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输气管道泄漏检测技术发展及适应性

作者：李强

来源：《石油研究》2019年第01期

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摘要：管道輸送是目前天然气运输方式中最为重要的途径之一，具有输送平稳、可连续、输送量大、费用低、额外损耗低的诸多优势，被广泛的应用于世界各地。在管道输送大力发展的形势下，输送管道的安全检测成为了维护管道安全运行的保障。本课题调研了目前常用的管道泄漏安全检测技术方法，针对于课题设计的大尺寸管道检漏技术方法的适应性进行讨论。 关键词：输气管道；泄漏；检测技术

管道输送也日益得到关注，如何保证天然气管道高效安全运行是目 前所需要研究的重要课题。泄漏检测技术的研究与应用对天然气管道安 全运行起着重要的作用，目前国内外学者已经开展了大量研究，提出了 较多天然气管道泄漏检测技术，可大致分为基于硬件和基于软件的两类 方法，基于硬件的检测方法主要是将特殊的探测传感器应用于气体的泄 漏检测当中，而基于软件的检测方法则主要是通过压力、温度、流速等 系列管道参数的监测，利用一定算法确定管道的泄漏情况。 1 输气管道泄漏的原因分析

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当前，输气管道事故产生的原因主要有以下两点：第一，燃气装置与燃气管网的腐蚀和老化等。燃气装置与燃气管道均有着相应的运用时间限制，管道在超限背景下运转会由于管道的老化损坏而造成泄露，进而导致事故。因为管道附近土壤的酸碱程度并不相同，对应管道所发生的腐蚀同样有所差异，具备较强腐蚀性的土壤会造成管道还未超限便非常容易出现管壁穿孔而造成泄漏。第二，违反相关规定占据燃气管道、 在天然气装置的上方位置又或是在安全距离范围内的进行建设。

2 当前常用的输气管道泄漏检测技术 2.1 直接检测技术

直接检测最为常见的技术便是空气取样法。此技术包含了可燃气体监测器与火焰电离检测器这两种不同的检测器。火焰电离检测器的运行机理如下：在目前所具备的电场背景下，烃类在纯氢火焰燃烧之下所形成的带电碳原子，碳原子被聚集于某个电极板中同时进行计数，在碳原子的数目超出预先设定的数值的时候，便代表附近空气里面有着浓度较高的可燃性气体，监测器便会发生警报。 2.2 常见检漏方法 2.1.1 瞬变压力管道检漏

瞬变压力管道泄漏检测是基于管道两个端点突变的压力信号，进行采集分析，评价泄漏的发生和泄漏的产生位置。该方法受管道尺寸和监测点管道长度影响较为严重，当管线较长、管道尺寸较大时，瞬变的压力信号衰减较大，进行处理分析时，无法非常良好的得到预期的目的，因此不适用于管道泄漏缓慢和长距离输送管道检测。 2.1.2 流量平衡管道检漏

流量平衡是基于管道两个端点流量大小变化差别，来分析判断管道输送过程泄漏的发生。该方法应用过程中，需要对整个输送管道铺设工况、输入压力变化等特殊条件进行细微的分析，并需要大量的历史和经验进行验证和支持，才能有效的提高检测可靠性。同时该技术只能判断泄漏的发生，无法准确的对泄漏点进行定位。 2.1.3 管道动力学检漏

建立管道输送过程的实时模型、瞬态模型和动态相应数学模型。通过建立的数学模型，对管道输送过程动力学方程进行连续性求解， 演算管道输送过程不同部位的参数，来判断管道泄漏的发生，并进行漏点定位。该方法需要建立准确的数学模型，目前已应用于液态介质， 气态介质实现过程存在误差较大的情况，难以准确的进行数学建模。 2.1.4 音波法管道检漏