1、试述燃气管道泄漏检测技术和方法摘 要：在燃气管道输送的过程中，潜在的最大危险就是燃气管道泄漏.本文介绍了世界上检测燃气管道泄漏的主要方法，根据这些管道泄漏的检测原理，分别指出了这些检测方法的优缺点 关 键 词： 燃气；管道；泄漏检测；直接法；间接法 中图分类号：TU996.7 文献标识码： A 1 直接检测方法 1)人工巡检法。这种方法比较容易实现，现今是我国燃气公司在泄漏检测时的常用的一种。由巡线工人手持燃气检漏仪或检漏车定期沿管道敷设路径巡视，通过看、闻、听等多种方式来判断是否有燃气泄漏。对于泥土地面，用可调节浓度大小的气敏检测仪直接在地面检测，浓度最大点与管线定位一致点即为泄漏点。对于城
2、市街道常见的水泥沥青地面，气体泄漏后会沿着管道周围的裂缝、空隙、疏松土壤窜流，不能穿透漏点上方的地表，在地面探测不到，而在远离泄漏点的地面裂缝中才能探到，此种情况需钻孔探漏。 2)管内智能爬机检测法。众所周知，爬机在管道工业中应用的范围非常大，如果配置各种传感器，就能组成智能爬机检测系统。目前利用爬机可以检测管内的压力、流量、温度以及管壁的完好程度。爬机可以分为 2 类:超声波检测器和漏磁通检测器，应用较多的是漏磁通检测器，即将爬机放入管内，它就会在流体的推动下运动到下游，同时收集有关管内流动和管壁完好程度的信息，对记录在爬机内的数据进行处理后，可以得到很多信息，同时也可以判断管道是否泄漏。
3、3)红外线成像法。红外线成像法是运用了当管道发生泄漏时，泄漏点周围土壤温度的变化。通过红外线遥感摄像装置可以记录输气管道周围的地热辐射效应，再利用光谱分析就可以检测出泄漏位置3。这种方法可以较精确地定位泄漏点，灵敏度也较高，但不适用埋设较深的管道检漏。 4)分布式光纤检漏法。此种方法是应用了光纤的干涉原理。首要做的就是在管道附近沿管道并排铺设一条光缆，也可以利用与管道同沟敷设的通讯光缆，当管道发生泄漏时，引起管道泄漏点附近的测试光纤产生应力应变，从而造成该处光波相位调制，产生相位调制的光波沿，示光纤分别向传感器的两端传播。 2 间接检测方法 (1)基于信号处理的方法。主要通过对现场传回的压力、
4、流量信号去除干扰后，采用特殊的分析手段提取信号突变位置及突变时间而实现泄漏检测及定位。此法不需要建立管道的数学模型，主要包括压力梯度法、负压波法、流量平衡法和声学方法等。 压力梯度法。如果燃气在管道中以平稳的速度流动的话，那么压力值在管道泄漏点处将导致管道沿线的压力梯度分布呈折线变化，通过在泄漏点上游和下游分别设置两个压力传感器测出它们的压力梯度，就能算出实际泄漏位置。该方法原理简单，计算量小，只要在管道两端安装压力表即可。但是该方法没有考虑温度对管道中流体的粘度、摩阻及密度等参数的影响，而实际情况下管道沿线压力分布是非线性的，因此该法定位精度较低。 负压波法。此种方法在国内的研究所或者技术人
5、员中被研究的比较多，当管道某处突然发生泄漏时，泄漏处将出现瞬态压力突降，形成一个负压波，该负压波以一定的速度向管道两端传播，根据负压波传播到上下游端压力传感器的时间差和负压波的传播速度就可以确定泄漏点的具体位置。目前研究的焦点问题是如何精确决定时间差和对传播速度公式的修正，主要研究方法有相关分析法、小波变换法、时间序列法、模式识别法和基于图象处理的方法等。但负压波法的缺点是只能检测到大的突发性的泄漏，而对缓慢发生的小泄漏则不适用。 流量平衡法。众所周知，此种方法是一种最为普遍应用的也是基本的检测方法，它也可以叫做质量分析法。它根据进出口管道流体的流量差来判断管道是否发生泄漏。这种方法简单直观、
6、易于实现，但由于流量测量受流体成分、温度以及压力等参数变化的影响较大，因此测量的准确度比较低，同时该方法需要在管线两端安装高精度的流量计，成本较高，也不能实现泄漏位置的定位。 声波法。当管道发生泄漏的时候，泄露处会产生与平常时候不同的声音，泄漏产生的噪音强度及清晰度受到管内压力、泄漏点的孔尺寸及形状、管道直径、壁厚，以及材质等因素的影响。通过安装在管道外壁的声波传感器可监测到泄漏声信号的大小和位置，无泄漏时，声波传感器获得的是背景噪声信号，有泄漏时，可探测到低频泄漏声信号，如采用两个以上的传感器，通过相关分析即可对泄漏源进行定位，其优点是检测速度快，成本低，环境适应性强，缺点是检测距离短。 （
7、2）基于模型的方法。此种方法是基于建立管道的实时动态模型上，然后利用模型对管道系统的参数进行在线估算，将估算结果按照特定的算法处理来进行泄漏故障诊断，这就是基于模型的方法的基本思想。这类方法首先需要建立管道的模型，根据建立模型的方法，可分为状态估计法、系统辨识法、实时模型法等。 基于状态估计的方法。此种方法在实施起来有一定的难度，首先要对管道内的气体流动状态进行机理建模，得到一个非线性的分布式参数系统模型，通常可以使用差分法或特征线法将其线性化;然后设计状态估计器对系统进行状态估计，估计器可以是观测器或 Kalman 滤波器。根据建立的模型的特征，又可分为不包含故障的模型法和包含故障的模型法。
8、不包含故障的模型法首先建立管道模型并设计估计器，模型中不含有泄漏的信息;当泄漏发生时模型估计值会和实际测最值产生偏差，用偏差信号来进行检测定位。包含故障的模型法建立的管道模型预先假定管道有几处指定的位置发生了泄漏，通过状态估计得到这几个预先假定的泄漏点的泄漏量估计值，运用适当的算法便可进行泄漏检测与定位。 基于系统辨识的方法。这种方法是通过描述系统在实际工作过程的数学模型，然后这种模型决定系统运行规律的物理定理，系统的数学模型中的各种方程的系数实际上就是许多物理参数的函数，当系统发生故障时，描述系统工作过程的物理规律就会发生变化。在通常情况下，这些变化表现在物理参数的变化上，物理参数的变化引起
9、数学模型方程中的系数的改变，从而影响系统的输出。 实时模型法。顾名思义，此种方法就是建立管内流体实时的动态模型，同时利用了流体的质量，动量以及能量守恒定律，此模型与实际管道同步执行，定时采集管道上的一组实际值，如管道首末端的压力和流量，运用这些测量值，由模型观测管道中流体的压力和流量值，然后将这些观测值与实测值作比较来检漏，若二者不一致，则说明管道发生泄漏。泄漏检测和定位分三步，首先根据管道人口端的压力传感器数据计算管道各处压力;然后根据管道出口端的压力传感器数据计算管道各处压力;再将计算出的两条管道压力曲线进行比较，其交点即为漏点位置。 结语 在燃气管道安全输送的过程中最大的隐患就是泄漏，如
10、何准确预防泄漏事故的发生，甚至是避免事故的发生，保证全线安全稳定运行是一个综合性课题。在保证燃气管道安全运行的同时，不要忘了采用既经济又实用的检测方法，还需要各个方面加以重视，比如管道施工，日常运行管理等等，以最大程度地减免泄漏事故的发生。 参考文献 1严铭卿，廉乐民.天然气褚配工程M.北京:中国建筑工业出版社，2005:7 2肖建兰，吕保和 气体管道泄漏模型的研究进展J煤气与热力，2006 (2):7-9 3李光海，王勇，刘时风基于声发射技术的管道泄漏检测系统J.自动化仪表，2002. 23 (5) 20-23. 4胡志新，张桂莲.利用分布式光纤传感技术检测天然气于道泄J传感器技术，2003(10):47-49;53. 5周攻，靳廿久，张的超，等.分布式光纤管道泄派检测和定位技术J石油学报，2006 (3) :121-124
