—110．
[17]狄彦．长输管道泄漏检测技术进展浅析【J1．安全、健康和环
境，2010(3)10：2—4．
[18]葛传虎．流体管道的泄漏检测与定位方法研究[D]．博士学位论文，
北京：清华大学，2008．
[19]Jolly W D，MOITOW T B，O’Brien F．New methods for rapid leak
detection in offshore pipelines．Final Report for U．S．Departmem of the
Imefior Minerals Management Service．1992(4)：81—84．
[20]华科，叶吴，王桂增，等．基于声波的输气管道泄露检测与定位技术[J]
华中科技大学学报(自然科学版)，2009(1)37：181—183．
[21]杨红英，华科，叶昊，等．基于管道内声波的输气管道泄漏诊断方法研
究【JJ．计算机与应用化学，2010(8)：27—30．
[22]付道明，孙军，贺志刚，等-国内外管道泄漏检测技术研究进展『J1_石油
机械，2004(3)32：48—51．
[23]奚占东．新型天然气管道泄漏检测技术探讨【J]．化工装备技
术，2008(2)：29—33．
[24]姚岚，余海湖，姜德生．一种新型光纤湿度敏感元件【J】．传感器技术
2001，20(2)：9—1 1．

网友评论 more

特种设备论文最新内容

05-04