[发明专利]输油管线泄漏报警及漏点定位系统

说明书

本发明涉及一种管线泄漏的实时监测与定位技术。

目前，在油田生产和原油输送过程中，输油管线因腐蚀造成泄漏，特别是不法分子在管线上开孔盗油的现象时有发生，使国家遭受重大经济损失，同时还污染环境。

为了及时监测管线的泄漏情况，减少经济损失，同时打击罪犯，国内外曾研究许多方法进行监测，但效果均不理想，如①流量平衡法，这是基于物质守恒定律，正常情况下，入口端流量应等于出口端流量，当发生泄漏时，出口流量就小于入口流量，该方法只适用于大流量泄漏状况，在理论上也有泄漏定位计算公式，但在实践中并没有成功应用；②压力差法，这是基于能量守恒定律，在正常情况下，入口压力与出口压力之差应为定值，如果压力差发生了较大变化，则说明中间发生了泄漏，但该法不能进行漏点定位；③应力波法，利用流体泄漏时引发的沿管壁传播的应力波来判断泄漏和定位，但由于应力波太弱，检测非常困难；④管内探测法，将管内探测球从一端放入管道，顺流而下，利用超声波技术或电磁技术等采集管壁信息，从另一端取出进行数据分析和处理。该方法的造价高，对管道条件要求严，不能长时间连续检测，因而不能实时发现情况并及时处理；⑤负压波检测方法，它利用管道突然泄漏时，在流体中会引发传播的瞬态负压波，通过捕捉首、末两端的负压波和数据处理，便可确定是否有泄漏发生。该方法是目前国际上颇受重视的管道泄漏检测方法，但是，由于管线中信号的复杂性和各种干扰，实际很难捕捉负压波，而且该方法是靠泄漏点引发的负压波向首末两端传播的时间差来定位，误差大，因此该方法也不实用。

本发明的目的是要提供一种管线实时泄漏监测及漏点定位系统。

本发明的目的是这样实现的。利用检测压力和流量两个参数来确定管线是否泄漏，当管道的某点发生泄漏时，泄漏处的压力下降，经过一定时间后，引发首末两端的压力也下降，同时首末两端的流量也会发生相应变化，综合考虑上述两种因素，管道正常运行时，有一正常的数学模型，当发生泄漏时，压力与流量偏离正常的数学模型，据此可以确定是否有泄漏发生，然后再根据管道的数学模型、流体力学理论和检测到的压力、流量数据，确定泄漏点的位置并报警。该监测系统是在管线的首、末两端各安装一套微机监测装置，监测装置包括数据采集模块、数据处理分析模块、通信模块、报警、显示模块、波形回显模块，两套装置之间数据进行无线通信。数据采集采用在首末端各安装一个高精度的压力传感器和在流量计上加装一个脉冲发信器，将压力信号转化为标准的4～20mA的电流信号，将流量信号转化为脉冲信号后接到流量二次表的脉冲输入端，二次表输出标准的4～20mA电流信号，两路电流信号送入工控机的内置采集板，实现压力、流量信号的采集，工控机将实时采集的压力和流量信号通过软件的处理模块实现数据的统计处理、自适应滤波、对采样数据进行滤波拟合，并在线判断管道是否发生了泄漏。同时根据定位公式自动计算出泄漏点到始点的距离并显示在窗口。

下面结合附图和实施例来详细描述本发明的具体实施方案。

图1是输油管线泄漏报警及漏点定位系统组成示意图；

图2是模式识别软件框图；

图3是数据处理(自适应滤波)软件框图；

图4是首端监控报警软件框图；

图5是末端监控报警软件框图。

该系统利用检测压力和流量两个参数来确定泄漏，具体是在首端和末端各安装一套微机监测装置。监测装置进行数据采集、数据处理、数据分析和数据的无线传送。当管道发生泄漏时，系统将发出报警信号，通过无线电台自动传输数据，自动计算出泄漏点的位置，这一切都通过专用软件来实现。

信号采集是在首、末端各安装一个精度为0.01％的压力传感器，将压力信号转化为标准的4～20mA电流信号；在现场使用的流量计上加装一个脉冲发信器，将流量转化为脉冲信号后接到流量二次表的脉冲输入端，二次表输出标准的4～20mA电流信号，两路电流信号送入工控机的内置采集板，实现压力和流量信号的采样。工控机进行实时压力和流量信号的采样，并通过软件的处理模块实现采样数据的统计处理、自适应滤波、对采样数据进行滤波、拟合，并在线判断管道是否发生了泄漏，如果首端发现压力降低、流量上升，1#工控机进行数据通信，查询末端是否也发生了报警，若两端同时报警，1#工控机启动软件中的声音文件，进行声音报警，同时在计算机上闪烁对话框提醒。

数据通信采用MDS2710A专业数传电台与工控机的25针串口相连接的方式实现数据的无线传输。