互相关定向在管道泄漏检测系统中的应用

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1、互相关定向在管道泄漏检测系统中的应用戈鲷1。赵伟21．福建I：润精密仪器有限公司2．天津-人学精密测试技术及仪器周家垂点实验室摘要：负压波检测管道的突发性泄漏具有较高的灵敏度和定位精度，在国内外得到广泛的应用。当管道发生突发性泄漏时会引起压力信号降低并产生负压波，但管线运行巾的调泵、调阀、倒罐等操作也会引起压力信号的大幅波动。为消除站内操作带来的误报，本文提出双传感器互相关定向技术，并在新疆东轮线上实际应用。现场运行结果表明，本方法降低了误报率，提高定位精度，对油田生产及输送具有重犬意义。主题词：管道、泄漏、定位、相关阎题的提出及系统的引入新疆塔坐木盆地可探明油气资源

2、总量为160亿吨，其中石油80亿吨、天然气10万亿立方米，是中围石汕资源量人于150亿吨的四个盆地之一。油气管道输送作为一种安全、经济的运输方法在国民经济巾占有极其晕耍的战略地位。东轮线地处沙漠边缘、戈壁地带，又是其中⋯条苇要的·}：线，若由于腐蚀、自然灾害、人为损坏等原因导致发生管道泄漏事故，将会造成巨大的经济损失和环境污染⋯。因此引入管线泄漏自动监控系统，及时发现并精确定位管线发生泄漏的部位，成为确保输油管线安全运行的追切技术手段之一。本公司与天津大学精密仪器及光电子工程学院合作研究，依据负压波技术进行管道的泄漏检测，并采用了双传感器互相关定向技术以降低误报率。该

3、方法结构合理，易于安装，可以对输油管道进行长期实时监测，测试精度较高，运行及维护成本低，非常适合我国管道输送工业的应用。‘纠1二、泄漏检测与定位技术当管道发生泄漏时，泄漏点处由于管道内外的压差，流体迅速流失，在泄漏点处的压力迅速下降，同时以声波在液体里的传播速度向两边传播。本系统即采用检测泄漏点瞬态负压波的方法实现管道的泄漏检测和定位。其定位公式可以简单地写为：X：些!坐12托r}】：a足负艇波在管道r{·的侣描速度．At为两个检测点接收负压波的时M差：L山所捡测帕管道长度：‘‘*#ob泄漏定位示意图本系统为了史精确地时泄赫点进行定位，根据实际管道情M于以充分考虑汁锥

4、。在实际的J业现场巾，存在若人景的电磁丁扰茫敞电场i扰、动力电源r扰以厦输汕泵振动等因秉的T扰将丈目的有川的出山信号埋没其中。为此，该系统中采』玎了小漩非法，对莱集到的信号进行了冉被帕处耻，以fJ教地提耻关键信V．可以打敏地提高检删旯敏厦。三、j甄传屠器互相关定向技术在进、出站每个方向均设有两个压力盘送器同时采嶷压力信0，压力波动在传播时．两个信号之间必然产牛时差，返时在时移中考察信号的相关性，定义两个f二号的互相关函数为肿专篓删锄+r)m式(1)中帕时延r≮珂压变问的距日波速、数据_!j乏样丰相关，系统安装后这些参数将垡本保持不变，仙会[xl匝力波功来源冉向不同．导

5、致耳柏天结柴存枉iF负，将个管段

6、阿端的定向结果联台分析-·J判断⋯本次压力畦动产牛的原困是站拧操作还是管线l出现了偷f111、漏湖事故。性力改动时，ij频潍分有较强特祉，本系统巾埘两压变数据作小被变换处理，分BⅡ提取高额和④o。低频部分州r百椰芙计算。离教时问序列的i相关雨数般币采用公式(1)直接¨掉，而是利用功辛瞄密度法。如图l所“时两个辅^信号J．(吼』，(f)忭博氏变换得到置(，)置(／)，两频谱相乘得fi功率谱密度函数．⋯1棚关甬数的博氏变换就是功率谱密度，崮此对互功率曾密度件反变携就得IU两个时域信‘；的互相关函数值．这种疗法大人减少丁L1算量【“∞tsl

7、pk⋯s⋯⋯⋯⋯n图I利用功率谱引算百棚芙雨数的摄网旧、东轮线管道泄漏检测系统组成目r】*#*嘎籀瀚^!黼女#}o#图2东轮线管道泄漏检测系统组成东轮线管道滞漏检测系统上要包括三个站，原汕由东联台站输出，经轮前分流阀室后再输送到轮南集输站。其。r东一联和轮西站负责采集当地压力变送器的数据井通过网络将数据丈时上传到轮南蜒输蛄．并嘲时存储数据到当地“算机。轮南站怍为中心站一方咖蛮时采集、存储当地数据另方面接受儿存储东糕和轮两两个r站P传的数据．同时利川这些数据实时分析菅线状况，判断足雨止在发_揄油，漏油事故。东轮线管道泄漏检测系统的硬件设备组成如罔2所不．每个站包扦土璺包

8、括压力娈迸器、信号州理器、数据采集卡扳、CPS接收器、通讯数据网卡(或同步调制解调器)组成，山T业现场微机进行拄删。为保证采样精度_l

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10、_际十扰，数据采集F扳采用带肯16位数模#换精度的美国国家仪器6220采集卡，同时信号调理器中采州De／％变换及光电耦台隔离信哥五、系统的遗漏灵敏度及定位误差测试塔里术油¨I轮南犄油娃，糸轮线(东鞋台站——轮南集j莳站)，菇中东联合站至轮西站长7034Km，轮西站晕轮南集输站K2362K=。F目3所示山东旺出计I和出站2自2009{i7月12u()9时33丹截戢f们分钟爪力数掘(幽中所示为归一化之后的嫂彤)展瓦_