输油管道泄漏检测系统研究与开发

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1、第七届工业仪表与自动化学术会议输油管道泄漏检测系统研究与开发ResearchandDevelopmentofOilPipelineLeakageDetectingSystem王俊武（中国石油大学（北京）机电学院，北京102249）摘要：管道运输是现代社会中非常重要的一部分。因此，及时发现管道泄漏并报告泄漏位置的检测方法研究具有极大的经济和社会效益。介绍了基于负压波的输油管道泄漏检测与定位方法，并开发出了相应的诊断系统。详细阐述了系统的诊断原理、组成结构和应用情况。输油管道泄漏检测系统已成功应用在实际输油管线上，并取得了良好的效果

2、。实践证明系统具有可靠性高、定位精度较准、开发成本低等特点。关键词：管道泄漏检测负压波中图分类号：TP3文献标识码：AAbstract:Pipelinetransportationplaysaveryimportantroleinmodernsociety.Therefore,R&Dofdetectingtechniquesforfindingleakageinpipelinesandreportingitslocationwillbeofgreateconomicandsocialbenefits.Whentheprincip

3、leofapipelineleakagedetectingandlocatingtechniquebasedonnegativepressureswaveisdescribed,theoperatingprinciple,compositionandexperimentalapplicationofadiagnosissystemusingthistechniqueareexpoundedindetail.Thesuccessfulsystemapplicationhasbroughtthegreatbenefittotheus

4、er.Theexperimentresultshowsthatthissystemfeatureshighreliability,accuratelocationandlowdevelopmentcost.Keywords:PipelineLeakagedetectionNegativepressurewave0引言管道运输在国民经济建设中发挥着越来越重要的作用，它已成为现代社会不可缺少的组成部分。但是，随着管线的增多、管龄的增长、以及不可避免的老化、腐蚀和其它自然或人为损坏等原因，管道事故频频发生，威胁到人们的生命财产、生存环

5、境，造成严重的资源浪费。因此，及时发现管道泄漏并报告泄漏位置的检测方法研究具有极大的经济和社会效益。在管道泄漏众多的检测方法中，基于负压波的管道泄漏检测方法只需对管线两端的压力信号进行检测，基本不需要检测管道其他参数信息，具有较高的灵敏度和定位精度。正是基于此优点，本文介绍并开发了一种基于负压波的管道泄漏检测系统，该系统开发成本低、移植性好，已成功应用在实际输油管道上，并取得了良好的效果。1负压波检测与定位原理[1~2]1.1负压波诊断法负压波检测法是一种声学方法。在管道发生泄漏时，泄漏处会因为流体物质损失而产生压力降低，这个瞬

6、时的压力下降作用在流体介质上，就作为减压波源通过流体介质向泄漏点的上下游以声速传播。以泄漏前的压力作为参考标准，泄漏时产生的减压波就称为负压波。在管道首末两端各安装一个压力变送器，根据泄漏产生的负压波传播到上下游的时间差和管内压力波的传播速度就可以计算出泄漏点的位置。设首、末两端接收负压波的时间分别为t1，t2，负压波的传播速度为v，管道内流体流动速度为u，管道总长度为L，则泄漏点距离首端的距离x可表达为：22()vuttLvu−()−+−()12x=（1）2v如果忽略流体流动速度，上式可以简化为：L+−vtt()12x=（2）

7、2[3]式中：负压波的传播速度v取决于液体的弹性、密度和管材的弹性等因素。[4]1.2波速修正我国原油通常具有高粘度、高含蜡和高凝点的特点，必须加热输送。由于管道传输距离长，散热明显，沿程的温度变化一般为10~20℃左右，所以压力波的传播速度并不是一个常数，受温度影响很大。考虑到液体的弹性、密度和管材的弹性等因素，压力波传播速度v的函数为Kt()/()ρtvt()=（3）KtD()1+C1Ee式中：K表示液体的体积弹性系数；Q表示液体的密度；E表示管材的弹性模量；D表示管道直径；e表示管壁1第七届工业仪表与自动化学术会议厚度；C

8、1表示与管道约束条件有关的修正系数。这里，液体体积弹性系数K和密度Q都是温度的函数。所以，如需进一步提高对管道泄漏检测系统的定位精度，在采集压力的同时还要采集管道的温度用来校正压力波的传播速度。2基于负压波的管道泄漏检测系统构建系统主要由硬件设计和软件设计两部分