提高塘燕复线管道泄漏监测系统的定位准确性-天津处..doc

提高塘燕复线管道泄漏监测系统的定位准确性 管道输送具有成本低廉、运营稳定、节省能源和安全性高等特点，在油气运输领域中得到了广泛应用。腐蚀、焊缝缺陷、打孔盗油等因素而引起的管道泄漏不仅影响了管输的安全运行,而且还对人身及环境造成巨大的威胁。基于现代控制理论、信号处理的负压波检测法在管道泄漏检测领域应用广泛。这种检测法不仅不用设置流量计,使用设备少,工作量小,价钱便宜,而且检测速度快(能在60s内指示出泄漏的发生),定位精度较高,灵敏度也较高。 负压波检测的原理是：在管道泄漏发生后,管道泄漏处立即因流体物质的损失而引起局部流体密度减小,从而导致瞬时压降和速度差,这个瞬时的压降作用在流体介质上,就形成一个负压波,其通过管道和介质向泄漏点上下游以声速传播。设置在管道两端的压力传感器检测到压力波信号,根据信号变化程度以及变化的时间差,利用信号相关处理方法就可以进行泄漏判定及泄漏定位。负压波检测法具有较强的抗干扰能力和低廉的设备费用，但是具有较高的误报警率。本文主要探讨和验证了提高检测频率、建立单独通信通道以及缩短检测距离对于提高负压波法的定位精度和降低误报警率的效果。 中国石化管道储运公司塘燕复线由首站塘沽油库，经海河阀室、天津站、陈台子阀室、廊坊站，到达燕山末站（图1）。塘燕复线打孔盗油现象日趋严重，疯狂的盗油使企业蒙受严重的资源损失，现场跑油事故造成环境污染，抢修、赔偿加剧了企业的经济损失。据2011年天津处管线盗油点统计台账，塘燕复线2011年1～10月份发现的12个盗油点全部集中在天津站至廊坊站之间的管线内。从系统的监测记录可以看出，手动定位与实际盗油点的偏差大。据统计，最大定位误差为5.5km，平均定位误差为3.61km，给外管线的反打孔盗油工作增加了难度。 图1：塘燕复线流程图 由于管道存在摩阻损失，泄漏引起的负压波在向上下游传输过程中逐渐衰减，并且衰减随管道长度的增加而增大。如图2所示，当泄漏发生在靠近中间的位置（J）时，负压波衰减较小，管道两端可检测泄漏率最小。当泄漏发生在两端时（M、N），负压波衰减较大，只能检测到较大的泄漏。为保证所发生的泄漏在管道两端都可检测，则管道上的可检测泄漏率应为图中的实线部分。 图2管道两端可检测的泄漏率与泄漏位置的关系曲线 通过调取2011年数据，我们绘制出系统误差与出站距离关系的散布图，如下图所示，泄漏点主要集中在天津站出站57～76km内，当泄漏点在57km附近时，绝对误差较小；当泄漏点靠近76km时，误差明显增大。说明泄漏点远离监测点时，由于负压波衰减严重导致系统误差较大。 系统使用的压力数据首先由压力变送器收集，经SCADA系统后，将数据打包供泄漏监测系统使用，由于两个系统平台需要通过OPC协议交换数据，存在响应时间的差距，导致泄漏监测系统的数据采集速率较低。1钟内系统平均只采集约30～60个数据，而负压波在油品中的传播速率约为1km/s,也就是说，这一秒钟的基本误差为1km，会对系统的定位精度产生很大影响。由此可见，SCADA系统无法满足泄漏监测系统对数据采集频率的需要。 3、实施过程 1：建立独立的数据读取通道 通过在天津站PLC机房增加带有信号调理器的母版和带有数据采集卡的Dell工作站1台；在中控室增加装有LABVIEW专业版软件及其子软件（数据接收模块；数据保存及管理模块；压力流量数据显示模块；泄漏判断报警模块；流量补偿及校核模块；泄漏点自动定位模块；泄漏点定位模块；泄漏定位数据回传模块；历史数据分析模块；报警数据统计报表模块；参数设置模块）的站控泄漏监测HP工作站1台。 图3 a 调理器母版 b Dell工作站 c HP工作站 验证结果：对比新老系统在同一时间点5秒内的天津站出站和廊坊进站压力趋势图（图4），老系统的数据读取频率低，5秒内共读取4个数据，读取频率约为1Hz；而新系统的数据读取频率较高，5秒内共读取了94～100个数据，读取频率达到了目标值20Hz，基本解决了数据读取方式不合理这一要因。 图4：新老系统5秒内的压力趋势图 2：在陈台子阀室添加新的监测点 首先在陈台子阀室添加带有信号调理板的母版、工作站以及数据采集卡等，然后将采集到的数据通过光纤传到天津站，最后通过交换机进入生产网，利用点对点IP地址实现中心站（天津站）对子站（陈台子）的通讯。 验证结果：2012年3月16日在天津站至廊坊站68km处发现盗油阀门，通过在中控室调取掉压数据，我们发现2012年03月16日1:00到3:00内发生了两次压力下降。对比新老系统的压力趋势图（图14和图15），老系统以天津站和廊坊站为监测点，天津站出站的压降为0.030MPa，而新系统新加入陈台子监测点，陈台子出站的压降为0.076MPa，所监