專利名稱:一種天然氣管道泄漏檢測(cè)傳感器間隔測(cè)定方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明是一種天然氣管道泄漏檢測(cè)傳感器間隔測(cè)定方法。涉及機(jī)械振動(dòng)的測(cè)量、沖擊的測(cè)量和管道系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
目前,世界上建成的管道總長(zhǎng)達(dá)到250萬公里,已經(jīng)超過鐵路總里程成為世界能源主要運(yùn)輸方式,發(fā)達(dá)國(guó)家和中東產(chǎn)油區(qū)的油品輸運(yùn)已全部實(shí)現(xiàn)管道化。我國(guó)管道在近年也得到了較快發(fā)展,總長(zhǎng)也超過7萬公里,已初步形成橫跨東西、縱貫?zāi)媳?、覆蓋全國(guó)、連通海外的能源管網(wǎng)大格局,管道運(yùn)輸成為油氣等戰(zhàn)略能源的調(diào)配輸送的主要方式。管道由于跨越地域廣,受自然災(zāi)害、第三方施工破壞等原因,導(dǎo)致了較多的管道泄漏事故發(fā)生。國(guó)外管道安全情況也非常不容樂觀,美國(guó)2010年9月9日圣布魯諾市發(fā)生天然氣管道大爆炸,爆炸在路面造成一個(gè)長(zhǎng)51米、寬9米的大坑。一段長(zhǎng)約8米、直徑76厘米的管道被炸上天,飛出大約30米遠(yuǎn),并引發(fā)大范圍火災(zāi),導(dǎo)致4人死亡,3人失蹤,至少52人受傷,過火面積4公頃,數(shù)十樁房屋被燒毀。近年來人們安全、環(huán)保意識(shí)顯著提升,作為高危行業(yè)的管道輸運(yùn)安全問題也得到越來越多的重視。目前成熟的技術(shù)中對(duì)于天然氣管道泄漏監(jiān)測(cè)只有聲波監(jiān)測(cè)法較為有效,但為了提高對(duì)泄漏監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)性和漏點(diǎn)定位的準(zhǔn)確性,必須在管線上加大傳感器的布設(shè)密度,同時(shí)增加相應(yīng)的供電、通信設(shè)備,造成系統(tǒng)成本以及安裝維護(hù)費(fèi)用高昂。隨著傳感技術(shù)的發(fā)展國(guó)外如美國(guó)CS1、ATM0S1、歐洲TER等公司開展了 SCADA泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究,Sensornet公司也開發(fā)了基于分布式光纖溫度傳感器的泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng),部分產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)也申請(qǐng)了專利保護(hù);國(guó)內(nèi)天津大學(xué)、清華大學(xué)、中國(guó)人民解放軍后勤工程學(xué)院等單位也對(duì)管道的泄漏監(jiān)測(cè)方法做了深入研究。專利CN200410020046. 6公開了一種基于干涉原理的分布式光纖油氣管道泄漏監(jiān)測(cè)方法及監(jiān)測(cè)裝置。該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)要求在管道附近沿管道并排鋪設(shè)一根光纜,利用光纜中的光纖組成一個(gè)光纖微振動(dòng)傳感器。專利CN200620119429、CN200610113044. O均為基于Sagnac光纖干涉儀的管道泄漏監(jiān)測(cè)裝置,專利CN200610072879. 6是一種基于分布式光纖聲學(xué)傳感技術(shù)的管道泄漏監(jiān)測(cè)裝置及方法?!秱鞲衅髋c微系統(tǒng)》第26卷第7期的“基于分布式光纖傳感器的輸氣管道泄漏檢測(cè)方法”公開了一種基于分布式光纖傳感器的輸氣管道泄漏檢測(cè)裝置和方法,它是在具有一定間隔的管道本體上安裝光纖傳感器,連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)沿管道本體傳播的振動(dòng)波信號(hào),對(duì)采集的振動(dòng)波信號(hào)進(jìn)行分析處理,包括類型識(shí)別和振動(dòng)源定位,其中類型識(shí)別為通過對(duì)振動(dòng)波特征的提取分析判別其是否屬于泄漏類型,同時(shí)根據(jù)振動(dòng)波傳播到相鄰幾個(gè)光纖傳感器的時(shí)間延遲結(jié)合振動(dòng)波在管道本體上的傳播速度確定振動(dòng)波源所在的位置,傳感器輸出的光強(qiáng)信號(hào)經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后實(shí)現(xiàn)泄漏點(diǎn)的位置的確定。CN1837674A公開了一種基于分布式光纖聲學(xué)傳感技術(shù)的管道泄漏檢測(cè)裝置及方法。
US2006/0225507A1公開了一種基于分布式光纖傳感器的管道泄漏檢測(cè)裝置及方法。上述技術(shù)均屬于分布式光纖傳感監(jiān)測(cè)方法。但該類技術(shù)監(jiān)測(cè)泄漏時(shí)受到管道周圍所發(fā)生的干擾事件的影響,具有很高的系統(tǒng)虛警率,抗干擾能力較差。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是發(fā)明一種靈敏度和準(zhǔn)確度高、虛警率低、不易受環(huán)境因素影響的一種天然氣管道泄漏檢測(cè)傳感器間隔測(cè)定方法。
鑒于上述幾類泄漏檢測(cè)、監(jiān)測(cè)技術(shù)存在的靈敏度低、虛警率高、易受環(huán)境因素影響等問題,基于準(zhǔn)分布式光纖干涉?zhèn)鞲屑夹g(shù)的天然氣管道泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用高靈敏度傳感器并結(jié)合泄漏事件的時(shí)域、頻域特征有針對(duì)性的進(jìn)行了克服。具有較高泄漏振動(dòng)傳感靈敏度的天然氣管道泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是通過增加干涉儀兩傳感臂的長(zhǎng)度和空間距離從而實(shí)現(xiàn)了干涉儀對(duì)振動(dòng)信號(hào)的感應(yīng)靈敏度的提高,在對(duì)環(huán)境隨機(jī)振動(dòng)干擾的抑制方面采用了泄漏信號(hào)的智能識(shí)別技術(shù),有效區(qū)分了隨機(jī)偶發(fā)振動(dòng)和突發(fā)性、持續(xù)性泄漏信號(hào),并且結(jié)合相鄰的多個(gè)傳感器同時(shí)獲取的泄漏信號(hào)時(shí)延,更加準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)了泄漏點(diǎn)的定位。本發(fā)明是基于光纖傳感的天然氣管道泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(見
圖1)來測(cè)定的。即在管道本體上每隔一定距離安裝一個(gè)光纖傳感器,多個(gè)光纖傳感器構(gòu)成一個(gè)光纖傳感器組,每個(gè)光纖傳感器組用一根光纖接到接收端的光源和光電探測(cè)器,光電探測(cè)器輸出接包括泄漏信號(hào)識(shí)別和事件定位功能的信號(hào)采集與處理模塊,所述信號(hào)采集與處理模塊包括信號(hào)調(diào)理、信號(hào)采集、處理單元、終端顯示和外部接口 ;接光電探測(cè)器輸出的信號(hào)調(diào)理輸出依次串接、信號(hào)采集和處理單元,處理單元輸出有終端顯示和外部接口。信號(hào)采集與處理模塊輸出接微機(jī)。經(jīng)信號(hào)采集與處理模塊的處理,基于頻分復(fù)用方式混合的傳感器組信號(hào)實(shí)現(xiàn)了傳感器組內(nèi)各傳感器的解復(fù)用,獲得原始泄漏振動(dòng)波信號(hào)。管道泄漏傳感器間隔測(cè)定方法是在與現(xiàn)場(chǎng)相同環(huán)境下的埋設(shè)管道中采用相同的模擬泄漏信號(hào)生成方式測(cè)定的,即在安裝傳感器的位置模擬泄漏信號(hào)進(jìn)行時(shí)延估計(jì),結(jié)合泄漏振動(dòng)波信號(hào)傳播速度實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器間隔即兩傳感器之間管道長(zhǎng)度測(cè)定。當(dāng)泄漏發(fā)生時(shí),泄漏激發(fā)管道產(chǎn)生振動(dòng)波,振動(dòng)波以速度V沿管道傳播,其中兩個(gè)相鄰的傳感器間隔為設(shè)定值L,設(shè)信號(hào)傳播至傳感器η的時(shí)間為tn,傳播至傳感器η+1的時(shí)間為tn+1,信號(hào)傳播至傳感器η-l的時(shí)間為V1,傳播至傳感器η+2的時(shí)間為tn+2,有下式成立
權(quán)利要求
1.一種天然氣管道泄漏檢測(cè)傳感器間隔測(cè)定方法,其特征在于它是基于光纖傳感的天然氣管道泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來測(cè)定的;即在管道本體上每隔一定距離安裝一個(gè)光纖傳感器,多個(gè)光纖傳感器構(gòu)成一個(gè)光纖傳感器組,每個(gè)光纖傳感器組用一根光纖接到接收端的光源和光電探測(cè)器,光電探測(cè)器輸出接包括泄漏信號(hào)識(shí)別和事件定位功能的信號(hào)采集與處理模塊,所述信號(hào)采集與處理模塊包括信號(hào)調(diào)理、信號(hào)采集、處理單元、終端顯示和外部接口 ;接光電探測(cè)器輸出的信號(hào)調(diào)理輸出依次串接、信號(hào)采集和處理單元,處理單元輸出有終端顯示和外部接口 ;信號(hào)采集與處理模塊輸出接微機(jī);經(jīng)信號(hào)采集與處理模塊的處理,基于頻分復(fù)用方式混合的傳感器組信號(hào)實(shí)現(xiàn)了傳感器組內(nèi)各傳感器的解復(fù)用,獲得原始泄漏振動(dòng)波信號(hào);在安裝傳感器的位置模擬泄漏信號(hào)進(jìn)行時(shí)延估計(jì),結(jié)合泄漏振動(dòng)波信號(hào)傳播速度實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器間隔即兩傳感器之間管道長(zhǎng)度測(cè)定; 當(dāng)泄漏發(fā)生時(shí),泄漏激發(fā)管道產(chǎn)生振動(dòng)波,振動(dòng)波以速度V沿管道傳播,其中兩個(gè)相鄰的傳感器間隔為設(shè)定值L,設(shè)信號(hào)傳播至傳感器η的時(shí)間為tn,傳播至傳感器η+1的時(shí)間為tn+1,信號(hào)傳播至傳感器η-l的時(shí)間為tn_i,傳播至傳感器η+2的時(shí)間為tn+2,有下式成立
全文摘要
本發(fā)明是一種天然氣管道泄漏檢測(cè)傳感器間隔測(cè)定方法。涉及機(jī)械振動(dòng)的測(cè)量、沖擊的測(cè)量和管道系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。該方法是基于光纖傳感的天然氣管道泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來測(cè)定的;在安裝傳感器的位置模擬泄漏信號(hào)并對(duì)信號(hào)傳播的時(shí)間估計(jì),結(jié)合泄漏振動(dòng)波信號(hào)傳播速度實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器間隔即兩傳感器之間管道長(zhǎng)度測(cè)定。本發(fā)明使管道泄漏檢測(cè)傳感器間隔的測(cè)定準(zhǔn)確度高。
文檔編號(hào)F17D5/02GK102997056SQ20111027244
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2011年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月14日
發(fā)明者張金權(quán), 王小軍, 李 東, 焦書浩, 侯志相, 王飛, 方德學(xué), 閆會(huì)朋, 張俊楊, 徐偉瑞 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司, 中國(guó)石油天然氣管道局