输油管道泄漏自动监测技术在国外得到了广泛的应用，美国等发达国家立法要求管道必须采取有效的泄漏监测系统。
　　输油管道检漏方法主要有三类：生物方法、硬件方法和软件方法。

1.1 生物方法

　　这是一种传统的泄漏检测方法，主要是用人或经过训练的动物（狗）沿管线行走查看管道附件的异常情况、闻管道中释放出的气味、听声音等，这种方法直接准确，但实时性差，耗费大量的人力。

1.2 硬件方法

　　主要有直观检测器、声学检测器、气体检测器、压力检测器等，直观检测器是利用温度传感器测定泄漏处的温度变化，如用沿管道铺设的多传感器电缆。声学检测器是当泄漏发生时流体流出管道会发出声音，声波按照管道内流体的物理性质决定的速度传播，声音检测器检测出这种波而发现泄漏。如美国休斯顿声学系统公司（ASI）根据此原理研制的声学检漏系统（wavealert），由多组传感器、译码器、无线发射器等组成，天线伸出地面和控制中心联系，这种方法受检测范围的限制必须沿管道安装很多声音传感器。气体检测器则需使用便携式气体采样器沿管道行走，对泄漏的气体进行检测。

1.3 软件方法

　　它采用由SCADA系统提供的流量、压力、温度等数据，通过流量或压力变化、质量或体积平衡、动力模型和压力点分析软件的方法检测泄漏。国外公司非常重视输油管道的安全运行，管道泄漏监测技术比较成熟，并得到了广泛的应用。壳牌公司经过长期的研究开发生产出了一种商标名称为ATMOS Pine的新型管道泄漏检测系统，ATMOS Pine是基于统计分析原理而设计出来的，利用优化序列分析法（序列概率比试验法）测定管道进出口流量和压力总体行为变化以检测泄漏，同时兼有先进的图形识别功能。该系统能够检测出1.6kg/s的泄漏而不发生误报警。
　　目前国内油田长距离输油管道大都没有安装泄漏自动检测系统，主要靠人工沿管线巡视，管线运行数据靠人工读取，这种情况对管道的安全运行十分不利。我国长距离输油管道泄漏监测技术的研究从九十年代开始已有相关报道，但只是近两年才真正取得突破，在生产中发挥作用。清华大学自动化系、天津大学精密仪器学院、北京大学、石油大学等都在这一方面做过研究。如：中洛线（中原—洛阳）濮阳首站到滑县段安装了天津大学研制的管道运行状态及泄漏监测系统（压力波法），东北管道局1993年应用清华大学研制的检漏系统（以负压波法为主，结合压力梯度法）进行了现场试验。

2 管道泄漏监测技术的研究

　　通过对国内外各种管道泄漏检测技术的分析对比，结合油田输油管道防盗监测的特殊要求，胜利油田油气集输公司等单位组织开展了广泛深入的调查研究。
　　防盗监测系统的技术关键解决两方面的问题：一是管道泄漏检测的报警，二是泄漏点的精确定位。针对这两项关键技术胜利油田采用的技术思路是：以压力波（负压波）检测法为主，和流量检测法相结合。

2.1 系统硬件构成

　　① 计算机系统:在管道的上下游两端各安装了一套工业控制计算机,用于数据采集及软件处理。
　　② 一次仪表: 压力变送器
　　温度变送器
　　流量传感器
　　③ 数据传输系统:两套扩频微波设备，用于实时数据传输。

2.2 检漏方法

2.2.1负压波法

　　当长输管道发生泄漏时，泄漏处由于管道内外的压差，使泄漏处的压力突降，泄漏处周围的液体由于压差的存在向泄漏处补充，在管道内产生负压波动，这样过程从泄漏点向上、下游传播，并以指数律衰减，逐渐归于平静，这种压降波动和正常压力波动大不一样，具有几乎垂直的前缘。管道两端的压力传感器接收管道的瞬变压力信息，而判断泄漏的发生，通过测量泄漏时产生的瞬时压力波到达上游、下游两端的时间差和管道内的压力波的传播速度计算出泄漏点的位置。为了克服噪声干扰，可采用小波变换或相关分析、基于随机变量之间差异程度的kullback信息测度检测等方法对压力信号进行处理。前苏联从20世纪70年代开始研究和使用自动检漏技术，负压波检漏系统的普及，使输油管线泄漏事故减少88%。负压波的传播规律跟管道内的声音、水击波相同，其速度取决于管壁的弹性和液体的压缩性。国内曾经实测过大庆原油管道在平均油温44℃、密度845kg/m3时的水击波传播速度为1029m/s。对于一般原油钢质管道，负压波的速度约为1000～1200m/s，频率范围0.2～20kHz。负压波法对于突发性泄漏比较敏感，能够在3min内检测到，适合于监视犯罪分子在管道上打孔盗油，但是对于缓慢增大的腐蚀渗漏不敏感。
　① 压力波在管道介质中传播速度的确定

压力波在管道内传播的速度决定于液体的弹性、液体的密度和管材的弹性：

  
　　弹性系数K和密度ρ随原油的温度变化而变化，因此，必须考虑温度对负压波波速的影响，对负压波波速进行温度修正。在理论计算的基础上，结合现场反复试验，可以比较准确的确定负压波的波速。

　　② 压力波时间差 的确定
　　要确定压力波时间差 ，必须捕捉到两端压力波下降的拐点，采用有效的信号处理方法是必须的，如：Kullback信息测度法、相关分析法和小波变换法。

　　③ 模式识别技术的应用
　　正常的泵、阀、倒罐作业等各种操作也会产生负压波。为了排除这些负压波干扰，在系统中采用了先进的模式识别技术，依据泄漏波与生产作业产生的负压波波形等特征的差别,经过现场反复模拟试验, 提高了系统报警准确率,减少了系统误报警。

2.2.2流量检测
　　管道在正常运行状态下，管道输入和输出流量应该相等，泄漏发生时必然产生流量差，上游泵站的流量增大，下游泵站的流量减少。但是由于管道本身的弹性及流体性质变化等多种因素影响，首末两端的流量变化有一个过渡过程，所以，这种方法精度不高，也不能确定泄漏点的位置。德国的阿尔卑斯管道公司（TAL）原油管道上安装使用了该系统，将超声波流量计，夹合在管道外进行测量，然后根据管道温度、压力变化，计算出管道内总量，一旦出现不平衡，就说明出现泄漏。日本在《石油管道事业法》中也规定使用这种检漏系统，并且规定在30s中检测到泄漏量在80L以上时报警。流量差法不够灵敏，但是可靠性较高，它跟压力波结合使用，可以大大减少误报警。

3 应用效果与推广情况
　　经过胜利油田组织的专家验收和现场试验，系统达到的主要技术指标：
　　①最小泄漏量监测灵敏度：单位时间总输量的0.7％；
　　②报警点定位误差：≦被测管长的2％；
　　③报警反应时间：≦200秒。
　　胜利油田输油管道泄漏监测报警系统整体水平在国内居于领先地位，应用效果和推广规模都是较好的，目前胜利油田油气集输公司输油管道上已经推广应用检漏系统，取得了明显的效益，多次抓获盗油破坏分子，有力地打击了盗油犯罪，为油田每年减少经济损失1000多万元，为管道的安全运行提供了保证。

    

      4.1 采用负压波与流量相结合的方法监测输油管道的泄漏是有效的、可靠的；

　　4.2 依靠油田局域网进行实时数据传输能够提高泄漏监测系统的反应速度，能够实现全自动的泄漏监测报警与定位；

　　4.3 在油田输油管道安装管道泄漏监测系统能够确保管道安全运行,明显减少管道盗油事故的发生,具有明显的社会效益和经济效益。

1  人工巡线
人工巡线在国外石油公司也广为应用。美国Ｓｐｅｃｔｒａｔｅｋ公司开发出一种航空测量与分析装置。该装置可装在直升机上，对管道泄漏进行准确判断。
    我国通常是雇佣农民巡线员沿管道来回巡查，虽与发达国家有较大差距，但针对我国国情来说，也是切合实际的。
2  管道内部检测技术
    通过对清管器应用磁通、超声、录像、涡流等技术提高了泄漏检测的可靠性和灵敏度。国际管道和近海承包商协会ＩＰＬＯＣＡ宣布，迄今为止已开发出３０多种智能清管器。智能清管器应用了大量新近研发出来的电子技术和计算机技术，可依靠计算机对检测结果进行制图。新型清管器在硬件方面装备了传感器、数据贮存和处理设备、电视和照相设备；在软件上配备了专门用于分析用的软件包。此类清管器不仅可用于管道检漏，而且可勘查管壁结蜡状况，记录管内压力和温度，检测管壁金属损失。如磁漏式清管器，通过永久磁铁来磁化管壁达到磁通量饱和密度。清管器在管道中流动时，管壁内外腐蚀、损伤和泄漏等部位会引起异常漏磁场，并且感应到清管器中的传感器。管壁中的任何变化都会引起磁力线产生相应的变化。现在，微处理机和有限元数值计算技术的发展使清管器对信号识别和处理的功能大大增强。但磁漏式清管器的输出信号受管道压力、使用环境的影响较大，传感器的感应线圈仅对某种类型和尺寸的缺陷灵敏。一般来说这种清管器适合于金属孔隙探测。其他智能清管器中，还有超声波检测清管器、内径规清管器和核子源清管器等。

3  管道外部动态检测技术
    随着自动化仪表、计算机技术的深入发展，各种动态检测技术也相继出现，如：压力点分析法、特性阻抗检测法、互相关分析法、压力波法、流量差监测法、管道瞬变模型法等等。
    3.1压力点分析法(PPA法)。

    PPA法可用于气体、液体的多相流管道的检测。当管线处于稳定工况时，流体的压力、速度和密度的分布是不随时间变化的。当泵或压缩机供给的能量变化时，上述参数是连续变化的。当管道发生泄漏后，液体将过渡至新的稳态。过渡时间从几分钟到十几分钟不等，由动量和冲量定理确定。PPA法检测流体从某一稳态过渡到另一稳态时管道内流体压力、速度和密度的变化情况，来判断是否包含有泄漏信号。但PPA法应用统计技术，需要大量的原始测量数据，并且无法对泄漏点进行定位

    3.2 特性阻抗检测法。

    由传感器构成的检漏系统可随时检测到管道微量原油的泄漏情况。传感器采用多孔聚四氟乙烯树脂作为绝缘材料。这种材料导电率、绝缘阻抗热稳定性好、不易燃烧、化学稳定性好。当漏油渗入后，其阻抗降低，从而达到检漏目的。
     3.3互相关分析法。

    设上、下两站的传感器接收到的信号分别为ｘ（ｔ）、ｙ（ｔ）。两个随机信号ｘ（ｔ）和ｙ（ｔ）有互相关函数Ｒｘｙ（ｔ）。如果ｘ（ｔ）和ｙ（ｔ）两信号是同频率的周期信号或包含有同频率的周期成分，那么，即使ｔ趋近于无穷大，互相关函数也不收敛并会出现该频率的周期成分。如果两信号含有频率不等的周期成分，则两者不相关。
    3.4 压力波法。

    压力波法是国内应用比较普遍的检漏方法。管线由于腐蚀、人为打孔原因破裂时, 会产生一个高频的振动噪声,该噪声以应力波的形式沿管壁传播, 强度随距离按指数规律衰减。在管道上安装对泄漏噪声敏感的传感器, 通过分析管道应力波信号功率谱的变化, 即可检测出流体的泄漏。。 

    3.5流量差监测法。

理论上，管道容量＝管道流进量－管道流出量＝常量。所以，测试上、下游的流量差，当其值超过某一阈值(常量＋△V)时，应立即报警。
    此方法分为2种：一种仅测试上、下游的流量差；另一种则是在测试上、下游流量差的基础上，引入补偿变量，包括压力、温度的变化、管道容量的波动等。
    该方法的优点是：在管道的压力以及流速变化不大的情况下，也可以检测出泄漏的存在。   但是，它需要测量流量信号，而流量计的安装和维修都很困难。另外，无法对泄漏点进行定位

 

 

3.6瞬态流模拟法
       该方法要建立管道的实时数学模型，其边界条件由现场的监控和数据采集(SCADA)系统提供。流体模型经常使用的方程有质量守恒、动量守恒、能量守恒和流体状态方程等。模型考虑多种变量，如流体速率、温度、压力、比重和黏度等的变化，用来预测管道的状态。当实际的测量值与模型的计算值之间的差异超过了某一阈值，说明有泄漏存在。 该方法不但定位精确，还可以确定泄漏发生的时间及泄漏量的大小。
       瞬态模拟法的缺点则表现在： 建模及计算的工作量都相当大；要求精确地知道输入口和输出口的流量、压力和温度值，以及中间测量点的压力和温度值，测量数据多，而且实际测量总会存在误差和不确定性，造成较高的误报警率；安装费用和维护费用都很高。
    3.7温度测试法
       该方法是通过测试紧邻管道的环境温度的变化来进行泄漏检测和定位。基于此原理的红外温度记录仪已经成功的应用在热水管道的检漏中。另外，传感技术的进步使得温度曲线在实际测试中变得方便实用，尤其是温度感应电缆和光纤电缆的使用，大大改进了数据的可靠性。
温度测试法的局限性则表现在
       传感器需要直接接触管道进行安装和测量； 在传感器安装和复原的时候，易对管道造成损坏；  存在管壁温度与管道水温没有直接关系的可能性；  长时间地读取数据(一般24h以上)时，测温仪器极易损坏；  设备费用高。

比较实用的管道泄漏监测技术大致可分为直接检测法和间接检测法两类。
直接检测法是测出泄漏的输送液体在地表的痕迹或挥发气体。如：利用检漏电缆、检漏光纤等测量泄漏后检测元件的阻抗、电阻率等特性变化来检测泄漏。或者采用人工巡线或机载仪器飞行巡线检查泄漏。近年美国OILTON公司开发出一种机载红外检测技术，由直升飞机带一高精度红外摄像机沿管道飞行，通过分析输送物质与周围土壤的细微温差来确定管道是否泄漏。
间接检测法是通过测量泄漏时管道系统的流量、雅梨、鸭梨波等物理参数的变化来检测泄漏的方法。主要分为3种类型：
1、实时模型法 实时模型法是研究得最多的一种方法，它应用实时诊断系统与管道SCADA系统相结合，进行动态泄漏检测。
2、质量平衡法 基于质量守恒原理，一条不泄漏的管道，流入与流出的质量流量必相等。实时测出管道出口和入口流量，有一定的差值则表明管段内可能发生泄漏。
3、基于信号处理的方法 在管道沿线的关键点，SCADA系统通过传感器测量流量、温度、压力等参数对管道进行实时监测，测量到的数据被送往中央控制中心，运行各种算法实时分析处理，以此进行泄漏检测和定位。常用对泄漏前、后沿线压力分布变化或负压波传播情况的分析来检测泄漏及定位。这种方法包括压力梯度法、负压波法、压力点分析法和统计分析法等。目前国内输油管道上应用最多的是负压波法。
由于单一的泄漏监测方法往往有一定的局限性，很难完全满足实际需要，在应用中要考虑各种检漏方法的特点，可以采用多种检测方法配合使用，组成可靠性和经济性综合效果最佳的泄漏监测系统。
两类方法相比，泄漏直接检测法敏感性好，定位精度高，误报警率低，但对管道进行一次完整的检测需要较长的时间；间接检测法可以连续检测泄漏，实现对管道的实时监测，但敏感性和定位精度相对较低，误报警率也较高。

说说偶个人的看法，这个输油管线泄露的检测确切的说没有找到理想的方法，否则就不会出现输油管线沿线遍地的油耗子，各种媒体每年都大量的报道各种从输油管线上钻孔偷油的现象，偶这个城市处于胜利油田的势力范围，遍地的油井和输油管线，给各种偷油提供了条件，前不久油田公安局刚刚抓获了几个在输油管线上钻孔偷油的团伙。

基于这个现状，输油管线的泄露点的监测还是个难点，特别是短暂性的小量泄露比如偷油，这个只能靠人员的沿路巡视，或者安装摄像探头进行监控，其他的方法起不到作用。

对于长期的泄露或者瞬间的大流量泄露这个主要通过输油管道上的压力和流量进行检测，比如去年偶这个省里发生了一起严重的漏油事故，一个小企业违规外地基把原油输油线挖断，造成瞬间大流量的原油外泄，好像淹了几百亩农田，这个输油关系的操作人员就是通过管道压力的瞬间大幅度降低和受油方原油流量减少才发现的，通过切断泄露点沿线的阀门来进行处理。

如果长期的小流量泄露这个估计也没有很好地方法，偶这个省的电视台曾经暗访跟踪报道了胜利油田一个内外勾结偷油现象，就是在输油管线路径树林时弄了一个小洞，然后在小洞的附近挖了一个大坑，让其长期漏油然后在用汽车拉走的事件，据新闻媒体采访附近的居民说这个现象有三四年时间了，看来这个通过检测手段是不好确认泄露点的。

单纯的原油或者液体介质传输，油田输送方对于这个小规模的泄露（偷油）基本上是睁一眼闭一眼的，甚至大部分是内鬼捣乱，因为这个可控的泄露不会造成污染后果，对于油田的损失这个是公家的事情，所以就是亏了公家发了小家。

对于大规模的不可控的泄露这个主要还是通过输油管线的压力和流量进行检测，如果是危险性气体的泄露检测措施要严格与液体介质的输送，在必要的密封面连接处设置可燃气体报警器，在已发生偷盗油的地段设置摄像探头，在就是加强人员巡检力度，长距离的巡视使用越野车等便捷的交通工具。

占楼................................

输油管道泄漏检测方法：

（一） 基于硬件的检漏法
1. 1 　直接观察法　有经验的管道工人或经过训练的动物巡查管道。通过看、闻、听或其他方式来判断是否有泄漏发生。近年美国OIL TON 公司开发出一种机载红外检测技术。由直升飞机带一高精度红外摄象机沿管道飞行,通过分析输送物资与周围土壤的细微
温差确定管道是否泄漏。
1. 2 　检漏电缆法　检漏电缆多用于液态烃类燃料的泄漏检测。电缆与管道平行铺设,当泄漏的烃类物质渗入电缆后,会引起电缆特性的变化。目前已研制的有以下几种电缆。
(1) 油溶性电缆　电缆的同轴结构中有一层导电薄膜,当其接触烃类物质时会溶解,从而失去导电性。从电缆的一端发送电脉冲信号,因电路在薄膜溶解处被切断,从返回的脉冲中能检测出泄漏的具体位置。另一种结构的电缆中有两根平行导线,导线外都覆盖有一层绝缘油溶性膜,当油渗透进电缆后,溶解薄膜使两根导线之间短路,测两导线之间的电阻值能推测漏油位置。
(2) 渗透性电缆　这种电缆芯线导体的特性阻抗为定值。当油渗透进电缆后,会改变电缆的特性阻抗。从电缆的一端发送电脉冲,通过反射回来的电脉冲可知阻抗变化的位置,从而可确定泄漏的位置。
(3) 分布式传感电缆　这种电缆主要用于碳氢化合物的泄漏检测,如燃油、溶剂等。它在2km 的范围内,可达1 %的检测精度。当泄漏物质透过电缆编织物保护层,会引起电缆内聚合物导电层的膨胀,外层的编织物保护层会限制膨胀,使导电层向内压缩与传感线接触,从而构成导电回路,通过测得传感导线回路电阻,可确定泄漏的位置。这种电缆还可以多根连接起来,对长距离管道泄漏进行检测。
1. 3 　声学方法　当管道发生泄漏时,通常在泄漏点会产生噪声,声波沿管道向两端传播,管道上的声音传感器检测到声波,经处理后确定泄漏是否发生及漏点位置。由于受到检测范围的限制,若要对长距离的管道检漏,则必须沿管道安装许多声音传感器。光纤具有电绝缘性,柔软性及径细、量轻等优点。近年来,有人提出了利用一种分布式光纤声学传感器进行管道检漏的方法,其原理是由泄漏产生的声压对光纤中的相位进行调制,相位的变化可由光纤构成的sagnac 干涉仪检测到。一根光纤能替代许多普通声音传感器。在理论上计算,10km 管道定位精度能达到±5m。
1. 4 　负压波法　管道发生泄漏时,泄漏部位的物质损失会导致压力的下降,压降沿管道向两端扩散而形成负压波。其传输速度与声波在流体中的传播速度相同,传输距离可达几十km。根据安装在管道上、下游的传感器检测到负压波的时差及负压波的传播速度,可确定泄漏的具体位置。如下图所示:

      泵、阀的正常作业也会引起负压波。来自泵站方向的负压波与泄漏产生的负压波方向不同,为区分因泄漏引起的负压波和正常作业的负压波,国外研究出了负压波定向报警技术。在管道的两端各设置两个压力变送器,用以区分负压波的方向。国内有人提出了利用模式识别技术,在管道两端各安装一只变送器即可进行泄漏检测与定位。其原理是泄漏引起的负压波与正常操作引起的负压波波形特征有较大的区别。对负压波进行分段符号化处理,形成波形结构模式,检测到的负压波经预处理后,与标准负压波模式库进行匹配,判断是否有泄漏发生。

      为了提高泄漏检测的灵敏度,还可运用相关技术对管道两端传感器接收的信号进行相关分析。
1. 5 　光纤检漏法
(1) 准分布式光纤检漏　准分布式光纤进行漏油检测的技术已比较成熟。据报道,NEC 公司已研制出能在10km 管道长度范围内进行漏油检测的传感器,它对水不敏感,可在易燃易爆和高压环境中使用。
      传感器的核心部件由棱镜、光发与光收装置构成。当棱镜底面接触不同种类的液体时,光线在棱镜中的传输损耗不同。根据光探测器接收的光强来确定管道是否泄漏。这种传感器的缺点是当油接触不到棱镜时,就会发生漏检的现象。
(2) 多光纤探头遥测法　美国拉斯维加斯市的FCI 环保公司开发的PETROSENSE 光纤传感系统可对水中和蒸气态的碳氢化合物总量进行连续检测,可用于油罐及短距离输油管道的泄漏探测。对于不同的应用可选择配置1～16 个探头。探头的核心部分是一小段光纤化学传感器,光纤包层能选择性地吸附碳氢化合物,使其折射率得到改变,从而使光纤中光的传播特性发生变化。探头中内设电子装置,可将光信号转换为电信号。数据采集模块有多种接口,可将信号远传以满足遥测的需要。
(3) 塑料包覆石英( PCS) 光纤传感器检漏，这种PCS 光纤传感器的传感原理如下图:

      当油与光纤接触时渗透到包层,引起包层折射率变化,导致光通过纤芯与包层交界面的泄漏,造成光纤传输损耗升高。传感器系统设定报警界限,当探测器的接收光强低于设定水平时,会触发报警电路。这种传感器可用于多种油液的探测。
(4) 光纤温度传感器检漏　液态天然气管道,粘油、原油等加热输送管道的泄漏会引起周围环境温度的变化。分布式光纤温度传感器可连续测量沿管道的温度分布情况,这为上述管道的泄漏检测开辟了新途径。据报道,YORK 公司的DTS 系统(分布式光纤温度传感系统) ,一个光电处理单元可连接几根温度传感光缆,长度达25km ,对于温度的变化可在几秒钟内反应。DTS 可设定温度报警界限,当沿管道的温度变化超出这个界限时,会发出报警信号。

（二）基于软件的方法
      软件方法主要利用SCADA (监控与数据采集系统) 提供的压力、流量、温度等数据来检测管道的泄漏。它的主要优点是适应性广、安装简单。主要有下面几种类型的方法。
2. 1 　质量或体积平衡法　质量或体积平衡法依赖于这样一个事实,即一条不泄漏的管道内,“流入与流出必相等”。实时测出管道出口与入口流量,有差值则表明管段内可能发生泄漏。实际上,由于所测流量取决于流体的各种性质(如温度、压力、密度、粘度) 以及流体的状态,而使情况变得复杂,在实际应用中可用如下公式进行修正:

2. 2 　流量或压力突变法　这是管道检漏最直接的方式之一。在运行管道上的泄漏将引起上游流量的增加,同时上游和下游的压力减小。泄漏引起的压降在泄漏点最大,向泄漏段的头、尾逐渐减轻。当出入口流量或压力瞬间发生较大变化时,可能表明管道发生泄漏。这种方法一般只用于稳态流的非压缩性流体,仅能探测到较大的泄漏,并且不能确定泄漏位置。
2. 3 　实时模型法　实时模型法是研究得最多的一种方法,它不仅能探测到较小的泄漏,且定位准确。这种方法的工作原理是由一组几个方程建立一个精确的计算机管道实时模型,此模型与实际管道同步执行。定时取管道上的一组实际值,如上下游压力、流量,运用这些测量值,由模型估计管道中流体的压力,流量值,然后将这些估计值与实测量值作比较来检漏。
2. 4 　统计检漏法　质量或体积平衡法监测管道的完好性,方法简便,费用低,但当管道的运行状况不断变化时,它就不能有效地应用。考虑到流体的动态特性,开发管道实时模型用于检漏,需要大量的模拟实验和计算。壳牌公司开发了一种不用管道模型的检漏系统,该系统根据管道出入口的流量和压力,连续计算压力和流量之间关系的变化。当泄漏发生时,流量和压力之间的关系总会变化。应用序列概率比试验方法和模式识别技术,可检测到这种变化。当泄漏确定之后,用最小二乘法进行泄漏定位。

      基于软件的方法对检测仪表精度要求很高,否则会带来较大的定位误差。根据检测的具体要求可选用精度较高的仪表,或利用数学方法对采集的数据进行修正。

（三）　SCADA 系统
      SCADA 系统是Supervisory Cont rol and Data Acquisition 的简称,即监控和数据采集系统。它利用计算机技术收集现场数据,通过通信网传送到监控中心,在监控中心监视各地的运行情况,并发出指令对运行状况进行控制。SCADA 系统对提高管道自动化水平有重要意义。
      泄漏检测是管道SCADA 的重要组成部分,SCADA 系统一般采用软件方法检漏。如前所述质量/ 体积平衡法,流量/ 压力变化法,实时模型法等。根据实际情况,可将系统设计成对每个管段进行静态泄漏检测的系统或设计成具有动态泄漏检测能力的瞬态模拟系
统。
      远程终端装置(RTU) 将采集的流量、压力、温度等参数传递给监控中心,对管道的运行状况进行实时监控。当检漏软件检测到泄漏时,给出报警信号。泄漏严重时,监控可发送指令关闭泵阀。SCADA 系统可准确掌握现场情况,及时灵活地调度控制生产,优化运行获得较好的经济效益。可及时发现,处理故障,确保管输安全;可为管理及时提供可靠数据,装备SCADA 系统是实行管道自动化的必由之路。

       随着管道工业的不断发展,对泄漏检测和定位要求也越来越高,管道泄漏检测有如下发展趋势。

1、软硬结合；

2、泄漏检测与SCADA 系统结合

这里我们介绍几款在管道泄漏检测和阀门控制及管道流量测量方面用的比较成功的产品：
（1）      北京科技的Rock E20系列PLC，融合了安控公司近10年精湛的开发、工程技术，通过优化高端PLC产品的科技成果，成功推出高性能、低价位的E20系列产品，是系统集成商超值之选。
　　
　　E20产品采用先进的16位CPU，配置嵌入式实时多任务操作系统，可实现采集、运算、逻辑、定时、控制、通讯等功能，广泛应用于自动化领域。
　　
　　其单CPU+扩展模块，可承载32模块、测控500个I/O点。多节点可扩至256组CPU，并以RS485或Intranet进行本地扩展，以拨号Modem或GPRS等方式进行远程扩展。控制程序开发软件，采用配套的ELadder 2.0/EMC 2.0工具软件（符合IEC61131-3标准），完成梯形图/C语言控制程序的开发。
　　
　　该系列产品，采用插拨方式扩展、模块尺寸小巧，安装使用方便、维护简单。具有应用灵活、安全、可靠等特点。

该产品在油气、油田以及管道泄漏检测和阀门控制及管道流量测量较受欢迎。

（2）Super E50 系列RTU 是安控科技集多年的控制系统开发、工程经验设计的新型模块化RTU 产品，可实现对工业现场信号的采集和设备的控制。该产品采用了先进的32 位处理器和高效的嵌入式操作系统，整个系统功能强大、操作方便、集成度高，不仅能完成数据采集、定时、计数、控制，还能完成复杂的计算、PID、通讯联网等功能。其程序开发方便，可与上位机组成控制系统，实现集散控制。Super E50 系列RTU 产品具有多种配置和可选功能。可根据用户的实际需求，在不同领域，设计开发成各种控制系统。

   该产品在管道泄漏检测和阀门控制及管道流量测量也有使用。

（3）Super32-L 系列RTU，是北京安控科技股份有限公司集多年的开发、工程经验设计的新型一体化RTU产品，是面向工业现场信号采集和对现场设备控制的新型通用RTU。该系列RTU采用先进的32处理器，不仅能完成逻辑运算、定时、计数控制，还能实现数据处理、PID运算、通讯联网等功能。与同类RTU相比，具有更大的存储容量，更强的计算功能，更简便的编程与开发能力；强大的通讯组网能力和卓越的环境指标特性，能够适应各种恶劣工况环境。 Super32-L 系列RTU具有多种配置和可选功能，可根据用户的实际需求，在不同领域，设计开发成各种控制系统。

      该产品是目前国内在该产品在管道泄漏检测和阀门控制及管道流量测量方面使用的比较成功的典范！

对输油管道进行泄漏检测的目的在于准确报告泄漏事故的发生，及时判断泄漏发生的程度及位置，从而最大程度地减少经济损失和减小环境污染，降低事故隐患。因此，对管道的泄漏检测应该满足以下几个要求：
(1)准确可靠地判断泄漏的发生，并能够在较短的时问内判断出泄漏点的具体位置
(2)准确可靠地判断泄漏程度，能对较小量的泄漏做出判断
(3)检测系统原理简单，易于操作和维护
国外对于管道泄漏检测与定位技术的研究始于70年代末，80年代已经进入了商品化阶段。我国对这一领域的研究起步较晚，总体还处于对国外技术的模仿和改进状态中。目前，国内外出现的泄漏检测和定位方法主要有以下几种：

1．高聚物电缆法
通过在输油管道外部铺设一种对油、汽都非常敏感的高聚物电缆，当管道发生泄漏时，外溢出的烃类物质渗入电缆中，引起电缆物理性质或化学性质的改变。目前，这种方法主要是利用泄漏物质造成电缆短路和电缆阻抗变化，通过计算短路或阻抗变化位置，从而完成检测和定位。这种高聚物电缆法能够准确检测出泄漏的发生和位置，但材料成本高，无法连续使用。
2．空气取样法
      这种方法主要通过检测有无可燃气体的方法检测泄漏的发生。此方法采用火焰电离检测器和可燃气体监测器检测由于泄漏而外溢的烃类气体。前者的原理是计算在电场环境下，烃类气体在纯氢火焰灼烧下产生的带电碳原子个数，当这种碳原子个数大于某设定的阂值后，说明周围可燃气体的浓度超标，即发生了泄漏。这种方法可以检测出的气体，灵敏度极高，并且抗干扰能力强。可燃气体监测器主要用来检测管道周围可燃气体的浓度，一旦可燃气体浓度超标即发出报警，这种方法一般可检测出的气体。

     空气取样法的主要优点是检测准确，灵敏度高，受外界干扰小。但这种方法必须配合人工巡线使用，并且容易引发封闭空间内泄漏气体的爆炸，危险性较大。
3．压力梯度法
      在输油管道内设置压力传感器，实时采集压力信号构成该管道的总体压力
梯度。理想情况下，管道内压力沿管道线性变化，当发生泄漏并再次稳定后，
管道内的压力变化将如图1所示。可见，某点发生泄漏时，该点前后段的压力
梯度发生变化，比较自订后两次的压力梯度特征，即可以判断泄漏程度和定位泄
漏点。

                                               图1压力梯度法泄漏检测原理
      采用这种方法时，需要将管道内的压力分布理想为线形分布，但实际情况
下往往并非如此，因此，采用这种方法的定位误差较大。

4．动态模型分析法
      这种方法通过建立数学模型模拟液体在管道内的流动，以可测量的参数作为边界条件，对管道内的压力和流量参数做出估计。同时，实时采集输油管道中的相应参数，并与估计值比较。当偏差大于某给定的阈值时，即表明发生了泄漏。目前其主要方法有状态观测器、Kalman滤波器及系统辨识等?。这种方法需要建立质量平衡、动量平衡、流量平衡及流体动力方程，计算相当复杂，而且难以建立较为准确的管道模型，因此，采用该方法进行泄漏检测和定位的难度较大，目前还没有得到广泛应用，但是这项技术在解决了若干技术难题后，能够最大程度地预报诊断管道泄漏事故，具有良好的发展前景。
5．流量平衡法
      当管道无泄漏运行时，管道的入口流量应该等于出口流量。当发生泄漏时，在管道的入口与出口将形成明显的流量差。这种方法原理简单，但只能大概判断泄漏的发生，不能进行定位。如果需要对漏点进行定位，需要在管道内多点处检测流入和流出流量，将信号汇总后构成流量平衡图线，根据图线的变化判断泄漏点的位置。这种定位方法检测周期长，定位精度受管道运行状况和流量计的精度影响较大。
6．压力点分析法
     压力点分析法(PPA)是一种用于气体、液体及某些多相流管道泄漏检测的方法。当管道正常运行时，其压力与密度等呈现为连续变化的稳定状态。一旦发生泄漏，这一稳定状态被破坏，管道便向新的稳定状态过渡。在这一过程中，将产生一沿管道传输的扩张波，这种扩张波将引起管道内各点压力的变化，并将其中某点的泄漏特征传递到信号检测点。在对检测到的信号进行分析后，可以提取出数据变化曲线，并与稳定状态下的数据曲线对比，从而判断管道内是否出现泄漏。
      这种方法费用低，易于维护，并且能够检测到较小量的泄漏，目前采用此法检测出的泄漏量最小可到管输流量的0．1％。并且，PPA的分析过程不必在各稳态间过渡，比较适合管道的现行操作。但是，这种方法不能对泄漏点进行定位，因此应用范围较窄。
7．负压力波法
      当管道内某点发生泄漏时，在泄漏处会出现瞬态压力突降，即产生负压波，这个负压波会以一定的速度沿着输油管道向两端传递。由于管线的波导作用，这个负压波能够传播数十公罩，并被设在管道两端的压力传感器所捕获。根据首末两端捕获负压波的时间差和负压波在管道中传播的速度，即可以判断出泄漏点的位置。
      负压力波法是目前国内应用较多的管道泄漏检测方法，这种方法对硬件要求不高，不需要数学模型，计算量小，但要求泄漏发生是快速的，突发性的，对于泄漏速度很慢，就没有明显的负压力波。
8．相关分析法
      相关分析法需要在输油管道的两端设置传感器实时采集信号，并将两端信号进行相关处理。当管道未发生泄漏时，相关函数将保持在零值附近。发生泄漏后，相关函数将发生显著变化，且相关函数的峰值位置可以表征泄漏点的位置。
       采用相关分析法判断泄漏时，不需要建立复杂的数学模型，计算量小，并且可以检测出小泄漏的发生。但是，由于管道材料等原因，传感器采集到的信号往往搀杂有很大的干扰。
9．音波测漏法
      音波测漏法是利用声音传感器检测沿管线传播的泄漏点噪声，泄漏前对管道的敲击噪声进行泄漏检测和定位。它是通过对产生的噪声进行检测，但在稳定噪音分析上不是敏感。

这里我们在给出一个国内在输油管道泄漏检测系统做的比较成功的案例：

案例背景
       北京安控科技发展有限公司，是研发、生产、销售石油工业自动化控制设备的公司，具有多种系列控制设备。
        Super 32系列原油外输管道泄漏检测控制设备，采用计算机、RTU等实时测控等技术，根据用户需求选择适当的监测量（压力、流量、温度等）及相应的测控软件包，对输油管道输油情况实现长期在线实时检测，依照设置的参数，输出多种控制和报警结果。设备具有远程联网通信端口，可以在完成单点测控的基础上，组成多点SCADA测控系统。

产品功能
主工作界面，可人工设置测控点压力、流量等基本参数
参数设置，设置仪表量程、报警极限、从站工作参数等参数
趋势图曲线，查看压力、流量等测量量变化过程
趋势图放大曲线，用于分析工作情况、优化调整控制参数
数据浏览，查看历史数据
泄漏报表，查看报警记录
系统测试，查看AI、AO、DI、DO实时数据
用户登录，区分不同用户的操作权限
系统帮助，阅读简要使用说明

系统图示

解决问题
         Super 32系列原油外输管道泄漏检测控制设备，是安控公司根据市场上对这类产品的迫切需要，组织大量的相关技术人员最新开发出来的检测系统。该系统非常适应现阶段我国原油输送管道运营过程中，出现的种种问题，并且很好地加以解决，产品功能上绝对可以和国际先进的同类产品媲美，价格上反而具有非常大的优势，是我们国内石油企业的不二选择。产品开发成功以来，已经顺利通过验证，并且广泛的应用在实际的企业使用中，通过了市场的考验，受到广发的好评，市场前景光明。

客户价值
系统采用实时在线压力、流量测量法，测量准、精度高
系统能手动/自动切换，实现压力、流量测控点人工或自动处理
系统控制参数、功能参数，可随时调整，方便地适应不同的应用环境
系统自动生成运行曲线、定时记录运行数据，方便分析变化情况
系统实时显示压力、流量等控制数据
系统为全汉字人机界面，使用直观、方便
系统具有压力、流量超限等多项报警功能
系统支持多种通信方式，可多系统联网使用，组成SCADA系统
系统控制数据自动存储，可实现掉电保护
系统的测量、控制部件与外接仪表或设备完全隔离，避免了外界的干扰
系统主控制器采用优秀的工业级产品，其性能先进、结构合理，具有卓越的温度特性，可在恶劣的环境下工作

主要产品简介
Super32 RTU
        Super 32系列可编程控制器，是面向工业现场信号采集和对现场设备监控的新型通用RTU。Super 32产品的核心是32位CPU和32位数字处理器通信模块，具有极强的运算处理能力。它集完备的本地测控功能和完善的网络通信功能于一体，不仅能完成逻辑、定时、计数控制，实现数据处理、高速计数、模拟量控制、PID、RTD、TC等功能，还具有更强大的通讯组网能力。
        Super 32系列产品具有功能全面、应用灵活、性能可靠、性价比高等优点。代表着SCADA系统的发展方向。可广泛应用于石油化工、电力、冶金、供热、锅炉、大气环境、水情、供水、污水处理、路灯监控、智能建筑、市政等行业的SCADA系统中。 

管道泄漏是长输管道平稳运营的重要安全隐患。石油化工行业的输送管道一旦发生泄漏事故, 将造成严重的环境污染和危险事故,同时也因输送物料的大量泄漏带来重大的经济损失，因此及时、迅速发现管道泄漏并准确判定泄漏点成为管线平稳安全运行的当务之急。

    关于检测的方法目前主要有以下几种：

1  人工巡线

人工巡线在国外石油公司也广为应用。通常是巡线员沿管道来回巡查，虽与发达国家有较大差距，但针对我国国情来说，也是切合实际的。

2  管道内部检测技术
    通过对清管器应用磁通、超声、录像、涡流等技术提高了泄漏检测的可靠性和灵敏度。国际管道和近海承包商协会ＩＰＬＯＣＡ宣布，迄今为止已开发出３０多种智能清管器。智能清管器应用了大量新近研发出来的电子技术和计算机技术，可依靠计算机对检测结果进行制图。新型清管器在硬件方面装备了传感器、数据贮存和处理设备、电视和照相设备；在软件上配备了专门用于分析用的软件包。此类清管器不仅可用于管道检漏，而且可勘查管壁结蜡状况，记录管内压力和温度，检测管壁金属损失。如磁漏式清管器，通过永久磁铁来磁化管壁达到磁通量饱和密度。清管器在管道中流动时，管壁内外腐蚀、损伤和泄漏等部位会引起异常漏磁场，并且感应到清管器中的传感器。管壁中的任何变化都会引起磁力线产生相应的变化。现在，微处理机和有限元数值计算技术的发展使清管器对信号识别和处理的功能大大增强。但磁漏式清管器的输出信号受管道压力、使用环境的影响较大，传感器的感应线圈仅对某种类型和尺寸的缺陷灵敏。一般来说这种清管器适合于金属孔隙探测。其他智能清管器中，还有超声波检测清管器、内径规清管器和核子源清管器等。
3  管道外部动态检测技术
    随着自动化仪表、计算机技术的深入发展，各种动态检测技术也相继出现，如：压力点分析法、特性阻抗检测法、互相关分析法、压力波法、流量差监测法、管道瞬变模型法等等。

3.1压力点分析法(PPA法)。PPA法可用于气体、液体的多相流管道的检测。当管线处于稳定工况时，流体的压力、速度和密度的分布是不随时间变化的。当泵或压缩机供给的能量变化时，上述参数是连续变化的。当管道发生泄漏后，液体将过渡至新的稳态。过渡时间从几分钟到十几分钟不等，由动量和冲量定理确定。PPA法检测流体从某一稳态过渡到另一稳态时管道内流体压力、速度和密度的变化情况，来判断是否包含有泄漏信号。但PPA法应用统计技术，需要大量的原始测量数据，并且无法对泄漏点进行定位

3.2 特性阻抗检测法。由传感器构成的检漏系统可随时检测到管道微量原油的泄漏情况。传感器采用多孔聚四氟乙烯树脂作为绝缘材料。这种材料导电率、绝缘阻抗热稳定性好、不易燃烧、化学稳定性好。当漏油渗入后，其阻抗降低，从而达到检漏目的。
    3.3互相关分析法。设上、下两站的传感器接收到的信号分别为ｘ（ｔ）、ｙ（ｔ）。两个随机信号ｘ（ｔ）和ｙ（ｔ）有互相关函数Ｒｘｙ（ｔ）。如果ｘ（ｔ）和ｙ（ｔ）两信号是同频率的周期信号或包含有同频率的周期成分，那么，即使ｔ趋近于无穷大，互相关函数也不收敛并会出现该频率的周期成分。如果两信号含有频率不等的周期成分，则两者不相关。
    3.4 压力波法。压力波法是国内应用比较普遍的检漏方法。管线由于腐蚀、人为打孔原因破裂时, 会产生一个高频的振动噪声,该噪声以应力波的形式沿管壁传播, 强度随距离按指数规律衰减。在管道上安装对泄漏噪声敏感的传感器, 通过分析管道应力波信号功率谱的变化, 即可检测出流体的泄漏。。 

3.5流量差监测法。理论上，管道容量＝管道流进量－管道流出量＝常量。所以，测试上、下游的流量差，当其值超过某一阈值(常量＋△V)时，应立即报警。
 此方法分为2种：一种仅测试上、下游的流量差；另一种则是在测试上、下游流量差的基础上，引入补偿变量，包括压力、温度的变化、管道容量的波动等。
该方法的优点是：在管道的压力以及流速变化不大的情况下，也可以检测出泄漏的存在。   但是，它需要测量流量信号，而流量计的安装和维修都很困难。另外，无法对泄漏点进行定位

3.6瞬态流模拟法
该方法要建立管道的实时数学模型，其边界条件由现场的监控和数据采集(SCADA)系统提供。流体模型经常使用的方程有质量守恒、动量守恒、能量守恒和流体状态方程等。模型考虑多种变量，如流体速率、温度、压力、比重和黏度等的变化，用来预测管道的状态。当实际的测量值与模型的计算值之间的差异超过了某一阈值，说明有泄漏存在。 该方法不但定位精确，还可以确定泄漏发生的时间及泄漏量的大小。
  瞬态模拟法的缺点则表现在： 建模及计算的工作量都相当大；要求精确地知道输入口和输出口的流量、压力和温度值，以及中间测量点的压力和温度值，测量数据多，而且实际测量总会存在误差和不确定性，造成较高的误报警率；安装费用和维护费用都很高。

3.7温度测试法
    该方法是通过测试紧邻管道的环境温度的变化来进行泄漏检测和定位。基于此原理的红外温度记录仪已经成功的应用在热水管道的检漏中。另外，传感技术的进步使得温度曲线在实际测试中变得方便实用，尤其是温度感应电缆和光纤电缆的使用，大大改进了数据的可靠性。

国内外管道监测方法较多，应用原理也不尽相同，市场上泄漏监测系统大致可分为以下几类。

⑴ 质量分析法

质量分析法是针对管线中的流体质量的变化进行动态监测一个质量平衡系统。质量分析法监测一段管线中全部的流进和流出的质量。当流入流出的质量发生变化后确认管道泄漏。

⑵ 体积分析法

体积分析法是针对管线中流体的体积发生变化进行动态监测的体系。首末站两端安装体积式流量计计量流体体积并进行定时比对数据来确定管线泄漏。

⑶ 电磁监测法

电磁监测法是将首站管道加载一个电信号，以巡线人员携带监测器进行电磁信号监测来确认管道保温层、防腐层破损或是管道出现渗漏来确认管道被载阀或泄漏。

⑷ 负压波分析法

负压波分析法是针对管道中流体输送压力发生变化而确定管道泄漏的方法。

⑸ 综合分析法

是采用以上一种或几种方法对管道进行泄漏监测的方法。

当然，也有认为输油管道检漏方法主要有三类：生物方法、硬件方法和软件方法的说法：

生物方法

这是一种传统的泄漏检测方法，主要是用人或经过训练的动物（狗）沿管线行走查看管道附件的异常情况、闻管道中释放出的气味、听声音等，这种方法直接准确，但实时性差，耗费大量的人力。

硬件方法

主要有直观检测器、声学检测器、气体检测器、压力检测器等，直观检测器是利用温度传感器测定泄漏处的温度变化，如用沿管道铺设的多传感器电缆。声学检测器是当泄漏发生时流体流出管道会发出声音，声波按照管道内流体的物理性质决定的速度传播，声音检测器检测出这种波而发现泄漏。如美国休斯顿声学系统公司（ASI）根据此原理研制的声学检漏系统（wavealert），由多组传感器、译码器、无线发射器等组成，天线伸出地面和控制中心联系，这种方法受检测范围的限制必须沿管道安装很多声音传感器。气体检测器则需使用便携式气体采样器沿管道行走，对泄漏的气体进行检测。

软件方法

它采用由SCADA系统提供的流量、压力、温度等数据，通过流量或压力变化、质量或体积平衡、动力模型和压力点分析软件的方法检测泄漏。

产品及应用举例：ECHO 5000 监控和数据采集系统

                             ECHO 5000 SCADA系统
　　　　　　                      ——-实现油气田自动化的监控与数据采集系统　

　　ECHO 5000 SCADA监控与数据采集系统，为油气田地面建设自动化工程提供了独特而开放的平台。该系统采用了目前国际上最新的软、硬件技术，结合国内油气田生产工艺的特点而研制开发的监控与数据采集系统。它独有的专业化设计和体系结构保证了油气田开发、生产整个生命周期的高效、经济运行。
　　ECHO 5000 SCADA监控与数据采集系统具有操作简单、使用方便、功能齐全、性能可靠、应用广泛、组态灵活、运行安全等特点。从远程测控终端到办公室管理计算机，从通讯系统到管理网络，从软件到硬件，ECHO 5000 SCADA监控与数据采集系统提供了完整的解决方案。

ECHO 5000 SCADA系统
　　　　　　——统一协调的完整系统
　　ECHO 5000 SCADA独有的专业化设计和体系结构为油气田用户提供了一个集成化的、和谐的油气田生产自动化解决方案。从工程规划、实施、开车到系统运行、维护及扩展，ECHO 5000 SCADA系统保证了油气田用户在原油（天然气）井站、油气地面开采集输、原油（天然气）处理联合站、输油（气）管道的自动化需求都能实现。

ECHO 5000系统包括如下功能模块：

● 抽油机控制终端	● 天然气配气站的流量检测与控制
● 水源井控制终端	● 原油（天然气）处理联合站
● 自喷井控制终端	● 油气田自动化通讯系统
● 计配（转）站控制终端	● 油田生产管理数据库
● 注水井控制器	● 中控室监控与数据采集软件包
●天然气计量控制终端	● 油气田生产管理数据库软件包（DMS）
● 输油（气）管道泄漏检测控制终端	● 视频监控系统

系统结构

　　ECHO 5000 SCADA系统是一个真正的分布式处理系统。系统网络上的每一台计算机是一个节点，每个节点独立执行分配给它的任务。这种结构的优点是不会因为一个节点的离线影响整个网络的运行。ECHO 5000 SCADA系统通过客户机/服务器的模式进行节点对节点的通讯，使用网络上的节点共享数据。
　　ECHO 5000 SCADA系统在广域网上运行时的性能与在局域网上运行时一样，远程访 问不同地理位置上的节点就如同访问位于本地局域网上的节点。

 

油管道输送中的泄漏事故,不仅给企业造成巨大的经济损失,同时给管线内原油泄漏留下了隐患,如不及时发现,容易发生火灾,爆炸,环境污染等灾难性事故。因此,为保障管道安全运行和将泄漏事故造成的危害减少到最小,需要研究泄漏检测技术以获得更高的泄漏检测灵敏度和更准确的泄漏点定位精度。 本文设计了一套音波测漏系统,该系统将音波测漏法、负压力波法和流量平衡法结合起来,以音波测漏法为主,负压力波法和流量平衡法为辅,适用于原油集输管线及原油长输管线的泄漏检测,无漏报、误报率低,实时监测原油管道的温度、流量、压力、音波等运行状态参数。 本文分析了热油输送管道沿程音波传播速度的变化;采用了GPS来统一首末两端数据采集系统的系统时间以致更精确的捕获音波到达首末两端的时间差;运用无线数传电台进行数据传输;研制了声纳前级放大器;设计了一套分布式主从长输管道泄漏实时监测系统,在管线的首末两端分别安置了声纳传感器,压力传感器,温度传感器,流量计,UA301采集卡。 本文重点研究了如何提取和分析管道中的音波泄漏信号,以及对提取系统的软硬件实现和泄漏信号分析法的提出。由于音波的泄漏波型是以5HZ以下的低频率利用管内的流体当介质传送,被声纳接收器检测到时已被各种噪声淹没了,本文将运用声纳前级放大器将其放大,然后运用小波具有的多显微镜特性,把低频信号逐次地放大来提取此信号,最后运用互相关理论来确定其泄漏点,得到了实质性的效果。

     输油管线泄漏检测方法主要包括直接检漏法和间接检漏法,直接检漏法分管内检测器检漏法和管外直接检漏法;间接检漏法主要包括流量差检漏法、压力差检漏法、统计检漏法、实时模型法和声波检漏法等。

输送管道泄漏过程分析
     输送管道内液体的流动状态可分为稳定和不稳定两大类，稳定流动是管道流一动的基本状态，不稳定流动是由于稳定流动受到破坏而引起的，例如开阀和关阀、起泵和停泵、调节阀和安全阀动作、动力故障等各种原因引起管内压力波动，同时这种压力波动会沿管向上下游传播，引起整个管道内流体的瞬变流动。工程上的不稳定流可能引起的管道超压、噪声、抽空和振动，比起由稳定流分析所得的结果要严重的多。水流的不稳定现象称为水击。

     突发性的泄漏也是一种管道的流动瞬变现象。泄漏发生时，也会产生沿管道向上、下游传播的水击波，并且能在管道系统的边界点处如泵出口、阀门、下游储罐以及泄漏孔处等发生反射，得以继续传播。由于沿程摩阻和管线充装作用，水击波在传播过程中会不断衰减。管道从发生瞬变过渡到新稳态的过程就是水击波传播、反射、叠加、衰减的过程，所以从理论上深入研究不同情况下水击波的传播过程及给管线压力、流量所带来的变化，有助于理解负压波的规律，对于泄漏的判别和识别也有指导意义。

输油管线泄漏检测和定位技术
    目前，基于软件的长输管道泄漏检测与定位方法主要有基于模型的方法、基于信号处理的方法和基于知识的方法三种。
1.基于模型的检测方法。为了提高泄露检测和定位的准确性，建立管道的实时模型。用模型在线估计管线的压力和流量，并与压力或流量的实测值相比较来进行泄露故障诊断，这就是模型法的基本思想。主要方法有：状态估计和Kalman 滤波器等。
2.基于知识的检测方法。基于知识的泄漏检测主要有人工神经元网络、统计学和模式识别的方法。人工神经元网络由于可以具有模拟任何连续非线性函数的能力和从样本学习的能力，在故障诊断中受到广泛的重视。它也被用于输油管线泄漏的检测。
3.基于信号处理的泄漏检测。由于流量计造价高且不易维护，我国输油管线中间站上大多没有安装，实时模型法无法应用。基于信号处理的方法无需建立管线数学模型，而且大多只用压力信号，所以特别适合我国管线应用。信号处理的方法主要有负压波法和压力梯度法。
（1）基于压力梯度法的泄漏检测。压力梯度法是基于管道压力沿管道是线性变化的前提下来进行泄漏检测和定位的。当发生泄漏时，泄漏点前的流量变大，坡降变陡；泄漏点后流量变小，坡降变平，这样，沿线的压力梯度成折线型，交点即为泄漏点，管道上下端的压力梯度在泄漏点处有相同的边界条件，由此不难计算出实际泄漏位置。因此使用P1 和P2(上游端两个压力测点)计算上游段的压力梯度，用P3 和P4(下游端两个压力测点)计算下游段的压力梯度。

压力梯度法只需要在管道两端安装压力测点，简单、直观：不仅可以检测泄漏，而且可确定泄漏点的位置。但因为实际中沿管线压力梯度呈非线性分布，压力梯度法的定位精度较差;而且仪表测量对定位结果有很大影响。此外，测点Pl 和P2，P3 和P4 之间的距离之间影响检测的灵敏度。所以，压力梯度法定位可以作为一个辅助手段和其他方法一起使用。
（2）基于负压波法的泄漏检测。负压波法是目前国际上应用较多的管线泄漏检测和漏点定位方法。当管道上某处突然发生泄漏时，泄漏处立即产生因流体物质损失而引起的局部液体密度减小，出现瞬时压力降低和速度差，这个瞬时的压力下降作用在流体介质上，就作为减压波源通过管线和流体介质向泄漏点的上下游以声速传播。当以泄漏前的压力作为参考标准时，泄漏时产生的减压波就称为负压波，其传播的速度在不同规格的管线中并不相同。设置在泄露点两端或泵站两端的传感器拾取压力波信号，根据两端拾取压力波的梯度特征和压力变化率的时间差，利用信号相关处理方法就可以确定泄露程度和泄露点位置。

介绍一种基于双压力传感器的泄漏检测系统
长输管道泄露检测一般要经过诊断、测距、定位三个步骤。首先要能够迅速发现管道出现泄露，然后是能够粗略指出泄漏点的方位，最后在现场精确地确定泄漏点。在传统的负压波泄漏检测系统中，管道的首末两端装有两个压力传感器，接收系统中传过来的压力值。当管道上某处突然发生泄漏时，由于管道内外的压差，泄漏点的流体迅速流失，在泄漏处产生瞬态压力突降。由于管道的波导作用，经过若干时间后，包含有泄漏信息的负压波分别传播到数公里以外的上下游，设置在管道两端的传感器拾取压力波信号

 

上图 是一般情况下压力传感器的安装示意图。在管线两端分别安装高灵敏度压力传感器Pl，P2，通过计算机数据采集系统采集两端的压力，并进行数据处理分析，如压力波形的时间对齐，干扰噪声的排出，泄漏点的判断等。当两压力点间某一点发生泄露时，必然会引起两端压力的降低，降幅与泄漏量相关，泄露量越大压力降越大。无论在调泵和调阀等正常操作时，还是在管道发生泄漏时，波形都会经历从稳定态到不稳定态，再到稳定态这样一个过程，其间会经历一个较大的振幅。由泄漏引起的负压波有个反射过程，泄漏引发的水击波的余波会产生反弹；而调泵引起的负压波，从图中看出调泵引发的负压波在L1 段和L3 段都很平，在L2 段数据序列也发生了大“幅度”、大“陡度”、大“面积”的下降，但它下降的较泄漏引发的负压波要平缓，而且下降之后没有出现波形反弹。传统的识别系统就是根据这种负压波信息的不同，采用模式识别等方法进行判别，但这些方法要求对波形的定义非常的准确，所以虚警率高。在此基础上，设计了一种泄漏检测的安装系统。
在传统的泄漏检测安装系统上采用双压力传感器，分别安装在加压器端和管道入口处。如图 所示，是某油库A 到油库B 的压力传感
器安装示意图：

 

在油库A 的加压器端和距离管口一定位置各安装一个压力传感器A1(近端)、A2(远端)，传感器将采集到的数据一并传给PC 机。其中，加压器主要是用来调阀等操作的传统的泄漏检测系统是根据传感器采集到的流量值的变化、管道压力值的变化来进行泄漏判断。本文采用的双压力传感器主要是用来计算时差的，其理论依据是：由于A1 和A2 拾取的压力波信号来自同一条波形，仅存在时间差，所以波形特征是基本相同的，在界面上显示时仅存在坐标轴的平移现象。如果A2 端到B2 端之间发生了泄漏，那么传感器A2 将比A1 先采集到特征波形；如果波形突变是由于调阀引起的，A1 将先于A2 采集到特征波形。这里采用双压力传感器对油库A 进行了调泵等操作情况下的数据采集。从图3可以看出，采用双压力传感器采集到的双压力曲线波形的变化趋势是基本一致的，验证了采用双压力传感器进行泄漏判断的可行性。
在管线泄漏检测技术中，采用双压力传感器是克服工艺条件干扰最有效的办法之一，如何能够通过双压力传感器排除干扰，两个压力传感器间的距离选择很关键，距离过短无法获得足够的时间差，距离过长将失去试验的意义。通过在油库A 作现场试验，当2 个压力传感器的距离为200 米时，数据分析效果不够理想。因此此次试验将扩大2 个压力传感器的距离。可近似确定为600 米，经现场勘察油库A、油库B 出库附近有足够长的直管段可安装压力传感器。采用双压力传感器可以根据两端数据压力波的拐点出现的先后次序进行泄漏判断，Al 端和A2 端的压力曲线时间间隔很小，由于两拐点之间间距极小和实际运行过程中压力数据的复杂性，可以采用相关分析法来实现

 

 

占楼补充用！