CN1266409C - 原油管道停输状态下的泄漏监测定位装置及过程 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种原油管道停输状态下的泄漏监测定位装置及过程，属于管道监测技术领域。该装置包括在管道的始端设置辅助加压泵及相应的辅助压力变送器、数据采集器，它的末端设置阀门及相应的辅助压力变送器、数据采集器，两端的数据采集器采集的压力数据通过通讯装置送至泄漏监测中心计算机分析系统。管道泄漏监测过程包括：维持停输原油管道内的压力处于一个低压范围；通过数据采集器监测管道压力变化状况；确定泄漏点的位置。本发明的优点在于系统装置简单，运行可靠，运行费用低，检测精度相对于输送状态下高。本装置也可以应用于正常输送情况下的原油管道泄漏监测。

Description

原油管道停输状态下的泄漏监测定位装置及过程

                              技术领域

本发明涉及一种原油管道停输状态下的泄漏监测定位装置及过程，属于管道监测技术领域。

                              背景技术

随着油气资源的开发以及能源需求的急增，管道运输在世界范围内得到了快速发展，已经成为国民经济的命脉；在流体输送方面，管道运输更是有其突出的优势。然而，随着管线的增多，管龄的增长，管道事故发生的概率增大，管道泄漏事故时有发生；这个问题任何国家都必须面对，而且会日趋严重，由于所输介质的危险性和污染性，一旦发生事故会造成巨大的生命财产损失和环境污染。

由于原油长输管道一般都在数百公里以上，出站压力一般都相当高，有的达5MPa以上，发生泄漏时，原油在管道内高压的驱动下喷涌而出，如果不能及时发现泄漏并确定漏点位置，则会酿成更大的恶性事故。为此，国内外科技人员发明了多种方法检测原油管道的泄漏并对漏点定位，这些方法多数基于管道正常输油工况下的压力、流量、温度等参数。中国发明专利申请号96121000.1对此技术领域叙述得很详细，该发明测量的参数还包括了泵的运行参数，依此发明形成的系统很复杂，工程上应用较困难。中国发明专利申请号99107241.3对管道的压力、流量变化进行统计、分析计算，以管道运行时两端的流量差ΔQ和压力降ΔP为判别基准，发现泄漏，一旦有泄漏发生，就按压力波传递函数进行推算，得出泄漏点位置。中国实用新型专利申请号02235420.4依据管道流量的变化和负压波的传递，经过DSP系统的计算，实现监测输油、输气管道的泄漏情况。这些专利都要求在管道的两端同时安装流量计，而我国的原油长输管道考虑到减少流量计能够降低能量损失，一般不在一段管道的两端同时安装流量计。

负压波泄漏监测方法具有较高的检测灵敏度和定位准确度，是一种受到广泛重视的管道泄漏检测和漏点定位方法。本发明人研制成功的“原油管道泄漏监测与定位系统”已在我国3000km的原油管道上安装运行，有效地维护了原油的正常输送。

由于原油管道输送能力和可输原油量的矛盾，我国多数原油管道处于不饱和的运输状态，即每年有若干天处于停输状态，有的管道每年停输近200天。停输时，管道内仍然充满着原油，但几乎没有压力，流量等于零。近年来，人为在原油管道上打孔盗油的情况屡有发生，严重地影响了输油生产的正常进行。包括上面介绍的专利方法都要求测量管道两端的流量信号，因此目前基于压力和流量变化的泄漏检测系统无法检测出停输情况下人为打孔盗油等原因造成的泄漏。故发明一种原油管道停输状态下的泄漏监测定位装置十分必要，具有重要的实用价值。

                                 发明内容

本发明的目的在于提供一种原油管道停输状态下的泄漏监测定位装置及过程。本发明是通过下述技术方案加以实现的：

在一段原油管道上，它的始端设置加压泵及相应的压力变送器，它的末端设有阀门及相应的压力变送器，实现该原油管道处于停输状态下的泄漏监测定位装置。其特征在于，在管道始端设有动力泵2和一个扬程50m的辅助加压泵1，还设有一个量程为0～0.5MPa的辅助压力变送器4、压力变送器5及数据采集器6；数据采集器6的信号来自辅助压力变送器4和压力变送器5，数据采集器的输出端与辅助加压泵的控制装置7相连；在管道末端设置一个量程为0～0.5MPa的辅助压力变送器10、压力变送器11和数据采集器12，数据采集器12的信号来自辅助压力变送器10和压力变送器11；管道始端数据采集器6和管道末端数据采集器12采集的压力数据通过通讯装置9送至泄漏监测中心计算机分析系统14，管道始端辅助压力变送器4和管道末端辅助压力变送器10的压力信号用于泄漏定位分析。

采用上述装置监测管道停输状态下的泄漏过程，其特征包括以下步骤：

1.维持停输原油管道内的压力处于一个低压范围。

开启辅助加压泵，并通过压力数据采集和泵控制回路，使停输状态下的管道内的原油始终处于低压状态，压力范围在0.15～0.30MPa。

2.监测数据采集器采集的压力变送器的压力数值变化状况。

①当压力变送器的输出测量值始终保持一个稳定的数值范围，则表明被监测管段区间内无泄漏现象。

②当压力变送器的输出测量值有突然变化，这里的突然变化指陡然下降，则表明被监测管段区间内有泄漏现象。

3.泄漏点的位置确定。

当管道发生泄漏时，泄漏处由于原油损失造成压力突然下降，压降产生的负压波由泄漏处向管道的始、末端传播，利用负压波到达始、末端压力测量点的时间差以及负压波在原油中的传播速度，可以按照下式计算泄漏点位置。

               x＝[L+α(t₁-t₂)]/2

式中，t₁为始端压力测量点接收到负压波的时间，t₂为末端压力测量点接收到负压波的时间，L为始、末端之间的距离，x为泄漏点距始端压力测量点的距离，α为负压波在原油中的传播速度。

本发明的优点在于系统装置简单，运行可靠，运行费用低，检测精度相对于输送状态下高。本装置也可以应用于正常输送情况下的原油管道泄漏监测。

                                附图说明

图1：本发明装置的构成示意图；

图中：1为始端辅助加压泵，2为动力泵，3为始端阀门，4为始端辅助压力变送器，5为始端压力变送器，6为始端数据采集器，7为辅助加压泵控制装置，8为阀门；9为通讯装置及线路；10为末端压力变送器，11为末端辅助压力变送器，12为末端数据采集器，13为末端阀门；14为中心计算机分析系统。

图2：模拟管道泄漏时的始端压力变化图；

图中：纵坐标为压力值，单位MPa；横坐标为采集到的测量压力的数据点数。

图3：模拟管道泄漏时的末端压力变化图；

图中：纵坐标为压力值，单位MPa；横坐标为采集到的测量压力的数据点数。

                               具体实施方式

下面结合附图和实际在某管线的具体应用对本发明做进一步的说明：

在一段管径为529mm、长为63.19km的管道上，为实现本发明的原油管道停输状态下的泄漏监测及定位装置，在管道的始端进行管道改造以增加一台给密闭管道增压的辅助加压泵，在该管道上使用的是离心式清水泵，型号IS 80-50-200，扬程50m，流量50m³/h；泵电机采用的是型号为YB 160M₂-2的15kw的电机；相应的还设置一个取压点安装一个检测压力微小变化的量程为0.5MPa的辅助压力变送器。为使该管道内的压力维持在0.15～0.3MPa，设计了一套继电器控制装置来控制泵电机的运转和启、停，控制量是辅助压力变送器测量得到的压力值。数据采集器可以为数据采集板卡+计算机、数据采集模块+远程传输单元(RTU)等方式，该管道使用的是数据采集卡+工控机的方式。通讯装置可以为公用通讯网+调制解调器、管线自备微波通讯网+调制解调器、无线局域网+网卡等方式，该管道的工控机与泄漏监测中心计算机之间的通讯装置使用管道部门自备的微波电话网+调制解调器的方式。

附图2是密闭该管道做模拟管道泄漏试验时始端压力变化图，附图3是末端压力变化图。模拟泄漏点在末端放油阀处，末端压力从0.195MPa降到0.165MPa，始端压力从0.215MPa降到0.205MPa；经计算，末端压力下降拐点在数据点11601处，始端压力下降拐点在数据点12808处，数据采集器的采样频率为20Hz，时间差为60.35s，负压波传播速度实测为1040m/s，计算得泄漏点位置为62.98km处。维持停输密闭的管道内压力在一定的范围，测量得到的压力信号平稳，受干扰较小，负压波拐点易于检测，本发明的装置具有很强的实用性。

Claims (1)

1.一种原油管道停输状态下的泄漏监测定位装置，其特征在于，在管道始端设有动力泵(2)和一个扬程50m的辅助加压泵(1)，还设有一个量程为0～0.5MPa的辅助压力变送器(4)、压力变送器(5)及数据采集器(6)；数据采集器(6)的信号来自辅助压力变送器(4)和压力变送器(5)，数据采集器的输出端与辅助加压泵的控制装置(7)相连；在管道末端设置一个量程为0～0.5MPa的辅助压力变送器(10)、压力变送器(11)和数据采集器(12)，数据采集器(12)的信号来自辅助压力变送器(10)和压力变送器(11)；管道始端数据采集器(6)和管道末端数据采集器(12)采集的压力数据通过通讯装置(9)送至泄漏监测中心计算机分析系统(14)，管道始端辅助压力变送器(4)和管道末端辅助压力变送器(10)的压力信号用于泄漏定位分析。

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