管道泄漏监控系统在长输分支管道的应用

[摘 要]海洋采油厂净化油外输管道首端有海四联、桩西联两个外输端口，末端有孤六联交油和孤岛首站交油两个接收端口，四个端口均采用胜达仪表厂罗茨流量计。该管道属于长输分支管线，工况复杂，长期以来管线输差分析和报警定位都存在较大误差。本文侧重于从应用负压波泄漏检测系统进行管线泄漏监测，实现长输分支管线泄露的准确定位，减少盗油损失，提高管线的运行质量及应用效果分析。

[关键词]长输分支管线 泄漏监测 定位 报警

中图分类号：X924.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）06-0049-01

1 管道泄漏监控系统在长输分支管道的应用

1.1 流程工艺简介

海洋采油厂海四联合站至孤岛首站原油外输管线（Ф457×7.1）全长29.08Km，设计输油能力500×104t/a，设计压力4.0MPa。管线从海四联合站出站沿东港高速敷设至孤岛收费站出口，之后沿油区路敷设至孤岛首站。该管线在孤北电厂处预留阀池1座，分支给孤岛孤六联合站掺稀，该段利用原建输油管线（Φ377×7），该段长7.8km。该管线经过乡镇建筑且有较长管段穿越农渔养殖区，管道打孔盗油现象时有发生，存在严重的安全隐患，管线一旦发生盗油或者泄漏，⒃斐裳现氐木济损失和环境污染。

1.2 管道泄漏监控系统基本原理

（1）泄漏判断的基本原理

安装的HKH管道泄漏系统由青岛佛海科贸有限公司施工。采用负压波分析法，编制管道泄漏报警定位基础软件。系统利用采集的首末站压力和流量数据进行对比分析，判断管道是否存在泄漏。泄漏检测采用“两点一线的类型”，即根据沿线上下游站确定监测管段，建立软件模型，通过站内的工艺参数压力、流量的变化分析诊断泄漏。密闭输油管线发生泄漏后，漏点上下游压力均减少，上游流量加大、下游流量减少，即符合“三降一升”，泄漏诊断条件须要同时判断压力、流量数据的变化。

（2）泄漏点定位的基本原理

当管道发生泄漏时，由于管道内外的压差，使泄漏处的压力下降，泄漏处周围的液体由于压差的存在向泄漏处补充，在管道内产生负压波，从泄漏点向上、下游传播。通过测量泄漏时产生的瞬时压力波到达上游、下游两端的时间差和管道内的压力波的传播速度计算出泄漏点的位置。一旦发现泄漏马上发出报警提示并对泄漏点进行定位。负压波分析法具有较快的响应速度和较高的定位精度。

要实现准确的定位必须精确的计算压力波在管道介质中的传播速度a和上、下游压力传感器接收压力波的时间差。

2 分支管道运行常见的输差问题

2.1 管线泄漏

由于管线自然腐蚀以及不法分子在管线上打眼盗油，造成管线泄漏，这是造成输差的最直接的原因。

2.2 流量计倒转

上游岗位桩西联交油过程中个别出现的问题。原因是其站点外输泵个别时候出现跳闸停泵，来不及关闭截止阀而出现短暂回流现象。

2.3 上下游岗位调节排量

因倒罐、含水波动、交油量调整或需要调整排量的其他原因出现流量波动时，因压差传导的时差因素出现输差报警。

2.4 网络掉线、信号干扰

网络传输不畅，出现个别岗位数据传输中断，造成输差异常报警。

2.5 流量计、一次压力变送器故障

流量计计数器出现卡顿、流量计发信器故障以及一次压力变送器受损都会造成采集数据失真，出现输差报警，影响正常输差诊断。

3 泄漏监控系统解决的问题

3.1 减少误报警的发生

为尽量减少系统误报，在软件模型中引入模糊数学理论，让系统自身经过多次不断的学习和总结，可以过滤掉站内工艺操作造成的泄漏假象，减少误报警的发生。外拉油是提前预知的，可以认为排除泄漏的可能。上游流量计倒转是管线泄露的一种极端表现形式。发生时出现的输差非常大，需要岗位人员及时检查现场进行诊断，及时关断倒转流量计。需要加强岗位信息汇报沟通，减少该情况的发生。

3.2 带分支的管道泄漏报警和定位系统

这两条管线并非单独的点-点的管线，而是由1条主管道和1条分支管道构成的复杂工艺，管道由两个首站和两个末站组成，管线上任何一处的泄漏都会造成四个点数据的变动。由于在分支点处没有安装流量计和压力变送器，故分支点处无法实时采集到流量、压力信号。所以系统实施方案采用：分支点不安装任何采集设备，通过纯软件分析判断管线压力、流量变化趋势。结合“三降一升”的泄漏判断模式，细化压力波传送时间的精确计算为重要参考标准，经多次的放油调试实现了泄漏报警定位系统的准确定位。

3.3 多系统信号共享

由于各站内压力、流量信号要求多系统同时共享，如采用简单的信号电缆并联的方式，会造成输出信号的不准确。系统采用高效的信号隔离设备，复用多路的输出信号，解决了多家共享同一信号的矛盾。海四联输出2路、孤岛首站输出3路，都达到了准确无误、实时的效果。而网络掉线的发生需要加强现场仪表和光线设备的定期检定，出现压力和流量数据的异常要进行现场核实，避免麻痹大意。

4 管道泄漏监控系统的应用效果分析

4.1 监控系统主界面清晰，报警提示对话框显示明显

自2015年6月至2016年8月系统提示报警85次，其中能确定的采暖外拉油报警28次，桩西、孤六等岗位调节排量造成的报警10次，剩余46次为可能的盗油泄漏报警。期间根据报警指示位置确认的盗油点7个，出现输差报警未出现泄漏报警提示的泄漏1次。

实例一：2015年6月23日0：00-3：00系统报警，定位距离海四联5.5公里，护卫队接到报警信息后，迅速组织人员到报警地点，从报警开始到人员赶到现场，用时不到30分钟。由于报警及时准确，行动时间大大减少，使现场泄露范围和影响都得到大幅度缩小，对周边环境污染也较少。经GPS验证定位误差200米，泄露量约15方。

实例二：2015年9月19日1：00―2：00泄漏时长36分钟，平均输差34方/时，总泄露量：18方。系统报警定位距离海四联3.146公里，手动定位距离为1.778公里。

4.2 通过泄漏监控系统的监测，能有效及时诊断出管线的泄漏和盗油，极大震慑盗油分子

按照通常一个盗油卡子持续3个月，累计盗油18次，每次盗油15方，油价1780元/吨，损失约48万元，一年盗油损失约380万元。采用监控系统后盗油卡子可以减少损失2/3，累计减少损失约290万元。

5 系统投产后应该注意的事项

（1）一旦系统报警，工作人员必须立即根据报警窗口显示的情况对管道进行巡视。

（2）报警参数的修改，非管理员和技术员请不要随便修改，避免误报警。

（3）加强人员培训，强化劳动纪律，加强责任心，认识管线泄漏监控分析的重要性和敏感性。

（4）加强管道运行过程中温度、排量的监控和调节，保证平稳运行，减少人为因素的干扰。

（5）加强现场仪表的维护和监测，流量计和压力变送器的故障会造成泄漏诊断的失灵。