本發(fā)明涉及輸油管道泄漏特性研究領(lǐng)域，具體為一種輸油管道泄漏監(jiān)測裝置及檢測方法。

背景技術(shù)：

輸油管道泄漏不僅會對油氣企業(yè)帶來經(jīng)濟損失，同時也會造成管道周圍的環(huán)境污染。監(jiān)測管道泄漏信息并準確檢測管道的泄漏點位置，對管道安全運行、環(huán)境保護具有重大意義。

目前，針對輸油管道泄漏通常通過測量管內(nèi)機械波的變化特征，如劉勝等報道選擇db4～10系列小波函數(shù)作為小波變換的小波基，確定小波分解的層數(shù)為4層；采用mallat塔式算法，對原始聲音信號進行4層離散小波分解，并選擇第三尺度和第四尺度的細節(jié)信號進行小波重構(gòu)得到去噪信號；對去噪信號按照時間進行均勻分割，得到分割后的聲音信號片段；對每一個分割后的聲音片段作短時傅里葉變換，得到變換矩陣；利用變換矩陣制作聲音信號的歸一化能量圖；根據(jù)歸一化能量圖，判斷輸油管道是否發(fā)生微小泄漏(cn201611161812.x)；或者檢測沿線管外土壤的溫度情況，分析管道泄漏信息，如馬躍報道了借助cfd(computationalfluiddynamics)軟件建立土壤多孔介質(zhì)中流固耦合的相變數(shù)學模型，對埋地管道上部泄漏熱油在冬夏季不同土壤中滲透擴散時，大地溫度場的變化進行模擬分析(馬躍,王岳,史俊杰,等.熱油泄漏對土壤溫度場影響的模擬分析[j].節(jié)能技術(shù),2012,30(5):439-442.)。

然而，對于許多常溫輸油管道(如成品油管道、輕質(zhì)原油管道等)，油品溫度與周圍環(huán)境溫度基本一致，通過溫度變化難以檢測油品泄漏；而由于管道運行過程中的壓力波動，通過檢測管內(nèi)機械波的變化分析管道泄漏存在很大誤差，特別針對于小流量泄漏或者微滲漏，更難以通過管內(nèi)機械波的變化進行檢測。因此亟需一種新的適用于輸油管道泄漏特別是微滲漏的監(jiān)測、檢測方法，同時該方法也適用于熱油管道與常溫輸油管道。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種輸油管道泄漏監(jiān)測裝置及檢測方法，通過對管外油品量這一輸油管道泄漏的最直接參數(shù)的檢測，從而進一步準確測算管道的泄漏位置，該方法方便準確，其檢測參數(shù)與管道泄漏速率無關(guān)，與油品溫度無關(guān)，適用于各類輸油管道泄漏特別是微滲漏的情況。

具體的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種輸油管道泄漏監(jiān)測裝置，包括：

沿輸油管道管壁外側(cè)鋪設(shè)的電纜，所述電纜由外向內(nèi)依次包括多孔保護套、導電顆粒和并行鋪設(shè)的兩條導線，所述導線表面均包覆有油溶性絕緣材料，當管道內(nèi)油品泄漏后，油品使導線外側(cè)的油溶性絕緣材料溶解，進而改變了導線與周圍導電顆粒之間的導電性；通過檢測導線內(nèi)的電流信號，獲取油品管道的泄漏位置的定位信息；

優(yōu)選的，所述油溶性絕緣材料包括瀝青、松香樹脂、達瑪樹脂、油溶性酚醛樹脂、石油樹脂或萜烯樹脂中的一種或多種，進一步優(yōu)選的，所述油溶性絕緣材料為瀝青，所述瀝青造價低廉，具有耐水、耐乙醇和耐化學用品等特性，對酸堿有良好的化學穩(wěn)定性，因此可以在土壤-水環(huán)境體系下保持良好的完整性，而當接觸石油等烴類化合物時，能夠迅速被溶解，從而暴露內(nèi)部的導線；

優(yōu)選的，所述導電顆粒包括金屬材料導電顆粒、合金材料導電顆粒及無機非金屬材料導電顆粒，進一步優(yōu)選的，所述導電顆粒包括銅顆粒、鋁顆粒、鎂顆粒、鋅顆粒、鐵顆粒、黃銅顆粒、鎳鉻合金顆粒、石墨顆粒、碳纖維顆粒，更進一步優(yōu)選的，所述導電顆粒為鎳鉻合金顆粒，所述顆粒粒徑不小于多孔保護套孔隙的孔徑，優(yōu)選選取為4～6mm，盡管鎳鉻合金導電性弱于銅、鋁、鎂等純金屬，但是由于其造價低廉、同時具有強抗腐蝕性，因此非常適合作為導電顆粒。

優(yōu)選的，所述輸油管道泄漏監(jiān)測裝置還包括設(shè)置于兩條導線之間的歐姆表和常閉開關(guān)，所述歐姆表和常閉開關(guān)串聯(lián)連接，常閉開關(guān)長期閉合，通過歐姆表測試的電阻值判斷管道是否存在泄漏，當電阻值顯著下降則說明導線外側(cè)的油溶性絕緣材料受溶解破壞，有油品泄漏風險；

優(yōu)選的，所述輸油管道泄漏監(jiān)測裝置還包括信號發(fā)生器、示波器與高通濾波器和常開開關(guān)，從所述信號發(fā)生器的一個信號通道接出兩條信號線，一條信號線與示波器的某一信號接收通道連接，另一條信號線與常閉開關(guān)與導線連接處的端點連接，所述常開開關(guān)置于兩條信號線中的任意一條上；所述歐姆表與導線連接處的端點經(jīng)過高通濾波器后與示波器的另一信號接收通道連接；高通濾波器可以有效過濾管道沿線的低頻雜散電流與直流信號，通過信號發(fā)生器發(fā)射高頻交流信號，通過示波器分別讀取一條導線與歐姆表的連接端點位置處的交流信號以及另一條導線與開關(guān)的端點位置處的交流信號，根據(jù)兩端點位置處的交流信號時間差，實現(xiàn)泄漏位置的定位；

優(yōu)選的，所述輸油管道泄漏監(jiān)測裝置由沿輸油管道管壁外側(cè)鋪設(shè)的電纜、歐姆表、常閉開關(guān)、信號發(fā)生器、示波器、高通濾波器和常開開關(guān)組成；

其中，所述電纜由外向內(nèi)依次包括多孔保護套、導電顆粒和并行鋪設(shè)的兩條導線，所述導線表面均包覆有瀝青，所述導電顆粒為石墨或鎳鉻合金顆粒，所述顆粒粒徑為4～6mm；

所述歐姆表和常閉開關(guān)設(shè)置于兩條導線之間，所述歐姆表和常閉開關(guān)串聯(lián)連接，常閉開關(guān)長期閉合；

所述信號發(fā)生器的一個信號通道接出兩條信號線，一條信號線與示波器的某一信號接收通道連接，另一條信號線與常閉開關(guān)與導線連接處的端點連接，所述常開開關(guān)置于兩條信號線中的任意一條上，所述常開開關(guān)長期打開；所述歐姆表與導線連接處的端點經(jīng)過高通濾波器后與示波器的另一信號接收通道連接。

本發(fā)明還公開了上述輸油管道泄漏監(jiān)測裝置用于輸油管道泄漏的檢測方法，沿輸油管道管壁外側(cè)鋪設(shè)電纜，所述電纜由外向內(nèi)依次包括多孔保護套、導電顆粒和并行鋪設(shè)的兩條導線，所述導線表面均包覆有油溶性絕緣材料，當管道內(nèi)油品泄漏后，油品使導線外側(cè)的油溶性絕緣材料溶解，進而改變了導線與周圍導電顆粒之間的導電性；檢測導線內(nèi)的電流信號，獲取油品管道的泄漏位置的定位信息。

優(yōu)選的，所述檢測方法包括：

(1)沿輸油管道管壁外側(cè)鋪設(shè)電纜，所述電纜由外向內(nèi)依次包括多孔保護套、導電顆粒和并行鋪設(shè)的兩條導線，所述導線表面均包覆有油溶性絕緣材料；

(2)油品泄漏后，油品經(jīng)多孔保護套孔隙進入電纜內(nèi)部并溶解導線外部包覆的油溶性絕緣材料，兩條導線連通，與兩條導線串聯(lián)連接的歐姆表顯示的電阻值r驟降，則管道可能發(fā)生了油品泄漏；

(3)打開常閉開關(guān)，并閉合常開開關(guān)，則此時信號發(fā)生器、示波器與高通濾波器連入電路，高通濾波器過濾管道沿線的低頻雜散電流與直流信號，通過信號發(fā)生器發(fā)射高頻交流信號，通過示波器分別讀取一條導線與歐姆表的連接端點位置處的交流信號以及另一條導線與開關(guān)的端點位置處的交流信號，根據(jù)兩端點位置處的交流信號時間差，準確判定泄漏位置；

優(yōu)選的，所述油溶性絕緣材料包括瀝青、松香樹脂、達瑪樹脂、油溶性酚醛樹脂、石油樹脂或萜烯樹脂中的一種或多種，進一步優(yōu)選的，所述油溶性絕緣材料為瀝青，所述瀝青造價低廉，具有耐水、耐乙醇和耐化學用品等特性，對酸堿有良好的化學穩(wěn)定性，因此可以在土壤-水環(huán)境體系下保持良好的完整性，而當接觸石油等烴類化合物時，能夠迅速被溶解，從而暴露內(nèi)部的導線；

優(yōu)選的，所述導電顆粒包括金屬材料導電顆粒、合金材料導電顆粒及無機非金屬材料導電顆粒，進一步優(yōu)選的，所述導電顆粒包括銅顆粒、鋁顆粒、鎂顆粒、鋅顆粒、鐵顆粒、黃銅顆粒、鎳鉻合金顆粒、石墨顆粒、碳纖維顆粒，更進一步優(yōu)選的，所述導電顆粒為鎳鉻合金顆粒，所述顆粒粒徑為4～6mm，盡管鎳鉻合金導電性弱于銅、鋁等純金屬，但是由于其造價低廉、同時具有強抗腐蝕性，因此優(yōu)選其作為導電顆粒材料；

本發(fā)明還公開了上述監(jiān)測裝置和/或檢測方法在輸油管道油品泄漏檢測中的應用。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明提出沿線鋪設(shè)電纜設(shè)計，特別在電纜中設(shè)置兩條導線，每條導線外均采用油溶性絕緣材料密封；油溶性絕緣材料不溶于水，因此可以在土壤-水環(huán)境體系下保持良好的完整性；兩條導線外有多孔保護套，既可以約束導電顆粒，同時保證泄漏油品及時滲入到油溶性絕緣材料周圍；而通過在油溶性絕緣材料外側(cè)填充導電顆粒的設(shè)計，使得油溶性絕緣材料被油品溶解后，導電顆粒更容易與導線表面接觸，更容易實現(xiàn)兩條導線之間的聯(lián)通，從而提高泄漏檢測的靈敏度；同時，采用信號發(fā)生器、示波器與高通濾波器，通過導線端點交流信號相位差實現(xiàn)泄漏點的定位，可以提高泄漏位置判斷的精度。

總之，本發(fā)明直接通過對管外油品量這一輸油管道泄漏的最直接參數(shù)的檢測，從而進一步準確測算管道的泄漏位置，方法簡單有效，經(jīng)久耐用，無需大型設(shè)備，制備成本低廉，同時能夠有效降低誤報警現(xiàn)象發(fā)生，提高工作效率，實時性強。

附圖說明

圖1為電纜橫截面示意圖；

圖2為測試線路原理示意圖；

圖3為泄漏點兩導線連通后的電路示意圖；

圖中，1-導電顆粒，2-導線，3-油溶性絕緣材料，4-多孔保護套，5-示波器，6-信號發(fā)生器，7-歐姆表，8-常閉開關(guān)與一條導線的連接端點，9-歐姆表與另一條導線的連接端點，10-常閉開關(guān)，11-常開開關(guān)，12-高通濾波器，13-油品泄漏點。

具體實施方式

應該指出，以下詳細說明都是例示性的，旨在對本申請?zhí)峁┻M一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學術(shù)語具有與本申請所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復數(shù)形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用術(shù)語“包含”或“包括”時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件或它們的組合。

正如背景資料所介紹，亟需一種新的適用于輸油管道泄漏特別是微滲漏的監(jiān)測、檢測方法，同時該方法也適用于熱油管道與常溫輸油管道；

基于此，本發(fā)明的一種具體實施方式中，提供一種輸油管道泄漏監(jiān)測裝置，包括：

沿輸油管道管壁外側(cè)鋪設(shè)的電纜，所述電纜由外向內(nèi)依次包括多孔保護套、導電顆粒和并行鋪設(shè)的兩條導線，所述導線表面均包覆有油溶性絕緣材料，當管道內(nèi)油品泄漏后，油品使導線外側(cè)的油溶性絕緣材料溶解，進而改變了導線與周圍導電顆粒之間的導電性；通過檢測導線內(nèi)的電流信號，獲取油品管道的泄漏位置的定位信息；

其中，所述油溶性絕緣材料包括瀝青、松香樹脂、達瑪樹脂、油溶性酚醛樹脂、石油樹脂或萜烯樹脂中的一種或多種，優(yōu)選的，所述油溶性絕緣材料為瀝青，所述瀝青造價低廉，具有耐水、耐乙醇和耐化學用品等特性，對酸堿有良好的化學穩(wěn)定性，因此可以在土壤-水環(huán)境體系下保持良好的完整性，而當接觸石油等烴類化合物時，能夠迅速被溶解，從而暴露內(nèi)部的導線；

所述導電顆粒包括金屬材料導電顆粒、合金材料導電顆粒及無機非金屬材料導電顆粒，進一步優(yōu)選的，所述導電顆粒包括銅顆粒、鋁顆粒、鎂顆粒、鋅顆粒、鐵顆粒、黃銅顆粒、鎳鉻合金顆粒、石墨顆粒、碳纖維顆粒，優(yōu)選的，所述導電顆粒為石墨顆粒，所述顆粒粒徑不小于多孔保護套孔隙孔徑，粒徑優(yōu)選為4～6mm，盡管鎳鉻合金導電性弱于銅、鋁等純金屬，但是由于其造價低廉、同時具有強抗腐蝕性，因此優(yōu)選其作為導電顆粒材料。

本發(fā)明的又一具體實施方式中，所述輸油管道泄漏監(jiān)測裝置還包括設(shè)置于兩條導線之間的歐姆表和常閉開關(guān)，所述歐姆表和常閉開關(guān)串聯(lián)連接，常閉開關(guān)長期閉合，通過歐姆表測試的電阻值判斷管道是否存在泄漏，當電阻值顯著下降則說明導線外側(cè)的油溶性絕緣材料受溶解破壞，有油品泄漏風險；

本發(fā)明的又一具體實施方式中，所述輸油管道泄漏監(jiān)測裝置還包括信號發(fā)生器、示波器與高通濾波器和常開開關(guān)，從所述信號發(fā)生器的一個信號通道接出兩條信號線，一條信號線與示波器的某一信號接收通道連接，另一條信號線與常閉開關(guān)與導線連接處的端點連接，所述常開開關(guān)置于兩條信號線中的任意一條上；所述歐姆表與導線連接處的端點經(jīng)過高通濾波器后與示波器的另一信號接收通道連接；高通濾波器可以有效過濾管道沿線的低頻雜散電流與直流信號，通過信號發(fā)生器發(fā)射高頻交流信號，通過示波器分別讀取一條導線與歐姆表的連接端點位置處的交流信號以及另一條導線與開關(guān)的端點位置處的交流信號，根據(jù)兩端點位置處的交流信號時間差，實現(xiàn)泄漏位置的定位；

本發(fā)明的又一具體實施方式中，所述輸油管道泄漏監(jiān)測裝置由沿輸油管道管壁外側(cè)鋪設(shè)的電纜、歐姆表、常閉開關(guān)、信號發(fā)生器、示波器、高通濾波器和常開開關(guān)組成；

其中，所述電纜由外向內(nèi)依次包括多孔保護套、導電顆粒和并行鋪設(shè)的兩條導線，所述導線表面均包覆有油溶性絕緣材料(瀝青)，所述導電顆粒為鎳鉻合金顆粒，所述顆粒粒徑為4～6mm；

所述歐姆表和常閉開關(guān)設(shè)置于兩條導線之間，所述歐姆表和常閉開關(guān)串聯(lián)連接，常閉開關(guān)長期閉合；

所述信號發(fā)生器的一個信號通道接出兩條信號線，一條信號線與示波器的某一信號接收通道連接，另一條信號線與常閉開關(guān)與導線連接處的端點連接，所述常開開關(guān)置于兩條信號線中的任意一條上，所述常開開關(guān)長期打開；所述歐姆表與導線連接處的端點經(jīng)過高通濾波器后與示波器的另一信號接收通道連接。

本發(fā)明的又一具體實施方式中，公開了上述輸油管道泄漏監(jiān)測裝置用于輸油管道泄漏的檢測方法，沿輸油管道管壁外側(cè)鋪設(shè)電纜，所述電纜由外向內(nèi)依次包括多孔保護套、導電顆粒和并行鋪設(shè)的兩條導線，所述導線表面均包覆有油溶性絕緣材料，當管道內(nèi)油品泄漏后，油品使導線外側(cè)的油溶性絕緣材料溶解，進而改變了導線與周圍導電顆粒之間的導電性；檢測導線內(nèi)的電流信號，獲取油品管道的泄漏位置的定位信息。

本發(fā)明的又一具體實施方式中，公開了所述檢測方法包括：

(1)沿輸油管道管壁外側(cè)鋪設(shè)電纜，所述電纜由外向內(nèi)依次包括多孔保護套、導電顆粒和并行鋪設(shè)的兩條導線，所述導線表面均包覆有油溶性絕緣材料；

(2)油品泄漏后，油品經(jīng)多孔保護套孔隙進入電纜內(nèi)部并溶解導線外部包覆的油溶性絕緣材料，兩條導線連通，與兩條導線串聯(lián)連接的歐姆表顯示的電阻值r驟降，則管道可能發(fā)生了油品泄漏；

(3)打開常閉開關(guān)，并閉合常開開關(guān)，則此時信號發(fā)生器、示波器與高通濾波器連入電路，高通濾波器過濾管道沿線的低頻雜散電流與直流信號，通過信號發(fā)生器發(fā)射高頻交流信號，通過示波器分別讀取一條導線與歐姆表的連接端點位置處的交流信號以及另一條導線與開關(guān)的端點位置處的交流信號，根據(jù)兩端點位置處的交流信號時間差，準確判定泄漏位置；

其中，所述油溶性絕緣材料包括瀝青、松香樹脂、達瑪樹脂、油溶性酚醛樹脂、石油樹脂或萜烯樹脂中的一種或多種，進一步優(yōu)選的，所述油溶性絕緣材料為瀝青，所述瀝青造價低廉，具有耐水、耐乙醇和耐化學用品等特性，對酸堿有良好的化學穩(wěn)定性，因此可以在土壤-水環(huán)境體系下保持良好的完整性，而當接觸石油等烴類化合物時，能夠迅速被溶解，從而暴露內(nèi)部的導線；

所述導電顆粒包括金屬材料導電顆粒、合金材料導電顆粒及無機非金屬材料導電顆粒，優(yōu)選的，所述導電顆粒包括銅顆粒、鋁顆粒、鎂顆粒、鋅顆粒、鐵顆粒、黃銅顆粒、鎳鉻合金顆粒、石墨顆粒、碳纖維顆粒，進一步優(yōu)選的，所述導電顆粒為鎳鉻合金顆粒，所述顆粒粒徑為4～6mm，盡管鎳鉻合金導電性弱于銅、鋁等純金屬，但是由于其造價低廉、同時具有強抗腐蝕性，因此優(yōu)選其作為導電顆粒材料；

本發(fā)明的又一具體實施方式中，公開了上述監(jiān)測裝置和/或檢測方法在輸油管道油品泄漏檢測中的應用。

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步的說明。

實施例

電纜橫截面如圖1所示，本發(fā)明采用沿輸油管道管壁外側(cè)鋪設(shè)電纜，電纜內(nèi)部由兩條導線并行敷設(shè)，每條導線外包裹有油溶性絕緣材料(3)，雙導線外有多孔保護套(4)保護；多孔保護套(4)內(nèi)剩余空間充滿導電顆粒(1)；

兩條導線之間設(shè)有歐姆表(7)、信號發(fā)生器(6)與示波器(5)。具體連接方式如圖2所示，歐姆表(7)與常閉開關(guān)(10)串聯(lián)，并連接兩條導線的同一側(cè)端點(8)與(9)。從信號發(fā)生器(6)一個信號通道接出兩條信號線，分別連接示波器(5)的某一通道與導線端點(8)，同時導線端點(9)與示波器(5)的另一信號接收通道連接；

當導線(2)外側(cè)油溶性絕緣材料(3)完好無損時，兩條導線之間不連通，歐姆表(7)顯示的電阻值r趨于無窮大。當歐姆表(7)顯示的電阻值r驟降時，意味著兩條導線之間已經(jīng)連通，導線(2)外側(cè)的油溶性絕緣材料(3)發(fā)生溶解破壞，此時管道可能發(fā)生了油品泄漏；

當歐姆表(7)顯示的電阻值r驟降后，意味著泄漏點附近導線連通。此時，斷開常開開關(guān)(10)，接通開關(guān)(11)，此時的電路原理圖如圖3所示；

調(diào)節(jié)信號發(fā)生器(6)發(fā)出的交流信號頻率，通過示波器(5)兩通道接受的信號，準確讀取導線端點(8)與導線端點(9)之間的交流信號時間差t。交流電信號傳播速度c與交流信號時間差t的乘積即是兩信號傳播的距離之差l。

也就是說，交流電信號經(jīng)過導線端點(8)傳播至泄漏點(13)，并從泄漏點(13)進入另外一根導線，進一步傳播至導線端點(9)所經(jīng)過的距離l＝ct。其中，t為示波器(5)讀取的導線端點(8)與導線端點(9)之間的交流信號時間差，單位為s；c為對應交流信號頻率條件下的交流信號傳播速度，單位為m/s。泄漏點(13)距離導線端點(8)與(9)的距離即為l/2。

對于某一輸油管道，假設(shè)管道長度為30km，若泄漏點距離測試點恰好為30km，則交流電信號傳播的距離為60km。當交流信號的波長λ＝60km時，導線端點(8)與(9)位置處的交流信號曲線恰好重合，且相差一個周期。根據(jù)交流電信號速度為3×10⁸m/s，計算對應的交流信號頻率為5000hz。測量距離越短，使(8)與(9)位置處的交流信號曲線恰相差一個周期所對應的交流電信號頻率越高。而通常情況下，輸油管線周圍的雜散電流頻率遠低于5000hz，所以，高通濾波器(12)可以有效過濾雜散電流對測試結(jié)果的影響。

以上所述僅為本申請的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本申請，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本申請可以有各種更改和變化。凡在本申請的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本申請的保護范圍之內(nèi)。