天然气管线泄漏智能监测系统

天然气管线泄漏智能监测系统

高敏杰 ,赵峰

中国石油大港油田天津储气库分公司，天津 300280

摘要：随着天然气供应的增加和天然气管网的建设，运输管道的安全已成为最重要的安全问题。因为管道使用寿命长导致的管件老化、自然环境严重侵蚀、第三方作业受损等因素，都会导致管道作业存在重大安全隐患。天然气管道一旦发生泄漏，极易引发较为严重的爆炸或爆炸，对生命安全和社会稳定造成严重危害。因此，使用智能方法快速准确地定位天然气管道泄漏部位，并由应急维护单位立即逐一检查和修复，对提高天然气管道的安全运行起着至关重要的作用。本文介绍了天然气管道泄漏的特点和危险因素。在对各种管道智能监测技术进行科学研究的基础上，获得了适用于天然气管道的安全智能监测系统软件。

关键词：天然气；管线泄漏；智能监测系统

1天然气管道泄漏的原因分析

第一，环境因素。天然气管道通常架空敷设或埋在土壤中，这将不可避免地受到周围环境所需的危害。生态环境对天然气管道有着深远的影响。不仅地震、洪水等自然灾害对天然气管道造成巨大破坏，冬季高温天气、超低温等自然条件也影响着天然气管道的性能。周围环境中的腐蚀性物质、水溶性酸盐等成分会对天然气管道造成侵蚀，降低管道的使用寿命，提高管道损坏和侵蚀速度。

第二，项目建设的原因。天然气管道泄漏的很大一部分原因是管道安装过程中的产品质量问题，包括管道材料不合格、装配和铺设错误以及质量检查不合格。首先，管道材料的质量尤为重要。天然气管道由普通高中压闸阀、高压聚乙烯等预制组件的各种材料组成，对管道材料的质量要求相对较高。如果选用的管道材料质量不达标，势必埋下管道泄漏的安全隐患。任何位置的产品质量问题都会导致管道泄漏；其次，管道安装和施工的质量不容忽视。天然气管道的组装和铺设必须消耗大量人力物力，对施工队伍的专业能力要求相对较高。如果施工工艺不合理，或者施工队伍不规范作业流程，很难保证管道安装施工质量，这将大大增加管道泄漏的概率；最后，管道修复是对施工质量的严格检查。如果管道安装检查不力，产品质量问题不能及时发现和消除，忽视天然气管道的安全风险，天然气管道稳定性和顺利运行将非常糟糕。

第三，维护管理的原因。在天然气管道运行过程中，由于管理模式不完善或保护不合理，可能发生管道泄漏。与管理方法有关的问题更为复杂，例如，由于天然气管道主管部门监管不力，天然气管道周围存在非法建筑，或者由于水利建设导致管道损坏和开裂，缺乏科学布局。与维护相关的问题不容忽视。管道维护成本对于天然气管道的安全稳定运行尤为重要。必须做好及时检查和日常维护，并密切关注管腔的腐蚀情况，制定有针对性的维护计划。应更换损坏和老化的部件，并对腐蚀的部件进行加固，以消除天然气管道的各种安全风险。但是，如果日常维护工作开展得不好，也会导致蚀刻造成的高泄漏问题，这将大大降低天然气管道的运维管理水平。

2天然气管线泄漏智能监测系统

2.1阻抗泄漏监测技术

特征阻抗泄漏监测系统于1970年代首次用于德国中央供暖行业。安装在管道绝缘层中的铜芯线用作感应器和数据信号传输模式。在监测设备的帮助下，连续检测连接的铜芯线与无缝钢管之间的接地电阻和泄漏工作电压，以在管道绝缘层损坏点处找到无缝钢管的泄漏点。该系统也被称为“北欧风系统软件”。

特性阻抗泄漏监测系统基于测量绝缘层和工作无缝钢管之间的绝缘电阻的基本原理，在管道绝缘层中铺设裸铜线，并根据监测的绝缘电阻、泄漏工作电压、泄漏电流和泄漏电流完成管道泄漏监测和定位服务，以及控制电路工作电压。

2.2分布式光纤传感技术

分布式光纤传感器技术是20世纪80年代建立的一种新型传感器技术。用于地下管道探测的分布式光纤传感器技术主要包括：光纤线华沙光栅标度技术、基于布里渊散射原理的布里渊散射光时域/时域反射器分析技术、拉曼散射光时域反射器或基于拉曼散射原理的技术、，以及基于瑞利散射原理的瑞利散射光频域反射器/相变系统。在分布式光纤传感器系统中，光纤线路沿管道敷设。光纤线路不仅是一种数据信号传输方式，也是一种检测传感器。该光在光纤线路中产生激光路径波，可以根据认知环境温度、应变力或振动的变化实现对管道的实时检测。系统主机通过一系列调制和解调优化算法判断检测结论。

分布式光纤传感器系统软件主要由分析服务器和光缆组成。光纤线路具有本质安全、防雷防爆、抗电磁干扰、耐腐蚀、耐热等优点。它对各种环境有很强的适应性。此外，光纤线路可以与管道一起敷设。工程施工简单，绝缘性能优良，反应速度快，传输速度快，检测精度高，可适用于各种工况。

2.3声频泄漏监测技术

对于供电和供热管道，如果发生泄漏，由于管道是在压力下运输的，泄漏的液体会在泄漏口的出口和入口形成高压水流，水流会与泄漏口摩擦，从而产生噪音。传感器设置在管道或连接配件上以收集噪声源，并将数据上传到服务器，根据设置的时间间隔进行数据整理和分析，以区分管道泄漏点的位置信息。该方法基于音频监控系统进行管道泄漏检测。音频泄漏监测设备内置声卡，用于收集噪声信号。为了使收集的数据信息适用于舞台上的综合数据统计和分析，现场数据采集设备应保持连续的数据收集和传输。管道泄漏点区域的定义与三个参数值有关，即声强传感器之间的距离、泄漏声波信息在管道中的快速传播以及传播到泄漏点声强传感器的声波数据信号的时间差。

2.4天然气管线泄漏智能监测技术研究

分布式光纤传感器技术以光纤线路为传感材料，也是测量的传输方式。它可以从非常大的区域连续执行传感器。传感器的一部分结构紧凑，易于使用，单位长度的信息收集和集成成本低。总的来说，它具有可靠性、安全性、稳定性和经济发展的优势。在天然气管道施工过程中，在管道输送角的右侧铺设一条多芯光纤线路，光纤线路区域设置在管道顶部定线处。该光在光纤线路中产生激光路径波，实时分布式系统根据检测系统监测天然气管道周围的振动和泄漏。操作系统可以随时检测可能造成管道损坏的第三方伤害主题活动，例如公路建设、建筑、耕作和挖坑盗气；它还可以对管道周围的泄漏事故进行实时检测和精确定位。

基于分布式光纤传感器技术的天然气管道泄漏智能监测系统软件主要由光电传感器、调制解调器、网络服务器、监测终端等组成。根据天然气管道智能监测的要求，可分为温度传感子系统和振动传感子系统。光电传感器同时是随行管道的施工光纤线路，可以将管道周围的温度变化和振动变化以数据信号的形式传输到调制解调器服务器。传输的信息通过配置在调制解调器服务器上的相关调制解调器分析系统进行分析和记录，并且数据被分析并传输到监控终端。根据基于地理信息的视频监控系统，完成地下管线的检测和预警信息。

结论

由于传统智能监控系统软件中使用的电传感器是由其自身供电的，并且受到干扰信号的影响，因此很容易给天然气管道带来安全风险。分布式光纤传感器技术采用光纤线路作为传感器，具有本质安全、防雷防爆、抗电磁干扰、耐腐蚀和耐热等优点。对各种环境的适应性强，光纤线路可与天然气管道一起敷设。该工程施工简单，绝缘性能优良，反应速度快，传输速度快，检测精度高，特别适用于天然气管道泄漏智能监测系统软件。

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