泄漏檢測及定位方法在燃氣管網(wǎng)應用的可行性

作者：曹琳趙金輝譚羽非　來源：哈爾濱工業(yè)大學　評論：　更新日期：2013年01月11日

摘要：分析了長輸管道泄漏檢測中各種常用的泄漏檢測及定位方法的優(yōu)勢及局限性，針對城市燃氣管網(wǎng)網(wǎng)絡拓撲結構及多管耦合結構的特殊性，對各種泄漏檢測及定位方法在城市燃氣管網(wǎng)中應用的可行性進行了分析。提出應多種方法綜合使用，將軟件檢測方法與硬件檢測方法相結合。

關鍵詞：燃氣管網(wǎng)；泄漏檢測；泄漏定位

Feasibility of Leak Detection and Location Methods Used for Gas Pipeline Network

CA0 Lin，ZHA0 Jin-hui，TAN Yu-fei

Abstract：The advantages and limitations of conventional leak detection and location methods used for gas transmission pipeline are analyzed. According to the speciality of network topology structure and multiple pipe coupling structure of urban gas pipeline network，the feasibility of different leak detection and location methods used for urban gas pipeline network are analyzed. It is put forward that the several methods should be used comprehensively，and the software detection method should be combined with the hardware detection method.

Key words：gas pipeline network；leak detection：leak location

? ??目前，國內(nèi)外對管道的泄漏檢測及定位的研究，大多是針對輸氣、輸油的長輸管道。對于城市燃氣管網(wǎng)，一方面與長輸管道一樣，具有長期使用性、埋地隱蔽性的特點；另一方面由于城市燃氣管網(wǎng)在城市中成環(huán)狀或枝狀網(wǎng)絡分布，形成網(wǎng)絡拓撲結構和多管耦合結構，管網(wǎng)中還包括凝水缸、閥門井等附屬設施；另外各種野蠻施工、私挖亂建等問題，極易造成城市燃氣管網(wǎng)的泄漏事故，且城市燃氣管網(wǎng)終端是城市居民，操作可靠性明顯低于企業(yè)人員，燃氣泄漏的后果嚴重，極易造成中毒、爆炸等人身傷亡事故和環(huán)境污染問題。

?? ?因此，針對城市燃氣管網(wǎng)的特殊性，分析各種常規(guī)泄漏檢測及定位方法在城市燃氣管網(wǎng)中應用的可行性，十分必要。

1 基于硬件的泄漏檢測方法

??? 除了使用常規(guī)的泄漏檢測儀器外，有以下幾種方法。

? ??① 直接觀察法

? ??由有經(jīng)驗的管道工人或經(jīng)過訓練的動物沿管道行走，通過看、聞、聽或其他方式，直接檢查管道的泄漏情況，其檢測精度依賴于檢測人員的經(jīng)驗^[1]。這種檢測方法耗時長、費力、檢測周期長、檢測精度不高，一般只能檢測較大量的泄漏，且不能實現(xiàn)管道在線實時檢測。該法不受管道結構限制，可以適用于城市燃氣管網(wǎng)。

美國OILTON公司近年開發(fā)出一種機載紅外線檢測技術：由直升飛機帶著高精度紅外線攝像機沿管道飛行，通過分析管道輸送介質(zhì)與周圍土壤的細微溫差，來確定管道是狗泄漏，并用光譜分析進行定位，該法檢測費用較高，不適合我國國情。

② 電纜檢漏法

?沿管道敷設特殊的電纜，當泄漏物質(zhì)滲入到電纜里時，電纜的相關屬性發(fā)生變化，從而實現(xiàn)泄漏的檢測和定位。目前常用的電纜有油溶性電纜、滲透性電纜、分布式傳感器電纜3種舊1。該種檢測方法靈敏度、定位精度都很高，對小泄漏也可精確定位。缺點是電纜的造價高，且電纜一旦沾染泄漏物后就需更換。

電纜檢漏法對管道結構沒有特殊要求，可應用于城市燃氣管網(wǎng)。目前需解決的關鍵問題是檢測電纜的費用和泄漏后及時更換問題，需要開發(fā)出新型檢測電纜，降低成本，進而在城市燃氣管網(wǎng)的泄漏檢測中推廣使用。

?③ 管內(nèi)檢測球法

將檢測球放入管內(nèi)進行探測，利用超聲技術、視覺技術、漏磁技術等采集大量數(shù)據(jù)后，進行綜合分析以判斷泄漏點^[3]。該方法檢測精度較高，誤報率較低；缺點是檢測周期長，無法實現(xiàn)在線實時檢測，且由于探測球是在管內(nèi)隨管內(nèi)介質(zhì)流動，極易在彎頭、閥門等位置發(fā)生堵塞現(xiàn)象，因而該方法不適合于彎頭、閥門很多的城市燃氣管網(wǎng)的泄漏檢測。

?? ?④ 示蹤劑檢測法

? ??將放射性物質(zhì)摻入到管道輸送的介質(zhì)中，在管道發(fā)生泄漏的部位，放射性示蹤劑隨泄漏介質(zhì)一起流到管道外，附著于泥土中。利用示蹤劑檢漏儀在管道內(nèi)部沿線檢測，記錄泄漏出示蹤元素的放射性，根據(jù)記錄曲線，可判斷泄漏點的位置^[4]。該法對微量泄漏檢測的靈敏度和定位精度都很高，缺點是不能在線實時檢測。同管內(nèi)探測球法一樣，由于該法需要使用示蹤劑檢漏儀在管內(nèi)隨介質(zhì)流動，會發(fā)生同樣的堵塞問題，因而不適合燃氣管網(wǎng)的泄漏檢測。

?? ?⑤ 光纖檢測法

在管道敷設的同時敷設一條或幾條光纜，利用光纖作為傳感器，采集管道周圍的壓力、溫度等信號，傳送給中心服務器，通過對信號的分析和處理，對管道泄漏進行判斷和準確定位^[5]。目前該方法在管道泄漏檢測及定位中有很大的應用空間。光纖檢測法抗干擾性強，信號傳輸方便，靈敏度高，且不會發(fā)生類似電纜檢測的失效問題。由于沿管道外部敷設，不受管網(wǎng)節(jié)點、閥門等限制，因此該法是城市燃氣管網(wǎng)泄漏檢測中應優(yōu)先考慮的硬件檢測方法，需要解決的問題是經(jīng)濟性問題。

2 基于軟件的泄漏檢測方法

① 負壓波法^[6]

該法是目前國內(nèi)外普遍看好的泄漏檢測技術。原理見圖1，當管道泄漏時，泄漏點C處會因為流體介質(zhì)的流失而壓力降低，形成負壓力波，向管道上下游傳播，在管道的首末端設置壓力傳感器A和B，對泄漏時產(chǎn)生的負壓力波信號x₁(t)和x₂(t)進行收集和相關分析，得到相關分析，得到相關數(shù)據(jù)R_x1,x2曲線(見圖2)。