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管道泄漏次聲波監(jiān)測(cè)技術(shù)及傳感器
管道是輸送液體和氣體介質(zhì)的主要途徑之一，長(zhǎng)距離輸油和輸氣管道在我國(guó)的應(yīng)用范圍十分廣泛。根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料顯示，我國(guó)目前現(xiàn)有的長(zhǎng)距離輸油管道總長(zhǎng)達(dá)5萬(wàn)多公里。如此巨大的輸油管道網(wǎng)絡(luò)，維修和保養(yǎng)的難度可想而知。
管道泄漏是對(duì)管道運(yùn)輸安全及輸送效果影響最大的問(wèn)題之一，腐蝕、外力及其他因素會(huì)導(dǎo)致管道在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)穿孔和泄漏，造成持續(xù)的經(jīng)濟(jì)損失和安全隱患。管道泄漏的監(jiān)測(cè)可以有效預(yù)防和減少管道泄漏事故的發(fā)生，或及時(shí)的發(fā)現(xiàn)管道泄漏故障并予以維修。
管道泄漏的監(jiān)測(cè)方法很多，但其中很多方法都有成本高、操作難的缺點(diǎn)。目前國(guó)際上比較先進(jìn)的管道泄漏監(jiān)測(cè)技術(shù)中，有一種次聲波技術(shù)比較適合長(zhǎng)距離的輸油管路監(jiān)測(cè)。這種管道次聲波監(jiān)測(cè)技術(shù)的原理是次聲波的傳播特性。
管道的次聲波監(jiān)測(cè)技術(shù)，是通過(guò)監(jiān)測(cè)管道內(nèi)介質(zhì)在打通管壁時(shí)產(chǎn)生的次聲波來(lái)實(shí)現(xiàn)泄漏監(jiān)測(cè)的，在管道監(jiān)測(cè)的實(shí)踐過(guò)程中科研人員發(fā)現(xiàn)，這種特殊的聲波受管道內(nèi)其他雜波的影響很小，傳播速度穩(wěn)定、傳播距離遠(yuǎn)，能清晰的被接收單元所接收，從而實(shí)現(xiàn)查漏和定位兩個(gè)功能。
管道的次聲波監(jiān)測(cè)技術(shù)在實(shí)際使用時(shí)，多和GPS及生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)等系統(tǒng)搭配，共同組成完整的管道泄漏監(jiān)測(cè)和定位系統(tǒng)，根據(jù)管道的實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)聲場(chǎng)相應(yīng)的可視化操作界面，以便于管道的運(yùn)營(yíng)部門能更有效的實(shí)現(xiàn)管道管理。
管道測(cè)漏的主要方法
次聲波技術(shù)為輸油管道泄漏自動(dòng)監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確定位
泄漏是輸油管道運(yùn)行中的主要故障。在輸油管道運(yùn)行過(guò)程中，由于腐蝕穿孔及其他外力破壞等原因，泄漏事故時(shí)有發(fā)生，給油田造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。特別是打孔盜油活動(dòng)嚴(yán)重干擾了正常的輸油生產(chǎn)，也帶來(lái)了重大安全隱患。因此，泄漏監(jiān)測(cè)不僅成為輸油管道安全生產(chǎn)管理的重要工作內(nèi)容，也是保證管道正常運(yùn)行不可缺少的保障。
輸油管道泄漏自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)在國(guó)外廣泛應(yīng)用，美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家立法要求管道必須采取有效的泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。我國(guó)管道檢漏技術(shù)的研究起步較晚，清華大學(xué)、天津大學(xué)等單位從上世紀(jì)90年代中期開展研究，而真正實(shí)際應(yīng)用則是在近幾年。
輸油管道檢漏方法主要有兩類：直接檢漏方法和間接方法。直接方法就是利用預(yù)置在管道外的檢測(cè)元件直接測(cè)出泄漏介質(zhì)。這種方法可以檢測(cè)到微小的滲漏，并能定位，但要求在管道建設(shè)時(shí)與管道同時(shí)安裝。間接方法就是通過(guò)檢測(cè)管道運(yùn)行參數(shù)的變化推斷出泄漏的發(fā)生，這種方法的靈敏度不如直接方法高，適合檢測(cè)較大的泄漏（一般1%左右），優(yōu)點(diǎn)是可在管道建設(shè)后不影響生產(chǎn)的情況下安裝，并可不斷升級(jí)。
高精度管道泄漏監(jiān)測(cè)定位技術(shù)，是多學(xué)科集成技術(shù)。該系統(tǒng)集成了次聲波管道泄漏定位技術(shù)、GIS（地理信息管理系統(tǒng)）和GPS（全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)）。它是基于GIS技術(shù)的綜合管理平臺(tái)，適合長(zhǎng)距離、多管段、復(fù)雜條件下的應(yīng)用。系統(tǒng)以GIS為基礎(chǔ)，建立可視化的生產(chǎn)信息管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的集中管理和共享，適合于管道管理中對(duì)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理和安全管理要求。
以次聲波法為核心的管道運(yùn)行安全管理監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，擔(dān)負(fù)著管道異常泄漏的監(jiān)測(cè)。此系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管道運(yùn)行狀況，針對(duì)打孔偷盜泄漏進(jìn)行全天候的監(jiān)測(cè)。此技術(shù)具有很高的監(jiān)測(cè)靈敏度和定位精度。
以GPS系統(tǒng)為核心的定位導(dǎo)航系統(tǒng)，可以精確地引導(dǎo)管理人員快速進(jìn)入事發(fā)現(xiàn)場(chǎng)，全天候的技術(shù)支持可保證野外搶險(xiǎn)活動(dòng)的精確和快速反應(yīng)。可最大限度提高現(xiàn)場(chǎng)指揮和施工管理的質(zhì)量和安全系數(shù)。
次聲波技術(shù)，是國(guó)內(nèi)新近引入管道泄漏監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的一種新型的監(jiān)測(cè)技術(shù)，用于監(jiān)測(cè)管內(nèi)流體在突破管壁束縛時(shí)產(chǎn)生的次聲波。實(shí)踐中，該波特性受管內(nèi)的雜波影響極小，傳播速度恒定，信號(hào)能夠非常清晰地傳遞到遠(yuǎn)端接收單元，為準(zhǔn)確定位創(chuàng)造了條件。因此，結(jié)合此項(xiàng)技術(shù)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)π孤┪恢眠M(jìn)行準(zhǔn)確定位。
次聲波管道泄漏監(jiān)測(cè)儀采用一次表動(dòng)態(tài)響應(yīng)并能根據(jù)輸送管道動(dòng)態(tài)變化設(shè)定量程的電聲換能器，接收管道運(yùn)行過(guò)程中由于泄漏引起介質(zhì)瞬間物理擾動(dòng)而產(chǎn)生和次聲波。儀器安裝在管道的末端，捕捉由于泄漏聲波到達(dá)管道末端音波管道泄漏監(jiān)測(cè)儀的時(shí)間差(這個(gè)時(shí)間差由GPS進(jìn)行授時(shí))，從而計(jì)算泄漏點(diǎn)的具體位置。該系統(tǒng)以獨(dú)特的電子地圖界面作為數(shù)據(jù)可視化管理的基本操作界面，形象地為生產(chǎn)管理人員提供數(shù)據(jù)服務(wù)，為計(jì)算機(jī)信息管理技術(shù)的推廣應(yīng)用提供有力的技術(shù)支持。該系統(tǒng)能和生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，數(shù)據(jù)互動(dòng)查詢，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的可視化管理?？梢栽诠芾斫缑嫔瞎芾砣我庹緢?chǎng)的各種生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)，方便用戶的日常管理和使用習(xí)慣。
通過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)，將管理中心平臺(tái)、次聲波管道泄漏監(jiān)測(cè)定位技術(shù)和GPS導(dǎo)航技術(shù)結(jié)合在一起的高精度管道泄漏監(jiān)測(cè)報(bào)警定位系統(tǒng)將是最好的技術(shù)方案。三部分系統(tǒng)的集合，構(gòu)成完整的管道安全管理體系。直觀的人機(jī)界面方便了管理人員的操作和對(duì)泄漏發(fā)生地信息的即時(shí)了解，精確快速的報(bào)警系統(tǒng)，確保泄漏在最短時(shí)間被發(fā)現(xiàn)，GPS導(dǎo)航系統(tǒng)保證了所有有關(guān)部門和單位都能在最短時(shí)間到達(dá)事發(fā)現(xiàn)場(chǎng)。
氣體管道次聲測(cè)量傳感器包裝箱