次声波管道泄漏检测系统在榆济线上的应用.doc

一项目来源
2011年11月28日，为了保障榆济管道的安全运行，中国石油化工股份有限公司天然气榆济管道分公司与北京科创三思科技发展有限公司签订技术开发合同，安装一套天然气管道的次声波管道泄漏检测系统。系统部署于榆济管线宋耿落到郭庄段，管道全长83.9km，管道设计压力为8.0Mpa，现阶段管道实际运行压力为5.0～7.0MPa，钢管管径为Φ610×12.5mm。
二技术原理
当管道破裂而产生泄漏时，管道内介质在管道压力的作用下，都迅速涌向泄漏处，从泄漏点喷射而出，喷射出的介质与破损的管壁高速摩擦，在泄漏处形成振动。该振动产生的声波从泄漏处向管道两端传播。频率较低的次声波信号能够随着管道和流体传播到很远的距离。安装在管线首尾两端的高灵敏度声波传感器能够有效的获取该信号，通过对获取的信号进行分析处理，可以判别管道是否发生泄漏并能对泄漏位置进行准确定位。
三技术指标
（1）定位误差：≤50米；
（2）报警准确率：≥90%；
（3）可检测泄漏孔：≥10mm/1Mpa

四系统安装、测试与应用
4.1系统部署方案
系统部署的管线为榆济管线宋耿落至郭庄段，管径610mm，工作压力5.90Mpa，两端有宋耿落阀室和郭庄阀室，中间分布有韩楼、后刘家2个阀室和聊城输气站，总长83.9公里。
如图4.1.1所示

图4.1.1宋耿落至郭庄段管线图
4.1.2设计依据
（1）按照次声管道检测技术要求和榆济管线的实际情况进行设计，要求榆济管线的宋耿落阀室和郭庄阀室段进行设备的安装，安装时需要在1个输气站和4个阀室共5处各安装一套分站检测设备。
（2）设备采用太阳能电池板加蓄电池的供电方式（在有条件的站内可以采用220V电源加蓄电池的供电方式），通讯采用3G的冗余通讯方式。以保证系统能够实现实时在线并且不会受其他外界因素影响。
（3）通过勘察，4个阀室和聊城站内都预留有注氮孔，次声传感器可安装在注氮孔的阀门后面，以不影响管道的正常输送和维护为准。
（4）现场分站的布控计划如下：在4个阀室内各安装一套分站，在每个阀室内都预留有注氮孔，可利用此位置安装传感器，因此不用开孔。安装时将注氮孔阀门后面的盲板替换为可安装传感器的法兰即可。设备箱可安装在阀室外墙上。阀室内没有220V电源，采用太阳能电池板为设备充电，自备蓄电池组。采用3G的通讯方式。
4.1.3系统部署计划
表4.1.1系统部署计划表
序号目标进度工作内容1研究大口径长输天然气管道检测技术2011.3—2011.7完成天然气管道次声波泄漏系统的硬件和软件2调研、现场勘查2011.7—2011.8了解现场情况和系统安装位置3检测设备的设计、制作2011.8—2012.10完成现场所需要设备的制作生产4检测设备安装2011.10—2012.3设备的现场安装5检测系统调试2012.3—2012.6系统的现场调试6培训2012.6—2012.7工作人员培训7运行2012.6—2012.12系统正式运行4.2设备安装
在宋耿落、韩楼、后刘家、郭庄阀室各安装一套传感器设备，设备箱位于阀室室内，数据采集设备放置在设备箱内，采用太阳能板为设备供电，采用3G无线通讯方式。

4.3系统测试
系统的分站和主站安装完毕后，对硬件及软件进行了系统测试。
2012年6月14日依次对宋耿落、韩楼、后刘家、聊城站、郭庄进行了放气泄漏试验，检测到了次声波泄漏信号。通过实验，可以确定在管道发生泄漏时，目前安装的次声波检测系统可以及时准确地检测到次声波泄漏信号，为系统的正常运行打下了坚实的基础。下面是宋耿落和聊城站的测试记录。
宋耿落放气2次，时间分别是：9:33、9:41，如图4.3.2所示，其中红色方框表示是同一次放气各个分站收到的信号情况。

图4.3.1宋耿落放气2次信号图
从上述波形可以看出在宋耿落阀室放气，相邻的韩楼阀室可以收到明显的信号，更远处的后刘家阀室也可以看到对应的信号。
聊城放气4次，时间分别是：19：04，19：10，19：15，19：30。
图4.3.4中红色方框表示是同一次放气各个分站收到的信号情况，黑色框中的信号是宋耿落上游方向来的工况信号：

图4.3.2聊城放气信号图
从波形可以看出，在聊城站放气，相邻的阀室可以收到明显的信号，而且远处的韩楼阀室甚至宋耿落阀室也可以收到信号。
4.4运行期间的例行测试
从2012年7月开始，陆续对榆济天然气管线的次声波泄漏检测系统进行不定期的测试。截止到2012年10月17日放气试验的误差统计：共放气24次，平均误差为19.7米，最大误差为44米
4.5系统应用情况
【案例一】2012年7月2日聊城站与郭庄阀室之间，距聊城站12km处，此处一段主管线由直线型整改为U型线，通过河流底部。整改的管线两端分别安装阀门，在上游阀门开