iSafe油气管道泄漏在线监测系统解决方案

iSafe油气管道泄漏在线监测系统解决方案 一、概述

1.1 国内油气管道现状

中国油气管道建设一直以突飞猛进的速度增长。新中国成立伊始，中国油气管道几乎一片空白，2004年我国油气管道总长度还不到3万千米，但截至2015年4月，油气管道总长度已达近14万公里，油气管网是能源输送的大动脉。过去10年，我国油气管网建设加速推进，覆盖全国的油气管网初步形成，东北、西北、西南和海上四大油气通道战略布局基本完成。频发的事故与不断上升的伤亡数字，也成为伴随着中国油气管道行业高速发展的阴影。2000年，中原油田输气管道发生恶性爆炸事故，造成15人死亡、56人受伤；2002年，大庆市天然气管道腐蚀穿孔，发生天然气泄漏爆炸，造成6人死亡、5人受伤；2004年，四川省泸州市发生天然气管道爆炸，5人死亡、35人受伤；2006年，四川省仁寿县富加输气站进站管道发生爆炸，造成10人死亡、3人重伤、47人轻伤。2013年11月22日青岛黄岛区，中石化输油储运公司潍坊分公司输油管线破裂后发生爆炸，造成62人遇难。多发的管道事故特别是一些重大的油气泄漏、火灾爆炸等恶性事故对人身安全、自然环境造成了巨大危害。

1.2 国家和政府的要求

自2013年底开展油气输送管道安全隐患专项排查整治以来，各地区、各有关部门和单位协同行动、共同努力，取得了积极进展，全国共排查出油气输送管道占压、安全距离不足、不满足安全要求交叉穿越等安全隐患近3万处。2014年9月，国务院安委会发布关于深入开展油气输送管道隐患整治攻坚战的通知，要求完善油气输送管道保护和安全运行等法律法规、标准规范、安全生产监管体系和应急体系建设。

1.3 系统建设目标

管道的完整性和安全运营的重要性和必要性显得尤为突出。为确保管道安全运行，消除事故隐患，保护环境，迫切需要对油气管道建设可靠的泄漏监测系统。用音波法、负压波法、质量平衡法融合一起的管道泄漏监测系统对压力管道进行泄漏监测是目前最先进、最可靠的泄漏监测技术。iSafe管道泄漏监测系统采用音波法、负压波法、质量平衡法三种方法融合的管道泄漏监测技术，能准确迅速发现泄漏并确定油气管道泄漏位置。

二、技术方案

2.1 现有管道管理及技术手段分析

国外从20世纪70年代就开始对管道泄漏检测技术进行了研究。国内管道泄漏技术的研究起步较晚，但发展很快。

目前，国内现有的泄漏检测方法从最早的人工沿管路分段巡视检漏发展到较复杂的利用计算机软件和硬件相结合的方法；从陆地管道检测技术发展到海底检测。其中，根据测量分析的媒介不同可分为直接检测法与间接检测法。直接检测法指直接用测量装置对管线周围的介质进行测量，判断有无泄漏产生。主要有直接观察法，气体法，清管器法。间接检测法是根据泄漏引起的管道流量、压力等参数及声、光、电等方面变化进行泄漏检测。主要有水压、气压检测法，质量、体积平衡法，压力点分析法，负压波检测法、音波法等。随着世界各国管道建设的快速发展，管道泄漏监测技术也伴随发展几十年。从油气管道泄漏监测的历史来看，国外早期的监测技术手段大多采用压力点分析法，负压波检测法，光学检测法，声发射技术法，动态模拟法，统计检测法等方法。

目前的泄漏监测和定位手段是多学科多技术的集成，特别是随着传感器技术、模式识别技术、通信技术、信号处理技术和模糊逻辑、神经网络、专家系统等人工智能技术等发展，为泄漏检测定位方法带来了新的活力，可对诸如流量、压力、温度、密度、粘度等管道和流体信息进行采集和处理，通过建立数学模型或通过信号处理，或通过神经网络的模式分类、或通过模糊理论对检测区域或信

号进行模糊划分，从而提取故障特征等基于知识的方法进行检测和定位。将建立管道的数学模型和某种信号处理方法相结合、将管外检测技术和管内检测技术相结合、将智能方法引入监测和定位技术实现智能检测、机器人检测和定位等作为研究方向。根据管道泄漏监测检测技术的特点，油气管道的泄漏监测技术应用以负压波法、音波法、质量平衡法为主有条件的地区，还可采用人工巡检相结合的方法。几种检漏方法配合使用，相互补充，组成可靠性和经济性均得到综合优化的检漏系统，可使管道泄漏得到很好的控制。

2.2 iSafe管道泄漏监测系统技术原理

管道泄漏是一个瞬态变化过程，泄漏瞬间将产生各种频率的声波信号。频率小于10Hz的音波信号具有频率低、波长长、穿透力强和传输衰减小的特点，适合用于管道泄漏监测。低频音波在海洋里传播数千公里的距离后仍可被有效的监测到。管道泄漏产生的音波信号在系统中显示如图1.1。

图1.1管道泄漏产生的音波信号

音波法、负压波法、质量平衡法三种方法结合的管道泄漏监测系统具有灵敏度高、误报率低、定位精度高等优点。其工作原理是：当管线发生泄漏事故时，泄漏点处产生的音波/压力波沿管道向上、下游传播，利用管段上下游安装的音波传感器阵列/压力传感器检测到音波/压力波到达的时间差和声波在管道中的传播速度，可以确定泄漏点位置。具体实现包括，传感器接收到的管内音波信号通过电缆传给ACU（Acoustic Controller Unit，声学监控终端）或压力信号传给RTU，

ACU/RTU将模拟音波信号转换为数字信号，通过时间同步、噪声抑制、干扰抵消和模拟识别等处理，判断是否出现泄漏，并确定接收到泄漏音波信号的时刻。ACU/RTU将通过网络将泄漏监测状态信息传输给泄漏监测服务器，泄漏监测服务器根据音波/压力波传播速度、管段信息及管段两端传感器接收到泄漏音波的时间差，计算泄漏位置。

2.3 管道泄漏监测系统的国内外产品对比分析

目前管道安全测漏主要的竞争对手包括，国外的如美国休斯敦声学系统公司ASI，基于次声波法的WaveAlert系统，是利用管道两端安装的次声波传感器对管道泄漏瞬间流体高速流出发出的次声波信号进行实时监测来定位泄漏发生的位置。英国壳牌公司研发的ATMOS Pine的管道泄漏检测系统是基于统计分析原理，利用SCADA系统提供的流量、压力、温度等数据，通过流量或压力变化、质量或体积平衡、动力模型和压力点分析，利用优化序列分析法来检测泄漏。澳大利亚Future Fiber Technologies公司(FFT)开发和研制的光纤管道安全防御系统(FFT Secure Pipe TM)利用油气管道同沟铺设的通讯光纤实时地采集来自管道周边10米范围内、对管道构成威胁的行为所产生的各类震动，位移，监测管道运行状况。但国外产品价格昂贵，而且本地化的技术支持和维护服务都存在很大问题。

目前国内油田长距离输油管道大都没有安装泄漏自动检测系统，主要靠人工沿管线巡视，管线运行数据靠人工读取，这种情况对管道的安全运行非常不利。我国长距离输油管道泄漏监测技术的研究从九十年代开始已有相关报道，但只是近几年才真正取得突破，在生产中发挥作用。清华大学自动化系、天津大学精密仪器学院、北京大学、西南石油大学、中国计量院等都在这一方面做过研究。国内公司有华北油田新贝达公司、北京昊科航公司、东营五色石测漏技术有限公司等。但国内研究机构和国内公司的测漏产品基本上都是采用基于压力波（负压波）法的管道泄漏监测系统或者是流量检测法。负压波系统检测灵敏度低，而且无法用于气体管道测漏。流量法系统只能初略判断是否泄漏，无法定位。此外还有一些国内公司利用光纤的震动和温度变化对管道进行预警，像中石油管道通信电力工程总公司自主研发的“光纤管道安全预警系统”，可以应用于已铺设光纤的新

管线，而对于老管线来说需要重新铺设光纤，造价昂贵。

2.4 iSafe管道泄漏监测系统的优势和特点

iSafe管道泄漏监测系统综合了音波法、负压波法、质量平衡法等多种管道泄漏监测技术的优势，进一步提高了发现油气管道泄漏的速度和对管道泄漏位置判定的准确度。iSafe管道泄漏监测综合方案发挥质量平衡法综合计算判断泄漏量的长处，通过负压波、音波法弥补质量平衡法响应时间慢、不能准确定位的缺点，提高整个系统的灵敏性、准确性、可靠性和鲁棒性。同时，通过负压波、音波法对各种检测参数进行综合判断，从而达到负压波法弥补音波法对于非常缓慢的泄漏不易检测的缺点；同时，音波法弥补负压波法瞬时泄漏不易识别和容易同其他非泄漏因素引起的压力下降相混淆的不足。最终实现泄漏监测报警系统具有响应时间短、灵敏度高（0.5%流量）、误报率低、定位准确、避免漏而不报的特点。iSafe管道泄漏监测系统的推广和应用，必将大大提高管道泄漏监测的性能和质量，为管道的安全运行提供强有力的保障。

根据国内外的实践结果，音波法融合负压波法可以监控气体管道、液体管道和多相流管道的泄漏，可用于监控地面管道、埋地管道、海底管道和各种复杂的管网系统。iSafe管道泄漏监测系统具有如下优点：

? 极小的泄漏孔径，最小可测泄漏孔径6-20毫米，具体管段参数受相应的

背景噪声、运行压力等影响；

? 最小可测泄漏率0.5~1.5%；

? 定位精度高，定位误差小于±100m；

? 非常低的误报率，正常情况下，系统误报率小于30次/年；

? 有效作用距离长，系统监控距离可达30~50公里，最长可延长到100公

里；

? 泄漏报警数据能够在泄漏检测主机上存储至少6个月；

? 系统能够对自身工作状态进行自检，能够实时将传感器、GPS等工作状

态进行显示；

? 设备稳定可靠，在国内多条管道上得到成功的应用，具备本地化的技术

支持和维护。

场安装的时候会通过3通来接入管道，一般选择管道上原来装的压力表和压力传感器位置进行改装，但是压力表和压力传感器一般是外螺纹M20×1.5,而3通螺纹是1/2NTP所以压力表和一字表之间还要再加M20×1.5转1/2NTP转接头通过3通及转接头后方可正常安装业主的仪器仪表和我们音波音波传感器，在安装音波传感器之前需要布置音波传感器的信号线，信号线走线为暗线，通过现场的地下走线管和走线槽走到我们需要的位置地面处信号线在地面处以后通过防爆软管引到音波传感器上，在用信号线连接传感器之前先用万用表测量信号线有无短路情况等，如果测试正常在信号线不接电的情况下安装传感器用凯装电缆的外铜丝接传感器壳体，铠装电缆的红线接24V正，黑接24V负，（不能接到test正负上）2个传感器安装完毕以后联通机箱内部设备，供电，并通过业主索要该站点的网络IP地址和一个正常工作的网线接口加入局域网检查通电情况下是否所有仪器正常运行，检查完成正常运行后红一联音波泄漏监测站点工程施工安装完毕。 下图（2），图（3）为传感器安装图：

图（2） 图（3）为红某项目传感器现场安装图：

图（3） 数量：

? 一般在现场2个站点之间会选择安装4传感器，分别为2个主传感器2个副

传感器这样，2个传感器的位置一般在大于10米小于50米左右。 安装位置：

需要业主配合或协调事项：

? 需要业主协助找到主副传感器安装位置；

? 需要业主协助安装三通及传感器，包括管道开关针型阀、卸下原有压力表或

变送器、安装三通、恢复安装原有压力表到三通上、安装湿传感器到三通上，检测安装是否合格；

? 需要业主协助从传感器出来的屏蔽电缆的布线、埋地等，协助屏蔽电缆如何

连接到所对应ACU所在的设备间。

? 安装现场必须遵守业主现场安全管理要求，如必须佩戴安全帽，不得使用明

火打接电话等等。

3.3.3 GPS安装 GPS天线一般安装在现场最高建筑物的屋顶，或者安装在无遮挡高处，天线应高出屋顶或地面0.5m以上。如下图（4），图（5）所示。图（5）为红河油田项目GPS安装位置：

图（4）cad示意图：

图 (4)

图（5）为红河油田项目GPS现场安装图：

图（5）GPS天线安装

? GPS信号线应外加保护套管（镀锌钢管或PVC管，通过膨胀螺栓固定

到墙体）。钢管之间采用弯头连接，连接必须可靠能防雨。与GPS天线直接相连的钢管或PVC管兼起支架作用，相连处是M25x2外螺纹。GPS天线用长0.2米和8跟1.5米的6分带管螺纹的镀锌钢管加配套对丝弯头做个GPS支架，用电锤在墙体打孔并且用膨胀螺钉固定GPS及其支架，GPS信号线通过弯头沿着镀锌钢管往下走并且引导信号线通过地下走线到达机箱处通过航空插头与避雷器连接，（避雷器通过机箱下边接地线导入大地）。 ? GPS信号线在进入ACU主机前需要接GPS避雷器，防止GPS遭到雷

击而损坏设备。

数量：

? 镀锌钢管数量一般1个GPS天线需要1-3跟1.5m长和转接头若干根据

现场环境不同数量不同。 安装位置：

? GPS需要安装在站点附近的无遮挡的空旷地点，一般情况下是安装在设

备间的墙上高处，GPS天线高处设备间外墙0.5m以上。 需要业主配合或协调事项：

? 需要业主协助设备间GPS天线的布线、埋地等。

3.3.4 泄漏监测服务器安装 泄漏监测主机由硬件和软件组成，硬件一般使用高性价比、高稳定性的PC服务器，软件是拥有自主知识产权的管道泄漏监测软件。

泄漏监测主机通常安装在控制中心、中心站场或者值班室。功率约600W，电源220V/50Hz交流电。泄漏监测主机通信网络支持需要提供一个标准网口，并分配一个固定IP。

图（6）为服务器：

和特定的尺寸范围内，能够有效监测泄漏，就需要进行实际的泄漏测试。 本项目方案中，将采用流孔板模拟泄漏的方式。管道实际泄漏时，一定会当即产生一个漏洞。采用流孔板模拟泄漏方式，就是通过安装固定在管道上的流孔板来模拟泄漏。一般地，用于泄漏测试的流孔板安装在被检测管道段的上游或者下游的端口，目的在于能够让两个监视点都能监测到一个很强的泄漏信号。测试用的引管的直径，至少应该是泄漏孔径的两倍大小。现场验收的目的在于演示一个正在运行的声波测漏系统，从而证明此系统完全能够满足技术协议书的要求。该测试过程，还能够充分证明系统可以利用最小的误报率来保证最大的测漏灵敏度。在测试过程中，过滤、极限数据以及声音传播速度参数都将设置为最佳状态，以便能够得到最好的测试效果。

为了能够准确监测系统的泄漏敏感度，最后一次泄漏测试都将用流孔板来完成。使用流孔板能够保证测试所产生的声波信号，更准确地接近模拟实际泄漏。 泄漏测试的步骤：

初始准备：讨论并明确在测试过程中需要的人员以及外围辅助设备。初步排放液体（气体）模拟泄漏：记述管道上的模拟泄漏。调整系统参数以减小误报率，收集数据来确定管道内的最佳音速(在确定泄漏位置时候使用)。

最终排放液体（气体）的模拟泄漏：

最后测试用来确认系统测漏灵敏度、泄漏点的精确定位以及系统报警反应时长。

测试准备：

1、落实模拟泄漏硬件，包括流孔板以及流孔板控制器或控制阀门。 2、落实在泄漏测试现场，相关人员之间的即时通信联络方式。

3、由卖方和卖方组织派出的专业工程师，驻于模拟泄漏测试站点，以组织指挥流孔板的操作或者球阀模拟泄漏。

4、测验过程中，要有具体的管道参数和运行参数来保证泄漏测试结果的评价。

泄漏测试程序和步骤文件，将发放给负责使用流孔板或进行球阀泄漏测试的人员。

当每一个子系统的电路连接完成时并达到测试要求条件时，卖方组织的专业

工程师将启动系统测试。

初步排放液体（气体）模拟泄漏，初步排放液体（气体）模拟泄漏可提供关于系统灵敏度和音速的信息。泄漏测试测出的音速值是最准确的音速数值，该数值将被输入系统中用来测量泄漏点位置。

每一次的泄漏测试，泄漏数据都应该由安装在最近的两个相邻的现场数据采集处理器处的笔记本计算机记载收集。这些数据将在图形过滤以及其它过滤调整时用来微调使用。

通常情况下，需要三次或者更多的泄漏测试(由现场工程师在检查完实际背景噪音后决定次数)，对测试管道段的泄漏检测以及其它过滤体系进行微调，同时确认实际管道长度和计算一个准确的泄漏位置时的音速。为了证实实际的管道长度和音速，泄漏测试引管必须安置在每一段管道段的一端，来保证对安装在管道两端的传感器之间的实际传播时间的测量。

对于在盲区段(位置测量不能确定的区段)的所有测试，有必要调整管道长度的参数使其变得更长，以此保证泄漏能够发生在被保护的管道段。此外，因为实际管道长度，音速和泄漏检测签名在测试未完成之前的不确定性，有必要启动比规定的最大可测泄漏孔径大两倍的泄漏孔径进行初始测试。可以收集到包括背景噪音和管道运行噪音在内的其他数据。经过这些微调测试后，工程师将会对泄漏检测以及其它过滤体系做必要的修改，对于音速，管道长度和每一管道段的动态门限做出必要的调整。

采用流孔板之前，习惯上通常完成快开球阀的几个测试，这是为了保证系统能够正常工作，以免浪费时间精力来安装流孔板。在安装便携式计算机和泄漏测试排放地点之间，将进行必要的声波传输。

在测试过程中，需要保证球阀全开。安装完毕而且声波测漏系统也已经稳定最少5分钟后，就可以通过尽可能快的开启球阀来完成这个模拟泄漏测试。阀门最短可以持续5秒钟的开启时间。

阀门开启时，应该同笔记本计算机定位功能结合起来确定每一个测试的检测时间。并记录下数据，重复操作。必须保证尽快开启球阀通过信号振幅，确定预期的最小孔径的敏感度。

插入比上次计算确定的孔板尺寸还要大的孔板重复进行测试。确保尽快的开

启球阀。当上述初步测试完成后，记录泄漏结果。根据现场评估结果并得到现场工程师的同意后，流孔板泄漏测试设备可用盲板来封堵。 最终排放液体（气体）模拟泄漏：

这些泄漏测试将会校验泄漏敏感度，定位准确性以及探测时间。在固定流孔板的位置卸除盲板。系统准备就绪时，使用流孔板进行模拟泄漏。记录泄漏结果。 上述验收过程，均有实时打印有关测试数据。当该测试结果符合本协议确定的技术指标时，双方代表应在打印数据的首页上签字确认。

签署验收证明书：

在验收通过后，双方代表还应现场签署《验收证明书》一式六份，该签字视为通过验收。

3.5.3质量保证、售后服务

声波测漏系统所有设备、装置的设计使用寿命为15年，并保持性能良好，一般不需要特别的维护保养。质保期为系统投用后18个月或发货后24个月，以先到日为准。

售后服务：

售后服务，分为质保期和质保期满后两个阶段。在质保期内，卖方对系统的软硬件提供全部的免费保修服务。

服务形式包括(但不限于)：

故障类硬件更换或维修、软件故障的远程诊断与排除、必要的现场故障诊断与排除、7*24全天候邮件问题解答、工作日内电话咨询、定期的电话回访等。质保期满后，卖方对硬件更换和软件故障现场处理，终身按成本价格提供服务。同时继续提供免费服务包括：邮件解答问题、工作日内电话咨询、电话方式定期 回访(每年一次)。

3.5.4文件递交

卖方将会提供关于声波测漏系统的完整文件，包括设计方案、硬件指南，包括安装图表和配线图表、系统通信方案，具体包括中心数据汇集处理器和声波测漏系统监控主机的通信，以及中心数据汇集处理器和客户端口DCS/SCADA之

间的交流界面。此文件中将会包括对于SCADA的具体描述、操作手册，包括操作屏幕和系统操作程序的图文解释，和具体的操作界面指南。

卖方应提供设备安装施工图1套。包括：各站场及阀室平面布置CAD图、各站场及阀室工艺流程图、系统安装大样图、电路及通信系统示意图图等。

3.5.5培训

在工程调试验收阶段，由卖方和用户共同商定，就项目系统的应用和维护对有关管理、技术人员进行相应的培训。主要培训内容如下：

1）iSafe管道测漏原理

2）iSafe管道测漏系统硬件结构与功能介绍 3）iSafe管道测漏系统软件结构与功能介绍 4）iSafe管道测漏系统ACU、监控主机使用操作 5）iSafe管道测漏系统维护

培训目的是为了使相关技术人员能够掌握并熟练使用iSafe管道测漏系统的原理和使用方法，日常运行和维护。

3.6 系统调试与验收

3.6.1调试概述

不同的管道工况不同，泄漏声波也不尽相同。泄漏声波受管道输送压力、输送介质、流动状态、温度等因素影响。因此在安装完成之后需要进行调试，对实际泄漏低频声波进行采样和分析，校准音速，配置系统的模型和参数，以提高系统检测灵敏度，降低误报率。

为了进行系统调试，通常采用人为放油或者放气实验模拟管道泄漏。这就是模拟泄漏实验，也称为放油或者放气实验。系统的调试验收通常通过模拟泄漏实验进行。

3.6.2出厂测试

卖方保证，所有硬件元件在出厂前均通过测试标准。测试对象包括系统的全部装置，如：ACU终端、声波传感器、泄漏监测主机。

3.6.3管道泄漏实验

管道泄漏实验需要准备可开关的阀门（球阀为佳，截止阀也可）及模拟不同泄漏孔径的流孔板，指中心带小孔的圆板。

通常选择主管道已有阀门之后安装流孔板模拟管道泄漏。阀门后方安装流孔板，打开球阀，管道内介质从流孔板流出，即可模拟管道泄漏。为测试不同泄漏率的管道泄漏，管道泄漏实验需要在放油或者放气通道安装流孔板通过设置不同流孔板可以模拟出不同孔径的泄漏。

对于原油成品油管道可以在模拟泄漏装置末端放置容器进行输送介质的回收，天然气管道一般通过排放管对空排放。

3.6.4管道泄漏实验安排

一般情况下系统调试约需多组模拟泄漏实验，每组进行10次左右管道泄漏模拟实验。每组管道泄漏实验约需要进行3天，其中现场实验进行1天，泄漏数据分析处理需要2~3天。

四、应用案例

4.1 西南管道公司兰成渝管道成都-资阳泄漏监测实验段

兰成渝管道成渝段成都-内江段共有4座站场，3座阀室，?323.9管径，采用X52级管材。干线管道的壁厚为7.1～12.7mm。站场和紧急截断阀室均有压力远传。4座站场均有超声波流量计。

表1.1 兰成渝成渝段成都-内江段站场设置情况

站场/阀室 总里程(km) 高程(m) 阀室类型 507 425.7 371.4 400 356 站场 站场 站场 间距 0 75.6 25.93 成都分输泵站 881 简阳分输站 资阳分输站 梨树湾 庙儿山下 956.6 982.53 1010.9 1011.6 紧急截断阀室 28.37 单向 0.7

石堰塘 内江分输站 1042 1067.01 410 364.3 手动 站场 30.4 25.01 本次实验段为成都-资阳段，包括站场成都泵站、简阳分输站、资阳分输站，总里程101.53km，管径323.9，采用X52级管材，管道的壁厚为7.1～12.7mm。

成都-资阳段管道的运行流量在300-540m3/h，成都-资阳段设计压力为11.2Mpa。

表1.2 成都泵站和内江泵站的泄压值

站名 成都站 内江站 进站压力（MPa） 4.2 5.2 出站压力（MPa） 11.2 9.9 根据管道的基本资料，制定iSafe音波管道泄漏监测方案如下：

表1.3 兰成渝成渝段成都-内江段设备方案表

站场/阀室 阀室类型 间距（km） iSafe设备 备注 成都分输泵站 站场 0 2通道ACU终端 成都到简阳段监测距离过长，如果中间没有监控阀室，监测性能简阳分输站 站场 75.6 2通道ACU终端 指标可能会有所下降，建议中间添加监控阀室iSafe设备 资阳分输站 站场 25.93 2通道ACU终端 系统设备安装图如下：

图4.1.1 西南管道成都-资阳段iSafe系统设备安装图

2014年11月10日~11月15日，应中石油西南管道公司邀请，我公司技术人员在成都输油站、简阳分输站、资阳分输站分别安装一套iSafe-LD100-ACU音波管道泄漏监测系统的声学监控终端，及配套的音波传感器阵列。

图4.1.2 成都站音波主传感器安装图

图4.1.3 声学监控终端现场安装图

图4.1.4 GPS天线现场安装图

图4.1.5 泄漏监测服务器现场临时安装图

图4.1.6 五家厂商监控服务器图

2014年11月19日，兰成渝输油分公司在陈家房子阀室又进行了6次放油，用以检验各测试厂家系统的性能，要求各厂家进一步对设备进行调试，并安排专人在成都输油站协助、指导设备厂家进行系统调试。我公司的测试结果如下：

1、11：21-11:26，放油瞬时流量4m3/H，瞬时流量约为管道输油量的0.8%，我公司泄漏监测系统对放油动作及时进行了报警，监测到的具体结果如下图：

2、11：36-11:41，放油瞬时流量4.1m3/H，瞬时流量约为管道输油量的0.8%，我公司泄漏监测系统对放油动作及时进行了报警，监测到的具体结果如下图：

3、11：51-11:55，放油瞬时流量2m3/H，瞬时流量约为管道输油量的0.4%，我公司泄漏监测系统对放油动作及时进行了报警，监测到的具体结果如下图：

4、12：06-12:11，放油瞬时流量2m3/H，瞬时流量约为管道输油量的0.4%，我公司泄漏监测系统对放油动作及时进行了报警，监测到的具体结果如下图：

5、12：22-12:23，成都输油站调压，管道内压力陡降，放油瞬时流量5m3/H，瞬时流量约为管道输油量的1%，我公司泄漏监测系统对放油动作及时进行了报警，监测到的具体结果如下图：

6、12：53-12:57，放油瞬时流量1m3/H，瞬时流量约为管道输油量的0.2%，我公司泄漏监测系统对放油动作及时进行了报警，监测到的具体结果如下图：

上述六次放油，我公司泄漏监测系统均对放油动作进行了报警，除泄漏监测系统自动报警外，在报警瞬间声学监控终端采集到声学传感器回传的波形数据也非常明显，通过声学波形也能判断管道有泄漏情况，具体波形图如下：

根据上图，按每次放油动作的时间顺序进行标注，并将每次放油瞬时波形进行放大后如下图：

上述数据，即为我公司11月19日放油实验的实测数据，通过测试，我们看到，我公司音波管道泄漏监测系统对6次放油均进行了报警，尤其是成都站调压及瞬时放油量为1m3/H的两次放油，除我公司成功自动报警外，其他厂家均未能监测到放油动作。

4.2 中石化红河油田油气混输管网

中石化华北分公司第一采油厂（以下简称采油厂）其油区地处甘肃山区，矿区分散，地形复杂，生产运行管理难度较大。目前，采油厂管理着600多口油水井，工区勘探开发面积2515平方公里，探明面积426.44平方公里，探明储量18005.06万吨，动用面积115.77平方公里，动用储量5726.7万吨。主要开发方式为水平井分段压裂开发。目前开井402口，日产液4800立方米，日产油1081吨，含水77.6%。目前进集输系统276口（60.5%），正在施工13口。

目前采油厂有联合站1座，转油站1座（在建1座），增压站12座（在建3座），污水处理回收站10座（在建1座），集输站2站，发油点40座，钻井

作业废水处理站1座。集输干线9条126公里，单井集输送管线276公里。注水管线55条54.6公里，共456.3公里。

为确保管道的安全运行，消除事故隐患，保护环境，完整可靠的监测系统对长输管道的在线泄漏检测和运行操作有着重要意义。

根据说明书要求，本方案将针对19条126公里集输干线设计音波泄漏检测系统。根据管道的基本资料，制定泄漏监测方案。

系统设备安装总图如下：

图4.2.1 音波管道泄漏监控系统拓扑图

本方案针对19条油气混输干线设计音波管道泄漏监测定位系统。项目完工后，系统性能为：最小可测泄漏孔径6-25毫米，定位误差小于±500m。

中石化华北分公司红河油田测试管段为油气混输管道，含气量为20%左右。含气量有较大幅度的波动。由于油气混输管道输送不稳定，噪声较大，给管道泄漏监测系统带来了极大的技术挑战。

2013年11月30日，本公司主要设备运达中石化华北分公司红河油田测试管道现场，并开始设备安装。2013年12月2日下午，完成红一联站设备安装。红一联站场设备现场安装包括主音波传感器、备用音波传感器、ACU、GPS等，如图所示：

图4.2.2 GPS天线

2013年12月3日下午，完成红一转站设备安装。经测试，红一转站设备安装正确。GPS模块能够正确授时，音波传感器能够准确获取音波数据，iSafe-ACU能够与管道泄漏监控服务器正常通信。2013年12月3日下午2点启动iSafe-ACU，红一转站开始执行管道泄漏监控。启动iSafe-ACU，执行泄漏监控。

红一转站场设备现场安装包括主音波传感器、备用音波传感器、ACU、GPS等，如图所示：

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