天然气管道科技防范措施应用现状分析

为了及时发现泄漏和防止第三方破坏,越来越多的科技防范措施应用到天然气管道,通过技术手段对管道泄漏和人为破坏进行及时监测和预警。文章从科技防范措施的原理和功能定位的不同将目前的输油气管道科技防范措施分成泄漏监测技术和安全预警技术两大类。分别对主要泄漏监测技术和安全预警技术的原理和应用研究现状进行了总结。提出了我国天然气管道科技防范技术应用中存在的问题,并提出了相关建议。通过调研和分析,次声波泄漏监测技术和安全预警技术在天然气管道上具有良好的应用前景。     

基于声发射技术的压力管道泄漏监测

本文通过在试验室条件下,对压力管道泄漏的声发射信号进行定位及特征研究,探索声发射技术在压力管道泄漏监测方面的可行性;并通过工业锅炉水压试验过程中的连接管道泄漏声发射监测案例对研究成果进行验证,从而为压力管道泄漏声发射监测积累必要的工程经验和理论数据。     

声发射法检测输气管道泄漏的研究综述

声发射法检测管道泄漏是目前的热点方法,研究涉及泄漏信号的产生与传播、信号拾取与处理、基于信号的智能识别与定位等。通过介绍声发射检测定位原理及一些基本规律,详细分析小波分析、局域均值分解、经验模态分解、变分模态分解在处理泄漏信号时的优劣,探讨人工智能在处理管道泄漏声发射信号中的应用,总结管道泄漏的模态研究、相关试验研究,来理清基于声发射的管道泄漏检测现状及展望未来发展。     

基于光纤监测技术的燃气管道泄漏研究

为提高燃气管道监测的时效性和准确性,利用光纤光栅技术研究燃气管道泄漏过程的振动特性。根据实际工况搭建输气管道试验平台,通过光纤布拉格光栅(FBG)传感系统采集管道壁面振动信息,使用傅立叶变换和滤波等处理手段分析振动信号频谱。结果表明:输气管道泄漏瞬间会产生明显的振动波,泄漏后泄孔附近管道壁面振动的加速度增大,且增幅与泄孔大小呈正相关关系,与沿管道方向传播距离呈负相关关系;泄漏产生了频率约为350 Hz的振动波;应用光纤光栅传感技术定位泄漏点,精度达±2. 5 m。     

城市燃气埋地管道泄漏现场精确定位技术

查找城市燃气埋地管道泄漏点是保障燃气管道安全运行的重要途径,目前埋地钢质管道泄漏检测技术主要包括基于硬件检测技术和软件检测技术,对它们的优缺点进行了比较,由于新技术的局限性导致并不适用于城市燃气钢质管道和聚乙烯管道泄漏检测定位。将人工巡检法与埋地钢质燃气管道定位技术相结合进行燃气泄漏点检测定位,经现场实践证明对于准确定位钢管燃气泄漏点具有很好的效果;将人工巡检法与气相色谱分析技术相结合探查聚乙烯燃气管道泄漏点,探测效率高,定位准确。     

基于声波法燃气管道单双点泄漏安全检测研究

为提前对燃气管道多点泄漏进行防范,本文基于燃气管道安全运行的重要性,搭建燃气管道泄漏实验平台,建立孔径大小相等的双泄漏孔燃气管道,研究燃气管道单、双点泄漏的声源特性及传播规律。结果表明:单、双点泄漏都会随着压力增大而逐渐增大;单点泄漏时域振幅普遍比双点泄漏时振幅小;声波幅值随着压力的增加而增加,当压力和孔间距一定时,管道中声波信号幅值随着距离增加而逐渐减小,最后趋于平稳,并且靠近泄漏点的声波信号均大于未泄漏处的声波信号。本文研究燃气管道单、双点泄漏,有利于对城镇燃气管道进行实时监测,为燃气管道安全检测提供理论基础。     

基于人工神经网络管道泄漏检测系统研究

管道泄漏检测方法及其技术是管道安全管理和维护的重要内容。为了提高监测效率和测定的灵敏度，及时预测和发现泄漏事故，降低检测方法和技术的泄漏误报警率，近年来，北京市劳动保护科学研究所根据国内外管道泄漏检测的各种硬件和软件方法及技术的现状和发展趋势，采用实时测定瞬间流量(8次/s)和质量趋势分析方法，研究建立了基于人工神经网络的气体管道泄漏检测系统软件，简化了神经网络的学习和训练过程，提高了系统检测的灵敏度和准确度，在应用于模拟管道泄漏试验装置系统中获得了如下研     

基于稳态模型的井下抽采主管道泄漏检测方法研究*

为准确检测煤矿井下瓦斯抽采主管道泄漏位置，提出基于稳态模型的管道泄漏检测与定位方法，采用Comsol数值模拟及地面相似实验研究压力梯度法对煤矿井下抽采管道泄漏检测与定位的可行性及准确性。研究结果表明:管道未泄漏时，管内沿线压力呈均匀分布，当管道突发泄漏时，管内压力分布呈现明显弯折现象，弯折处即为管道漏点位置，并对管道阻力计算公式进行修正，提高了检测准确性；随着管道泄漏程度的加大，湍流效应显著增强，漏点处速度、压力产生明显突变，且当其他条件恒定时，随着管道泄漏孔径的扩大，管道的漏入量越大，定位的相对误差越小；在宏岩矿开展地面相似实验，实验结果绝对误差为4.5 m，相对误差为6%；在阳煤五矿井下8421抽采巷进行现场应用，绝对误差134 m，相对误差约7.95%。     

基于后果的氢气管道泄漏典型事故风险分析

根据高斯羽流、固体火焰模型及TNT当量法,得到针对氢气的扩散、热辐射与超压的后果模型。以我国某氢气管道为例,计算求解后果模型,分析了不同泄漏孔径、不同泄漏喷射角度的氢气管道泄漏典型事故后果,并揭示氢气泄漏扩散、喷射火与爆炸演化原因。量化了氢气管道泄漏的潜在影响半径,发现氢气管道风险大于天然气管道,为氢气管道早期设计与安全运行提供了理论支撑。     

基于电磁法的河流穿越管道埋深探测技术应用研究

河流穿越管道所处自然条件和所受外力作用比陆地管道复杂,检测与维护操作困难,及时发现管道泄漏或断裂不易,导致事故发生率高,给周围居民带来严重安全威胁,同时给生产企业造成巨大的经济损失。埋深探测对查明河流穿越管道的位置及状态有重要作用,可为穿越段管道的全面检测、安全评估和监测维护提供技术支持,本文结合电磁理论研究和实际工程案例,开展了河流穿越管道埋深探测方法的应用研究,该研究对保障河流穿越管道安全运行具有重要的研究和工程意义。     

含硫化氢天然气泄漏事故的硫化氢中毒灾害分析

应用前文建立的天然气长输管道泄漏扩散模型,在大量事故统计分析基础上,针对含硫化氢天然气泄漏后硫化氢导致的化学灾害后果提出了一种新的风险分析方法。综合考虑概率风险评价法和伤害范围评价法的特点,研究了不同规模泄漏事故可能导致的个人风险和社会风险,并绘制了相应的社会风险曲线图。     

蒸汽管网泄漏实时监测系统研究

为准确、高效地识别蒸汽管网泄漏的位置,在分析计算相关监测指标的基础上,利用排潮孔温度、管道压力、疏水阀出口温度等指标,基于物联网构建蒸汽管网监测系统,并通过事故案例验证该监测系统的有效性。研究结果显示：该系统可实现对蒸汽管道24h实时监测,掌握管道运行情况,通过参数变化可有效识别蒸汽管网泄漏位置,具有一定的实用性。     

基于特征提取的输油管道泄漏系数预测*

为准确预测管道泄漏系数,估计管道泄漏量,以基于瞬变流方法的模拟数据为例,建立多个管道泄漏系数预测模型(多层感知机、长短期记忆网络、随机森林、支持向量机以及K近邻回归),综合考虑管道流量和压力数据特点,提出序列提取法和均值提取法2种管道时序数据预处理方法,模型评价指标为相关系数（R2）和平均绝对百分比误差（MAPE）。研究结果表明:随机森林和多层感知机的抗噪性较强,在5%的噪声影响下,模型准确度下降幅度较小;均值提取法去噪功能较好,可在一定程度上降低噪声影响;基于均值提取法的多层感知机模型效果相对较好,R2为0.997 5,MAPE为1.599%,研究结果可为准确预测管道泄漏系数、估计泄漏量提供指导。     

油田集输管道泄漏次声波在线监测实验研究

在一个呈“V”型，大高程差间歇输油管道开展泄漏次声波监测现场试验研究，模拟同一位置、不同孔径下的泄漏特征，提出了信号白化降噪与自适应滤波相结合的数据处理算法，有效剔除了背景噪声的干扰，突出了泄漏信号下降沿特征，提高了泄漏识别定位能力，结果表明，该方法可检出最小3 mm孔径的泄漏，且定位误差均在100 m以内，可为油田集输管道泄漏监测提供有效支撑。     

基于IEEMD样本熵分析的管道泄漏定位

为降低城市管道泄漏定位误差,提出1种改进的集合经验模态分解（IEEMD）样本熵分析的管道多点泄漏定位方法。首先通过在EEMD中添加自相关函数计算和EMD算法,得到IEEMD;然后应用IEEMD可将原始泄漏信号直接去噪并分解为真实信号分量和冗余分量,经样本熵分析计算剔除冗余分量,获得有效泄漏信号;最后根据互相关时延计算和声发射时差定位法精确计算泄漏点位置。结果表明:该方法泄漏信号提取效果好、计算效率更高,有效提高了信号的信噪比,降低了信号的均方误差;该方法将管道泄漏定位误差降低至4.06%,较大程度提高了管道泄漏定位精确度。     

考虑工艺控制的海底长输气相管道泄漏规律研究

为了研究海底管道泄漏规律,评估管道泄漏风险,建立了海底长输管道泄漏模型,研究了不同孔径、持液率及管道高程对泄漏过程的影响,探讨了在不同响应时间下的泄漏总量及介质损失。研究结果表明:泄漏速率随泄漏孔径增大而增大,小孔泄漏或管道破裂时,泄漏速率上升较缓;管道内持液率低于0.08%时,液体含量对管道泄漏点压力及泄漏速率的影响较小,大于此值时,随着持液率的增加,管道压力及泄漏速率明显降低;对于不同响应时间下的总泄漏量,响应时间越长,泄漏量越大,直接经济损失越高。研究结果可用于海底天然气管道泄漏风险分析及事故预警。     

压力管道泄漏声发射源定位的实验研究

结合实验室声发射仪和油气管道设备,建立了充气管道泄漏声发射检测系统模型,分别在传感器间距、管道压力和泄漏量三种变化状态下进行了泄漏源定位影响实验。对管道泄漏声发射信号的时域统计特征、频域分布特征以及泄漏信号的相关性作了分析;从声信号能量累计和衰减特性方面对互相关定位法和幅度衰减测量区域定位法的可行性进行了计算,表明在传感器间距较小和泄漏量较小的状态下,在背景噪声较小的环境中,用互相关法具有较好的定位精度;而幅度衰减测量区域定位方法对泄漏源的定位误差较大。     

高含硫气田地面集输系统防腐技术综合应用浅析

针对高含硫气田地面集输系统中H2S、CO2严重腐蚀管道和容器的问题,分析了腐蚀产生机理和破坏形式。以四川省境内的普光气田为例,阐述了实际采取的各种防腐措施,主要包括:选择抗蚀材料,严格控制焊接工艺,对输送的天然气进行保温外输,使用缓蚀剂,防止冷凝水析出以及避免管道弯头和突出部位的紊流。在此基础上,分析了目前主要的在线腐蚀监测方法的特点,介绍了普光所用的在线监测技术及其监测系统。各种防腐和在线监测技术的综合应用,对于保障高含硫气田安全生产和运行具有重要意义。     

保温层下管道腐蚀监测系统及应用研究

为预防保温层下管道腐蚀带来的严重问题,必须采取有效措施进行腐蚀在线监测,以了解管道的剩余壁厚情况。在分析现有的腐蚀监测技术不足的前提下,基于γ射线数字扫描检测技术（GSDT）,研发了1套保温层下管道腐蚀在线监测系统,该系统可以实现对保温层下腐蚀管道剩余壁厚在线监测,并通过带保温层管道的检测试验和t-分布分析方法检验腐蚀监测系统的检测精度,最后以某化工企业为例,验证了该系统的有效性。结果表明:腐蚀监测系统可以实现对保温层管道剩余壁厚的监测,保温层和高密度介质不影响管壁厚度的测量结果,且使用所研发的腐蚀监测系统监测到的管道腐蚀速率与现场实际腐蚀速率基本一致。     

基于小波包熵与AFSA-SVM的压力管道泄漏识别

为了快速、准确地诊断出输气压力管道不同的泄漏状态,提出了一种基于小波包熵与人工鱼群优化支持向量机(AFSA-SVM)相结合的压力管道泄漏模式识别方法。该方法首先对管道泄漏时产生的声发射信号进行小波包分解,并对分解的最后一层节点重构信号进行相关性分析,以获得敏感的节点信号。然后求取这些敏感节点信号的小波包熵值,作为管道不同泄漏信号的特征向量。最后将小波包熵值输入到SVM中,并运用AFSA方法对SVM分类器中惩罚因子C与核函数参数g进行全局优化,以提高其分类准确率。实验结果表明,该方法能准确地识别压力管道不同的泄漏状态,为天然气管道泄漏状态监测提供新方法。