長輸油氣管道檢測技術(shù)研究

張威

長沙輸油氣分公司 湖南 長沙 410013

管道運輸是我國現(xiàn)代化運輸行業(yè)發(fā)展過程中非常特殊的一種運輸形式，在工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。但是管道泄漏也是管道運輸過程中經(jīng)常遇到的問題。一旦在管道運輸過程中出現(xiàn)管道泄漏問題，不僅會造成資源的浪費，還會引起嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。所以如何做好長輸油氣管道的檢測受到業(yè)內(nèi)人士的高度關(guān)注。

1 聲波、負(fù)壓波、應(yīng)力波檢測技術(shù)

1.1 聲波檢測法

如果長輸油氣管道出現(xiàn)泄漏問題，泄漏點出就會發(fā)出噪音。而噪音的聲波就會被提前設(shè)置好的傳感器所接收。這樣一來，就可以對管道的泄漏點位置進(jìn)行準(zhǔn)確的定位。傳統(tǒng)的聲波檢測技術(shù)，成分非常高。因為其主要是通過離散型傳感器來進(jìn)行聲波的接收，即按照一定的距離間隔，將大量的傳感器沿著管道的走向進(jìn)行布置。近幾年來，在光纖傳感技術(shù)的不斷發(fā)展中，連續(xù)型光纖傳感器被研發(fā)出來，并被應(yīng)用到了管道泄漏噪聲檢測當(dāng)中。而一根光纖的檢測距離在60km以上。也就是說，一根光纖就可以取代大量的傳統(tǒng)傳感器，檢測成本大大降低。與此同時，與傳統(tǒng)傳感器相比，連續(xù)型光纖傳感器的檢測能力還有了明顯的提升。

1.2 負(fù)壓波檢測法

如果長輸油氣管道出現(xiàn)突然泄漏的問題，那么泄漏部位就會瞬間形成向上游傳播的減壓波或者向下游傳播的減壓波，這被人們叫作負(fù)壓波。利用這一原理，將壓力傳感器設(shè)置到管道兩端，那么在管道出現(xiàn)泄漏問題時就可以快速判斷出管道出現(xiàn)了泄漏問題，并對泄漏位置進(jìn)行準(zhǔn)確的定位。在應(yīng)用負(fù)壓波檢測法的時候，需要對正常操作的負(fù)壓波與泄漏問題形成的負(fù)壓波進(jìn)行有效的區(qū)分。例如，可以將兩個傳感器分別設(shè)置到管道兩端，然后再借助硬件電路延時的原理，濾除操作站方向傳來的負(fù)壓波。

1.3 應(yīng)力波檢測法

如果長輸油氣管道出現(xiàn)流體泄漏問題，那么實測管道應(yīng)力波信號功率譜就會出現(xiàn)明顯的變化。對這一變化進(jìn)行分析，就可以對管道泄漏問題進(jìn)行有效的判斷。但是，管道應(yīng)力波的傳播卻容易受到多種因素的影響，所以在管道振動的描述方面具有一定的難度[1]。

2 地面間接檢測技術(shù)

2.1 熱紅外成像

在正式開始管道運輸之前，對原有進(jìn)行加熱處理，可以有效降低原油的黏性。如果長輸油氣管道出現(xiàn)泄漏問題，那么泄漏的原油就會滲入到周圍的土壤當(dāng)中，提高土壤的溫度。所以利用紅外輻射的不同來感知土壤溫度的變化，也可以對管道泄漏問題進(jìn)行有效的檢測。在利用熱紅外成像技術(shù)進(jìn)行檢測的時候，需要先在計算機(jī)中如實記錄管道周圍土壤的正常溫度分布，然后再通過直升機(jī)在空中飛行的方式對管道周圍土壤的溫度進(jìn)行實時的采集，通過采集到的溫度與之前記錄的正常溫度進(jìn)行對比，就可以對管道泄漏問題進(jìn)行有效的檢測。但是，熱紅外成像技術(shù)的應(yīng)用也有明顯的缺點，即管道的埋設(shè)深度不能太深。例如，如果直升機(jī)的飛行高度為300m，那么為了保證采集溫度的有效性，管道的埋設(shè)深度就應(yīng)當(dāng)小于6m。

2.2 探地雷達(dá)

利用探地雷達(dá)將脈沖直接發(fā)射到地下介質(zhì)當(dāng)中，就可以接收相應(yīng)的反射信號。對這些反射信號進(jìn)行分析，就可以對地下目標(biāo)進(jìn)行有效的探測。其作用原理是，電磁波在介質(zhì)中的傳播，與其通過介質(zhì)的電性質(zhì)與幾何形態(tài)有關(guān)，所以對時域波形進(jìn)行科學(xué)的處理和分析，就可以對地下物體進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷。

2.3 光纖傳感器

光纖傳感器的應(yīng)用既可以對物理量進(jìn)行有效的測量，還可以進(jìn)行信號的有效傳輸，且有著較強(qiáng)的抗干擾性能，可以對信號衰減問題進(jìn)行有效的處理。將光纖傳感器應(yīng)用到長輸油氣管道泄漏問題的檢測當(dāng)中，作用原理是：管道中輸送的熱物質(zhì)如果出現(xiàn)泄漏問題，那么周圍環(huán)境的溫度就會發(fā)生變化。而分布式光纖溫度傳感器的應(yīng)用就可以對管道沿線的溫度分布進(jìn)行連續(xù)性測量。如果管道沿線的溫度變化過大，那么就可以判定是出現(xiàn)了管道泄漏問題。

3 管道內(nèi)檢測技術(shù)

將磁通技術(shù)、超聲技術(shù)、錄像技術(shù)以及渦流技術(shù)應(yīng)用到清管器中，可以顯著提升管道泄漏檢測的可靠性與靈敏性。目前，根據(jù)國際管道與近海承包商協(xié)會IPLOCA的統(tǒng)計，至今已經(jīng)研發(fā)出了30余種智能清管器。智能清管器對先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)進(jìn)行了充分的應(yīng)用，可以利用計算機(jī)對檢測結(jié)果進(jìn)行分析，并繪制成圖。在硬件方面，新型清管器還嵌入了傳感器、數(shù)據(jù)儲存和處理設(shè)備以及電視與照相設(shè)備等。在軟件方面，新型清管器卑職了針對性的具有分析功能的軟件包。這樣一來，清管器不僅可以對管道泄漏問題進(jìn)行檢測，還可以對管壁結(jié)蠟情況進(jìn)行勘察，對管內(nèi)壓力和溫度進(jìn)行記錄，對管壁金屬的損失程度進(jìn)行檢測。只要管壁出現(xiàn)任何變化，都會導(dǎo)致磁力線產(chǎn)生變化。而在有限元數(shù)值計算技術(shù)與微處理機(jī)的支持下，清管器還有著較強(qiáng)的信號識別能力和處理能力[2]。

4 結(jié)束語

綜上所述，長輸油氣管道運輸事業(yè)的發(fā)展對于我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著積極的促進(jìn)作用。為了促進(jìn)長輸油氣管道運輸事業(yè)的發(fā)展，必須要采用各種先進(jìn)的檢測技術(shù)來對管道泄漏問題進(jìn)行有效的檢測與處理。與此同時，為了保證管道泄漏問題檢測的快速性、便捷性以及準(zhǔn)確性，還需要對現(xiàn)有的管道檢測技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化和完善。