蒸汽管网疏水系统安全监测预警技术研究

为了预警蒸汽管网疏水系统异常运行状态，通过研究蒸汽管网疏水系统温度及压力变化规律，构建了疏水系统阀门故障判断模型及疏水系统疏水异常判断模型，并基于判断模型提出了一种蒸汽管网疏水系统监测预警方法。该方法利用网关及3G/4G通信模块将传感器采集的温度及压力数据上传至判断模型，从而自动预警蒸汽管网疏水系统运行过程中的安全风险。目前该方法已被应用到合肥市161.5 km的蒸汽管网，应用结果表明，蒸汽管网疏水监测预警方法可以用于蒸汽管网疏水系统异常运行状态监测，并在一定程度上降低了蒸汽管网疏水系统泄漏带来的安全隐患。     

红外热成像仪在埋地蒸汽管道泄漏失效分析中的应用

某埋地蒸汽管道地面上有局部蒸汽泄漏现象,具体泄漏点和泄漏原因不明。本文采用红外热成像仪对该埋地蒸汽管道进行检测,在不开挖、不停气的情况下,检测出了泄漏发生的部位,通过对热成像图像分析及现场实地观察,分析泄漏产生的原因并提出后续防护对策。通过该案例,表明红外热成像仪在埋地蒸汽管道泄漏失效分析中取得了成功的应用。     

海上气井环空带压地面监测诊断方法研究

为有效管理海上气井环空带压(SCP),建立海上气井安全屏障模型,分析得出引起SCP的23种气体泄漏途径;根据SCP特性及其形成原因,建立环空压力监测和组分分析结合的SCP诊断方法;针对油管失效泄漏这一最危险因素,建立利用环空保护液位置判断泄漏位置的方法,以及通过监测井口泄压速率诊断泄漏程度的方法。综合压力、流量、温度、液面及气体组分等监测指标,建立适合海上生产平台使用的SCP地面在线监测系统。结果表明:对于有SCP问题的天然气井,压力监测与组分分析结合能够排除热膨胀引起的环空压力;为准确判断引起SCP的泄漏量和泄漏位置,需要测量流量、温度和环空液位高度等参数。     

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。     

基于多层感知器神经网络和统计小波特征的管道泄漏诊断

油气输送管道泄漏造成的主要问题包括环境危害和经济损失.为了降低管道泄漏造成的危害,提出了一种新的方法用于检测管道泄漏情况.该方法主要通过故障检测与隔离系统建立入口压力与出口流量之间的定量关系,首先,采用OLGA软件模拟获得管道入口压力和出口流量数据,为了提高模型精度,利用小波变换的多尺度分解和重构技术将获取的数据信号分为3级,并将其作为故障检测与隔离系统的训练数据.然后采用统计技术、小波变换及2种方法的融合等方式提取信号的均值、偏差、峰度等特征,将特征提取结果分别作为多层感知器神经网络分类器的输入来确定泄漏状态.最后,利用混淆矩阵对泄漏识别的精度进行验证.对一段长约5 km的天然气管道进行了泄漏检测,将泄漏类型分为10类,结果表明,提出的方法对泄漏位置和泄漏尺寸的自动检测识别率约为92％.该方法不仅可以检测泄漏故障的发生,还可以确定泄漏故障的位置和严重程度.     

长输油气管道泄漏监测预警技术分析及展望

长输油气管道一旦发生泄漏,可能引起灾难性事故,必须进行有效的监测与防护。研究了管道泄漏监测技术的分类方法,结合美国相关标准与国内泄漏监测技术应用现状,提出了管道泄漏监测系统的评价指标。综合分析了应用和研究较为广泛的负压波法和次声波法管道泄漏监测技术及分布式光纤预警技术的各种性能。     

基于实时监测数据的城镇窨井可燃气体泄漏特性分析

为了研究城镇窨井气体泄漏的规律及其影响因素,从而为城市用气安全和工程实践提供指导,同时为气体泄漏事故的应急救援提供理论指导,依托合肥市城市生命线工程燃气管网相邻地下空间安全监测系统,对监测系统运行半年以来的监测数据进行了统计分析。结果表明:城镇燃气管道中燃气泄漏的概率与管道内气体压力呈正相关,而管压又与城市居民用气需求量呈正相关;一般用气高峰过后的1～2 h是最危险的时间段,此时最容易发生燃气泄漏;城镇窨井产生沼气的影响因素主要是温度和湿度等,尤其以温度为主,因此高温季节更容易诱发窨井内沼气的产生和积聚;通常发生燃气泄漏时甲烷体积分数较大,波动剧烈,而窨井自身产生沼气时甲烷体积分数较小且比较稳定,同时产生沼气时,沼气中的甲烷体积分数变化与温度变化趋势一致,据此可判断引发报警的可燃气体的种类;沼气组成成分除甲烷外,还有硫化氢和一氧化碳等气体成分,因此为了对城镇窨井内的报警气源做更准确的分析,需要辅助监测硫化氢、一氧化碳等有毒气体。     

鄂尔多斯盆地在役集输管道泄漏危害识别与防控阻力辨析

鄂尔多斯盆地油气集输管网基数大、规模广、高度分散,自然地貌复杂、环境敏感,油气泄漏面临的安全风险和环保风险高,应急抢险难度大。笔者从集输管道的特点、选材和防腐工艺入手进行泄漏危害识别,主要类型为腐蚀穿孔,根本原因在于集输管网环境有利于硫酸盐还原菌不断滋生,微生物反应使无机硫化物(SO_4^(2-))转换为H_2S气体。根据年腐蚀穿孔频次确定出油管道、单井注水管道、采出水管道和老龄化管道为重点防控对象,进一步辨析了集输管道隐患风险防控面临的法律阻力、环境阻力、社会阻力和经济阻力。     

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。     

基于时序片段的油气管道运行工况识别方法*

为准确识别管道系统运行工况,提高对油气管道突发事故的响应速度,综合提升管网安全管理水平,提出1种基于时序片段的油气管道运行工况识别方法。首先,构建基于概率分布的状态变化识别模型,提取油气管道中不同运行状态点;其次,建立基于时间序列片段的工况识别模型,快速识别不同时间长度内油气管道运行工况;最后,以国内某成品油管道为例进行方法验证。研究结果表明:该方法可有效识别成品油管道阀门开关状态、泵异常停机和阀门内漏3种运行工况。对比传统的识别方法,该方法可降低状态变化点的漏报率,提升管道运行工况识别的准确率。研究结果可为油气管道系统运行工况识别提供新的借鉴方法。     

输气管道潜在影响半径计算公式优化

ASME B31.8S—2016《输气管道系统完整性管理》通过大量简化和假设,得出了基于管道管径与压力关系的输气管道潜在影响半径简化公式,在输气管道高后果区识别中得到广泛应用。通过对该简化公式进行分析,表明泄漏衰减因子的取值对潜在影响半径计算结果有着极大的影响,泄漏衰减因子随管径的增大而增大,但不随压力变化而变化,统一将泄漏衰减因子取为0.33,并不适用于大口径管道。最后通过对不同管径管道泄漏衰减因子进行计算,得到了不同管径管道的潜在影响半径计算公式。研究成果可为管道潜在影响半径的确定,尤其是大口径管道潜在影响半径的确定提供依据。     

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。     

北方地区城市燃气管网检验检测及安全性评价

城市燃气管道是一种压力管道,人工煤气属易燃易爆、有毒气体,燃气管网老化、腐蚀严重时将产生管道穿孔、泄漏等严重后果。对北方地区某市燃气管网的调查分析表明,管道运行时存在诸多不安全因素,如管网设施老化,部分管道超期服役;受气质与使用年限的影     

城市燃气管道泄漏致灾混合概率风险评估研究

为研究城市燃气管道泄漏致灾风险,建立城市燃气管道泄漏致灾混合概率风险评估模型,通过FTA/ETA领结模型识别风险因素,利用模糊理论评估燃气管道泄漏风险概率值,并基于贝叶斯网络理论预测泄漏致灾风险概率值并对各根节点进行敏感性分析。结果表明,城市燃气管道有泄漏致灾风险,该风险主要由管道腐蚀、管道缺陷等管道泄漏风险因素及火源、受限空间等致灾风险因素造成;为预防燃气管道泄漏引发城市性灾害事故,应加强对混合爆炸、受限爆炸及射流火等风险节点的控制与管理。     

蒸汽管道环焊缝开裂失效的启示

石化公司蒸汽管道发生管道泄漏,通过对失效样品进行断口形貌、组织结构和理化性能等测试分析,发现泄漏处为直管段环焊缝焊趾位置发生周向开裂,各层焊道靠近熔合线母材侧位置存在大量的再热裂纹、未熔合等缺陷,且大量的孔洞沿着粗大晶粒的边界呈链状分布。此外,焊缝韧性不足,也是导致失效的内在因素。结果表明管道安装质量问题比较突出,应在管道的现场环焊施工过程中,加强监督管理,严格执行工艺规范,提高环焊接头无损检测比例,并建议适当抽样进行理化性能验证。     

基于VPL的输油管道实时泄漏检测系统

针对现有管道泄漏检测技术在管道微小泄漏检测和油品泄漏损失计算方面存在的不足,基于流体动力学和容量守恒原理,开发基于VPL（Visual Pipeline）的输油管道实时泄漏检测系统。建立管道模拟平台,通过组态编辑器、图像界面、管道工作室和SCADA 接口,开展输油管道实时泄漏检测、定位与分析,实现管道实时泄漏检测、报警,以及泄漏量的定量计算。现场测试结果显示,所开发的输油管道泄漏检测系统最小泄漏检出率为0.7%,泄漏点定位精度为96.96%,泄漏量计算准确率为94.42%。研究结果表明:基于VPL的输油管道实时泄漏检测系统漏报、误报率低,检测定位精度较高,尤其对于微小泄漏优势明显;同时,该系统能够实时定量计算油品泄漏损失,可以用于输油管道泄漏检测与应急辅助决策。     

负压波-声波耦合天然气管道泄漏检测与定位

天然气管道泄漏具有巨大的危害性,其准确的检测与定位是安全领域的重要课题。根据管道泄漏瞬间产生的局部流场畸变引起的脉冲负压波和泄漏口高速射流产生的持续巨大噪声,提出一种基于负压波-声波耦合的天然气管道泄漏检测方法,解决单一信号识别的准确性和时效性较差的问题。结果显示,通过负压波-声波的信息融合可有效提高泄漏判断的准确性,同时两种信号在同一测点的时间差可定位泄漏的位置。文末还推导了泄漏判别依据和定位原理的基本公式。     

管道内瓦斯爆炸温度与压力峰值试验研究

为分析瓦斯爆炸的火焰温度及压力峰值在管道中的传播规律,采用瓦斯管网爆炸测试系统进行试验,通过爆炸压力和爆炸火焰温度采集系统采集数据。在相同点火能量和点火位置的条件下,分析了体积分数对瓦斯爆炸的温度峰值和压力峰值的影响,及温度峰值和压力峰值随管道距离的变化规律。结果表明:当瓦斯体积分数低于9.5%时,温度峰值和压力峰值随瓦斯体积分数增大而增大;同一体积分数下,温度峰值最大值出现在最接近爆源的位置,并呈逐渐下降的趋势,接近爆源的温度峰值下降较明显,随管道延长,温度峰值的下降减慢且趋于平缓;温度峰值与传播距离近似呈三次函数关系;冲击波压力峰值随管道传播呈先上升后下降再上升的波动性变化。     

一种城市燃气管网泄漏风险动态计算模型

为科学地评估并及时控制城市燃气管网泄漏的风险,采用贝叶斯网络(BN)与地理信息系统(GIS)相结合的方法,建立燃气管网泄漏风险动态计算模型。首先,利用故障树(FT)系统地分析管网泄漏事故,考虑到管网服役时间和外界干扰事件的动态性,将建成的FT映射到BN中,进而动态计算燃气管网的泄漏概率;然后运用GIS技术对管网泄漏后果的严重度指标进行赋值,并将动态泄漏概率和后果严重度值结合,建立上述模型;最后,以某区域的燃气管网为研究对象,验证该模型的有效性。结果表明:该模型能够综合时间因素以及突发事件对管网泄漏的影响,实现对管网泄漏风险的动态计算和可视化显示。     

卷积神经网络在燃气管道故障诊断中的应用

为了提高燃气管道泄漏故障的诊断能力,判断燃气管道故障泄漏的类型,将深度学习神经网络应用到燃气管道故障诊断领域,提出了一种基于卷积神经网络与softmax分类器的燃气管道故障诊断技术。选取燃气管道故障中的9种特征参数作为模型的原始输入量,经过卷积神经网络的特征提取、参数重构、soft-max分类,最终达到诊断的效果。将得到的卷积神经网络模型应用在实验室的燃气管道故障泄漏检测系统中,结果表明,这种模型在燃气管道故障识别中的准确率稳定在92. 54%,与BP神经网络相比该方法有明显的准确率和稳定性。