长输管道智能球检漏技术应用苏 林 (中石化长输油气管道检测有限公司，江苏徐州 221008) 摘要：为研究长输管道微泄漏检测的方法，对声波检漏智能球检测性能进行了现场检测验证。智能球通过在管道内部运行，连续记录管道内的声学信号、压力信号等，通过分析检测数据中信号异常点，找出管道的泄漏点，实现对管道的微泄漏检测。通过对模拟长输管道以及成品油、原油管道进行试检测，成功检测出成品油管道上的泄漏量为0.19 L/min的漏点。通过试检测，确认了微泄漏智能球对长输管道的微泄漏有很好的识别效果。 关键词：微泄漏；管道；智能球；检漏技术 0 引言随着原油、成品油、天然气管道投入年限的增加，自然腐蚀等造成了管道的泄漏，给管道安全运行及周围的环境带来巨大影响。智能球是一个安装有声传感器的专门用来检测漏点的球体，在油气管道内部随介质自由向前滚动，在行进中检测并记录所有与泄漏有关的异常特征或信息，能有效检测原油、成品油、天然气管道泄漏，并能估算每处泄漏量的大小，智能球可使用现有清管器的投放和回收装置工作，并可轻松通过各种弯头、变径、阀门等[1-4]。 应用智能球检测技术，可对油气管道的泄漏进行精确的检测，及时发现泄漏点，为油气管道的安全平稳运行提供技术支撑[5]。 1 原理介绍当油气管道发生泄漏时，介质喷出，与空气、泥沙等撞击和摩擦，同时受附壁现象、卡尔曼涡流、边缘效应等影响，会产生不同频率的振动，形成泄漏声波，见图1。  图1 管道泄漏点示意图 本项目采用智能球作为检测设备对管道泄漏进行检测。智能球在管内滚动，记录所有声波信息，经过特殊滤波分析，找到泄漏声波位置。泄漏声波由泄漏点位置通过介质(水、油、气)向管道两端传播，智能球可以在较远位置发现并记录到这些信号，由远及近慢慢靠近泄漏点位置，采集的信号能量由弱变强；当智能球通过泄漏点时，采集的声波信号最强，随着智能球向前滚动，声波信号减弱，信号形成波峰形状，见图2。综合其他传感器数据判定是否是一个真实微小泄漏点。  图2 典型泄漏点声波信号 2 智能球检漏技术应用2.1 模拟长输管道试检测根据智能球的特点，设计了一条管径为200 mm，长度为200 m的试验管道，用水作为介质进行了3次泄漏试检测，试验之前在管道上人工模拟了3处泄漏点，试验参数见表1。 表1 试验参数表  测试顺序模拟漏点泄漏量/(L·min-1)球速/(m·s-1)压力/MPa11.680.567.860.70.5021.214.7014.060.10.0531.370.502.930.70.30 通过对检测结果进行分析，发现3次检测数据的声学信号强度分别保持在-1 dB、-14 dB和-1 dB左右，数据中未能发现明显的信号强度变化。根据检测器通过泄漏点的时间，结合检测数据的时间轴，对泄漏点在检测数据中进行定位，但未能在检测数据中找出明显的泄漏信号特征，说明3次试验模拟泄漏点产生的声学信号强度均未能超过管道中其他因素产生的声学信号强度，泄漏信号被背景噪声湮没。 对检测现场环境进行分析可知，试验管道长度较短，不能有效模拟长输管道野外环境，管道泵组产生的振动在管道内部引起很强的振动噪声，覆盖了管道泄漏产生的声学信号，导致检测过程中未能成功检测出泄漏点。 2.2 成品油管道泄漏试检测选取管径200 mm，长度77.748 km的成品油管道进行试检测。检测前，在管道上人工模拟了1处泄漏点(盲测)，实际泄漏量约为0.19 L/min。检测过程中，智能球运行情况为：管线运行压力4 MPa；输送介质0#柴油；检测用时19 h 27 min；平均速度1.1 m/s。 通过分析检测数据，确认管道上实际存在1处泄漏点，并对漏点进行精确定位，预估泄漏量为0.2 L/min，泄漏点信息见表2，信号图谱见图3。  图3 人工模拟漏点检测数据图 由图3可以看出，智能球通过泄漏点时，声波信号强度有明显的先上升再下降的趋势，管道压力波动明显。 表2 泄漏点信息  通过时刻泄漏能量/dB泄漏量/(L·min-1)距投放点距离/m14:48:17-120.220808 本次试验成功检测出人工模拟的泄漏点，检测结果与泄漏点实际泄漏量吻合，由于本次检测泄漏点为盲测，检测结果验证了智能球的检测水平。 2.3 原油管道泄漏试检测选取管径720 mm，长度98.4 km的原油管道进行了试检测。检测前，未在管道上制造人工模拟漏点。检测过程中智能球运行情况为：管线运行压力3 MPa；检测用时34 h 52 min；平均速度0.8 m/s。智能球收球情况见图4。  图4 智能球收球图片 通过对检测数据进行分析，检测人员在管道上未发现泄漏点。该管段在近期做过漏磁内检测，漏磁检测结果中未发现腐蚀穿孔等泄漏特征，据此推断本次泄漏检测数据准确可靠。 3 结论(1)智能球能够有效识别微小的管道泄漏产生的声学信号，通过对数据进行分析，能够确定泄漏点的泄漏量。 (2)外界噪声对智能球的检测效果有很大的影响，长输管道站外管段远离站内动力泵房等噪声源，智能球适用于站外管线的泄漏检测。 (3)智能球检漏技术作为新型的泄漏检测手段，能够预防泄漏事故，避免环境污染。 参考文献： [1] 刘慧芳，张鹏，周俊杰，等.油气管道内腐蚀检测技术的现状与发展趋势 [J].管道技术与设备,2008(5):46-48. [2] 钟家维,沈建新，贺志刚，等.管道内腐蚀检测新技术与新方法[J].化工设备与防腐蚀，2003(4)：31-35. [3] 苏林，汤荣，曹乐乐.原油管道检测器通过能力评价方法[J].管道技术与设备，2014(3):25-27. [4] 戴波，盛沙，董基希,等.原油管道腐蚀内检测技术研究[J].管道技术与设备，2007(3):15-18. [5] 马小斌，曾新定，濮人强.Smartball自漂流式检漏系统在输油管道的应用[J].油气储运，2010,29(11):839-840. 《仪表技术与传感器》杂志主要栏目介绍 传感器技术 该栏目主要报道传感器在研制开发中的新技术，包括各种新型传感器的结构、原理、设计、计算、工艺测试及应用技术；介绍传感器方面最新发展现状及方向，并对其应用前景和发展趋势进行展望或预测。 仪器仪表 该栏目侧重选用新技术应用与传统产业改造相结合、能显示强大应用潜力的稿件，如集散控制技术、虚拟仪器、现代控制技术、智能仪器仪表的设计思路、制造与应用技术等。 系统与应用 侧重工业自动化领域中先进控制系统的设计与应用，包括间歇控制的生产、调度、优化系统，SIS、DCS、PLC、SCADA系统以及FGS系统的应用等。 研究与开发 该栏目主要报道国内外仪器仪表行业中的新技术、新工艺、新元件及新设备的研究成果。 网址：www.17sensor.com 电话：024-88718630 Application of Smart Ball Leakage Detection Technology in Long Distance Pipeline SU Lin (SINOPEC Oil & Gas Pipeline Inspection Co., Ltd., Xuzhou 221008, China) Abstract:In order to study method for the detection of micro leakage in long distance pipeline, the performance of sonic wave leak detection smart ball was verified by field test. The smart ball ran in the pipeline, continuously recorded the acoustic signal, pressure signal, etc. By analyzing the abnormal signal in the detection data, the leakage points were found out and the micro leak detection was realized. By test of simulation long distance pipeline,refined oil pipeline and crude oil pipeline, the leak point of leakage of 0.19 L/min of refined oil pipeline was found out . Through trying to detect, the detection effect to identify the micro leakage of the pipeline of the smart ball was confirmed. Keywords:micro leakage; pipeline; smart ball; leak detection technology 中图分类号：TE88 文献标识码：A 文章编号：1004-9614(2017)01-0030-02 收稿日期：2016-07-06 作者简介：苏林(1985—)，工程师，硕士，主要从事原油管道腐蚀检测工作。E-mail:403522410@qq.com |
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