长输管道防泄漏实时监测巡检信息管理系统——可行性研究报告

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1、长输管道防泄漏实时监测、巡检信息管理系统一项目背景1管道运输我们知道，在五大运输行业中，即铁路运输、公路运输、水路运输、航空运输及管道运输，对于油品及天然气的运输而言，管道运输是最佳的选择。在国际上，原油、成品油、天然气及各种具有常温状态下呈现流体性质的各类化工产品的运输主要是依靠长输管道的方式来实现。与铁路运输、公路运输、水路运输等其它常用的运输方式相比，管道运输具有以下特点：(1) 运输量大。例如：一条720mm管道年输油量大约是500万吨，1220mm管道的年输油量约在1000万吨以上，其运力分别相当于一条铁路及两条双轨铁路的年运输量。(2) 管道大部分埋设于地下，占地少，受地形地物的限

2、制少，可以缩短运输距离。 (3) 密闭安全，能够长期连续稳定运行。输送受恶劣气候的影响小，无噪音，油气损耗小，对环境污染少。(4) 便于管理，易于实现远程集中监控。现代化管道运输系统的自动化程度很高，劳动生产率高。(5) 能耗少、运费低。在美国，长输管道输油的能耗约为铁路运输的1/71/12，因此，管道运输是陆上运输中输油成本最低的。其缺点为：适于大量、单向、定点运输石油等流体货物。不如车、船等运输灵活、多样。正是由于长输管道在输送流体介质时具有上述的诸多优越性，因此，近年来长输管道的应用已不局限于石油及其产品、化工产品和天然气等介质的输送，而应用在了更为广泛的领域，如煤浆、矿浆和其它介质的输

3、送等等。目前，管道运输已经成为现代工业和国民经济的命脉。2长输管道的泄漏随着管道运输业的发展，世界上原油输送管道的50以上已运行了三十年。我国相当比例的原油管道也运行了二十年以上，老化程度严重，管道泄漏现象频频发生。第三方工程施工方在施工中违法违规，致使机械损伤管道的重大责任事故。管道的泄漏不仅影响正常的生产，造成能源浪费和经济损失，而且还会造成对环境的严重污染和巨大的生命财产损失。同时，近几年来打孔盗油分子十分猖獗，几乎每条输油长输管线，每个油田的集输管线都发生过被盗的现象，有的管线一夜被盗原油达数十吨，严重影响原油生产和输送的正常运行。仅2004年一年我省境内就发生了的4起石油天然气泄漏事

4、故；秦京线8年被盗原油1800吨。根据历年来打击盗油事件的总结，发现盗油分子的盗油过程基本一致，有一定的规律。“油耗子”为盗油费尽心思：从原来集中一个点盗油到现在打一枪换一个地方，从违章建筑转战到庄稼地中。盗油者通常在深夜零点左右开始盗油，场外有人望风。在事先挖好的坑内找到输油管道后，就用刀砍掉管道上的防腐层，再用电焊在管道上焊上带扣环的短节，为了防止电焊的火光被人发现，就用苫布把坑口盖严实，人在坑内开焊。安装好短节后，“油耗子”就在短节上装一个球阀，球阀上方再安上一短节。在球阀处于打开的状态下，用开孔器穿过短节和球阀将管道打一个小孔，当开孔器的钻头提起来后就关闭阀门，做到“滴油不漏”。然后在

5、球阀上的短节上接上消防水带，用铁丝缠牢固，再将水带通到油罐车的油罐内。打开球阀的阀门，在管道内压力的作用下，20多分钟就可以装满30吨-40吨的油罐车，三五分钟则可装满5吨左右的油罐。“油耗子”装满油后，就关闭球阀，有的甚至将挖的坑盖上苫布，恢复原有的地貌，下次仍然直接来这个地方“ 开阀放油”。3长输管道的安全管理市场经济要求企业的一切行为必须直接或间接地创造经济效益，追求利润的最大化，但是更要防范各类事故的发生。石油石化是高温高压、易燃易爆有毒的危险行业，生产工艺复杂，装置大型化，微小的事故就会影响重大，而且一旦发生事故就容易造成群死群伤的恶性事故，所以对安全管理要求极为严格。首先，要求企业

6、管理者必须正确把握安全与生产、安全与效益、安全与企业管理的关系，高度重视安全，未雨绸缪，科学决策，做好超前预防，而不是忙于事后处理。如若不然，就会对潜在危险麻木不仁，对事故苗头不察不觉，待到问题暴露，事故酿成，又措手不及，匆忙应对，事故的频率和严重度增加势在必然。再者，将HSE、OHSMS体系的理念和方法落实到预防事故、特别是杜绝重大恶性事故的行动中，让每位员工充分意识到安全的重要性。然而，现在石油石化系统安全巡检工作主要是通过安检员的定期巡查和上级督查部门的不定期抽查两种方式：在巡查地点或设备处放置一可拨动式表盘，安检员每到一个地方后，拨动表盘时钟指向巡查时间；还有的是通过投纸条，安检员把写

7、有巡检时间的纸条放入纸箱内，以此来记录巡查情况。上级部门再对安检员的巡查情况进行抽查。由此可以看出，这种考核方式是极不科学的，很容易让一些安检员放松警惕性，很可能因一个小小的操作失误就导致灾难性的后果。如果企业安全管理就只能囿于以经验性的事后处理为特征的管理，而不能很好地借鉴应用现代安全管理理论的技术成果进行管理创新，那么它就无法适应知识经济浪潮中迅速崛起的现代化大企业的需要。因此，思想工作的宣传固然重要，但借鉴应用现代安全管理理论的技术成果进行管理创新科学化的安全巡检管理才是避免事故发生的行之有效的途径。综上所述，长输管道泄漏实时监测与加强巡检管理对于目前现状，具有重大意义。二现有国外系统分

8、析1国外的长输管道的安全管理长输管道具有管径大、运输距离长、压力高和输量大的特点，逐渐成为油气输送的主要途径。随着建设量的增大，老管线服役时间的增长，长输管道事故的增多，管道安全问题越来越受到人们的重视。西方国家对长输管道的安全问题非常重视，美国、加拿大、英国等国家的管道公司都开始讨论管道完整性管理问题。美国早在30年前为严防管道破坏就颁布了管道安全法，2002年11月又通过了管道安全改进法。这些法规的频布，旨在进一步确保国家管道网的安全，进一步阐明管道作业者的资格认证和管道完整性管理的概念。管道完整性管理涉及内在和外在两方面的问题，内在的问题主要有管道自身老化（管道设计寿命一般为30年），年

9、久失修，管壁因腐蚀、磨蚀而变薄；或因存在诸如屈曲、擦伤、压痕和焊缝烧穿及环向裂纹等缺陷；或因气体含硫化氢和二氧化碳等腐蚀性成分；或因疲劳腐蚀和氢致裂纹腐蚀问题。外在因素主要是指因第三方施工而导致的管道破坏，像我国还存在一种特殊的人为破坏情况是“打孔盗油”，都属于第三方破坏问题。国外比较注重研究开发和提高管道监控系统和计算机网络管理系统的自动化水平。应用较多的是长输管道监控与数据采集系统（SCADA）。该系统包括传感器、控制器、远程终端、通讯连接、主SCADA计算机。可以实现长输管线全线集中监控，密闭输送和优化运行。沿线各站场甚至可以达到无人操作的水平，还可以提供最低费用下运行的最优化程序。美国

10、华盛顿Bellingham的Olympic（400英里长）输送炼油产品的管线都是采用SCADA系统，实现全线监控。从调研情况看，国外长输管道安全管理的特点是将整体优化运行技术应用于输送管道上，与安全管理、节能降耗、降低成本有机结合，实现计算机批量跟踪、界面位置确定和运行状况检测。欧美等发达国家已将风险分析方法应用到油气管道，对新建或已建管道进行风险评估。管道安全评估国际标准化组织发布的ISO13623/2000“石油及天然气管道输送系统”中，管道设计部分的公共安全条文规定：天然气管道及通过高层建筑、公路交通繁忙、当地已埋设有不少地下设施地区的输油管道，应进行安全性评价。该规范要求根据五类事故根

11、源，对设计、施工或操作失误，材料或零件损坏、腐蚀、第三方活动、自然灾害所引发的事故频率及危害性进行评价和风险计算，结果与安全要求对比后得出结论，并提出降低危害的建议。标准太高会造成不必要的维修和资金的浪费，标准太低又会使一些需要采取措施的管段不能得到及时的更换和维修，造成管道风险加大。国外管道公司多数参照ASTMB31G标准进行安全评估。国际标准经组织1996年发布了ISO/CD14690“石油天然气工业健康、安全和环境管理体系。”这一标准公布后很快得到了世界各大石油公司的认可，并在油气管道建设、管理中实施。为了适应管道完整性检查和维护的需要，美国管道行业实行了风险管理制度，对风险进行正确和科

12、学地识别、评价和有效地管理。将危害降低至目前可以接受的最低水平，实施风险管理示范规划活动。多家油气管道公司申请并被接受参加这项活动，每个公司都提交一份有特色的风险管理计划，最后还要得到认证。美国石油协会（API）对油气管线也发布了很多标准，如API RP1123、API Pub1156、APIPub1158等。国外在油气管道安全评估、风险分析及可靠性设计中都应用了概率论与统计方法来分析判断事故发生的可能性。诸如管道的可靠性指标：单位长度管道率、平均故障间隔时间、平均故障修复时间等都是概率意义的数值。需要从大量子样的分析中得到这些数值。油气管道的这些数据只能从已有管道的事故统计中得到。欧美发达国

13、家均有积累多年的管道事故数据库，包括我国的一些长输管线的建设都参照国外的数据，如陕京输气管道可靠性设计中输气管道故障率就采用了欧洲输气管道数据库的资料。2国外的管道泄漏检测的方法国际上已开发出的管道泄漏检测的方法主要有两类：一类是基于磁通、超声、涡流、录像等技术的管内检测法，此类方法较为准确，但是投资大，适用于较大口径管道，但易发生管道堵塞、停运等事故；另一类是外部检测方法，包括直接检测油气泄漏的直接检测法和检测因泄漏而引起的流量、压力、声音等物理参数发生变化的间接检测方法。这些检测方法主要通过超声、光学、涡流及射线等实现。例如：利用声的发射及反射原理对泄漏的部位进行检测即应力波检测。美国柯罗

14、尼尔公司与IPLPartiners有限公司共同出资，开发检查液体管道用的新装置弹性波检测“清管器”，就是利用超声波技术查明管焊缝上存在的裂纹。利用X光等探测法进行无损检测，检测时间较长，设备的价格也较昂贵。美国奥斯博国际有限公司开发两种比较流行的检测技术：PFC2000便携式管道检测仪和动态测漏系统（LeakNet），PFC2000便携式管道检测仪利用X射线检测；LeakNet是采用管线动态智能点分析法（SMARTPOINTS），可连续监测和消除误报，此系统在美国、加拿大被广泛应用于油、气管道的泄漏检测。美国研制的智能管线检测仪（Smart Pig），俗称“智能管道猪”可以检测管道缺陷、漏点等

15、，并能确定其确切的位置。美国运输部规定，新建和发行的管道必须设置智能清管器收发装置。加拿大BJ管道检测服务公司推出VETRA检测仪，号称第二代“智能管道猪”，检测原理为漏磁检测（Magnetic Flux Leakege），采用了三维传感器结构，检测仪在管内向前速度一般控制在3m/s，BJ公司是目前世界唯一可以提供管内缺陷三维分析与图像的公司，缺陷准确误差实际可达67mm。加拿大有人把这种利用清管器作为载体的管内智能在线检测装置比喻为“指纹印鉴定法”（fingerprint），就像外国人在美国入境时按指纹一样，可见其精确性与重要性。还有一种所谓“综合检测装置”，即把常用的几种管内检测技术整合到

16、一个装置上进行一次性检测，以节约费用。这样，可提高检测数据可靠性。从这种检测过程中获得的数据经过分析之后，可对管道的整体状况得出最终结论。国外也有利用对管道内流体进行建模等手段对管道泄漏进行监测。现在，对于人工巡线这种最原始的管道外检测技术还在应用，只是携带的装备更先进了。美国Spectratek公司开发出一种航空测量与分析装置，可装在直升机上，对管道泄漏可以进行准确判断。随着传感器技术、计算机技术的深入发展，各种管外动态检测技术应用越来越多，如：压力点分析法、特性阻抗检测法、互相关分析法、压力波法、流量差监测法、管道瞬变模型法，等等。地下管道探测检漏技术发展也越来越快，通过向地下管道发送一个

17、交流信息源，当地下管道防腐层被腐蚀，在漏点处就会形成电流回路，将产生的漏点信号向地面辐射，并在漏点正上方辐射信号最大。根据这一原理找到漏蚀点，可在不挖开的情况下方便准确地查出地下金属管道的走向、深度和绝缘防腐层腐蚀点、泄漏点的精确位置，可检测地下5m内的金属管道，发射距离50m5km。3.国外的长输管道的安全管理经验我国长输管道建设正处于蓬勃发展时期，包括原油管道、天然气管道和成品油输送管道的建设越来越多，针对我国管道建设情况及目前在役管道安全现状，借签国外作法，得出以下几个经验。 （1）提高过程控制水平。我国油气长输管网的自动化总体水平较低，而新建管线自动化控制水平都比较高，如20世纪90年

18、代建的陕-京输气管线，现在建的“西气东输”管线等，SCADA系统逐步在国内应用。而对在役管线如何提高自动化管理水平，需要深入研究。（2）重视泄漏诊断方法的研究开发。开发长输管道自动监测系统，提高在役管线安全控制水平，能及时根据管线压力波动等趋势，快速判断输油状况、管道泄漏情况，确定泄漏位置。在目前情况下，我国长输管道若发生泄漏，主要还是通过人工巡检方式查找泄漏位置，进行维护，工作效率低，准确性差。（3）提高管道检测水平和能力。我国已经明确规定了油气管道全面检测和一般性检测的周期。随着我国油气管道总长度增加和管道服役年限的增长，管道检测将越来越受人们重视，加快检测手段和方法现代化的研究，提高检测

19、准确性和精度势在必行。（4）建立长输管道防腐、检测专业化队伍。根据国外的经验，逐步建立专业化的管道防腐队伍、检测队伍，以专业化的水平对管线进行定期检测维护。三、长输管道泄漏检测方案的选择1. 管道泄漏检测技术管道安全运行是管道管理的重要组成部分，在所有危及管道安全的事故中，无论是经济损失对环境的破坏程度，管道泄漏事故的危害是最大的，可靠的泄漏检测技术在管道运行管事中显得尤为重要。在我国，人为打孔盗油、第三方施工破坏、操作失误、自然灾害、自然腐蚀等是形成管道泄漏事故的主要原因，其中以人为打孔盗油及第三方施工破坏最为多见。其危害通常表现为火灾和爆炸形成的人身伤亡、直接或间接的经济损的失以及环境污染

20、等。目前管道上应用的各种泄漏检测技术可分为人工方法、仪器直接检漏、管道泄漏检测模型软件分析法三大类。 1、人工方法 由专人沿管道线路查看管道及周围情况，确定有无泄漏发生，或者在管道沿线设立标志桩，公布管道所辖单位的电话号码，管道发生泄漏时由附近居民打电话报警。 2、仪器直接检漏法 利用传感器检测管道内介质的声速、温度、压力值或管道周围地温，湿度值，并将数据传到控制中心，由中心计算机进行判断，发现异常后报警。 （1）专用线缆检测 在管道沿线敷设特殊线缆，它具有传感器与数据传输双重功能，当管道发生变形、穿孔泄漏、人为破坏等物理干扰现象时，将引起管道震动或管道周围和管道内介质声速、管道压力等参数的变

21、化，这些信息被传感器采集并传输到控制中心，由计算机根据参数的变化进行判断。 （2）压力传感器检测 当管道发生泄漏时，泄漏点处产生负压波，负压波向上、下游传播，并逐渐衰减，这种压力波动具有几乎垂直的前缘。利用安装在管道上、下游的压力传感器监视管道压力参数，捕捉瞬时压力突变，可以判断管道泄漏事故的发生。测量负压波到达管道上、下游检测点的时间差，根据管道内压力波传播速度，通过计算可以得出泄漏点的位置。 （3）智能清管器检测 智能清管器（如几何清管器、漏磁清管器等）可对管道内外壁进行检测。几何清管器检测管道凹痕、带扣、皱褶和弯曲损伤的位置及其严重程度，漏磁清管器是利用漏磁无损检测原理对管道内外壁腐蚀、

22、损伤或材质缺陷等情况进行检测。漏磁清管器的工作原理是利用自身携带的磁铁在管壁全圆周上产生一个纵向磁回路场，当清管器在管道内随介质运行时，如果管内壁或外壁没有缺陷，磁力线囿于管壁内；如果管内壁或外壁有缺陷，磁力线将穿透管壁，产生漏磁现象。漏磁场被位于两磁极之间的探头检测到，产生感应信号，记录在存储器中。数据经过处理，就可以对管道状况进行判断识别。智能清管器自身带有里程轮，可定位和记录管道总里程。 （4）外夹式超声波流量计检测 泄漏检测用超声波流量计量系统见图1所示。 图1泄漏检测超声波流量计量系统从图1可以看出，在管道上游A地、下游C地设备压力传感器、温度传感及外夹式超声波流量计，分别测量管道压

23、力参数P1和P2、温度参数T1和T2以及流量参数F1和F2。站控PLC系统采集数据并传输到控制中心计算机。根据质量平衡法，通过温度和压力补偿，可以精确测量管道的输入输出流量，由计算机判断管内介质声速变化对泄漏点定位。 3、管道泄漏模型软件分析法 管道状态可以由管道内介质的压力、温度、流量等参数描述、管道流体运动可以由一系列数学方程进行描述。已知管道的纵断面数据、管径、壁厚、地温、传感器精度、阀门种类、机泵特性等，应用连续性方程、动量方程、能量方程、状态方程建立管道泄漏检测数学模型。利用模型软件计算出管道流量和压力的理论值后与实际测量值相比较，当差值超过报警限时，系统就会发出泄漏报警。2各种泄漏

24、检测法的优缺点（1）人工巡线方法直接准确，不受管道自动化程度及通信系统的限制，但实效性较差。（2）在仪器直接检测的各种方法中，专用线缆检测可以实时、连续的对管道进行监测，对于微量泄漏比较敏感。但设备不具备通用性，需要沿管道敷设专用线缆和购置发射机、接收机、专用计算机等硬件设备，同时要求管道沿线必须设置电源，因此投资较大。（3）负压波法对于突发性泄漏比较敏感，对于缓慢增大的腐蚀渗漏不敏感。由于正常的启停泵和开关阀、管道本身的震动也可以产生压力扰动，因此单一的负压波法容易产生较高的误报率，在相对复杂的管道系统应用有一定的难度。 （4）外夹式超声波流量计安装方便，可检测管道实际输入与输出的流量，因此

25、直观准确。 （5）智能清管器可以对管道内外壁进行精确的检测，是现役管道完整性评价与风险管理技术的首选方案，但成本较高，其检测周期视管道的实际情况而定，一般为210年。 （6）管道泄漏检测模型软件分析法对泄漏检测和定位都是根据理论计算值和实际测量的差值来进行判断的。理论计算值取决于数学模型的精确度，数学模型则需要根据特定管道的统计数据和测量数据建立与完善，实际测量值来源于SCADA系统，其准确度依赖于各种传感器的精度及重复性。因此 管道泄漏检测模型软件分析法对于管道自动化系统和通信系统的依赖程度较高，使用初期（一般69个月）要对管道泄漏检测模型不断调整，工作量较大，对技术人员自身的技术及经验要求

26、也较高。由于这种方法综合考虑了管道系统多种因素相互作用的结果，因此在调整完善后，不仅能提供较高精度的泄漏检测与定位，而且能提供更多方面的应用支持，如清管器跟踪、批输管理、界面监测、设备状态分析等。 需要强调的是，除了人工巡线方法和智能清管器检测法外，其它方法所需数据都要依靠传感器测量，并且至少要取得管道上、下游两个以上检测点的数据，因此对传感器、SCADA系统、通信系统的要求都比较高；同时，为了提高精度，降低误报警率，对数据时间同步和系统采样频率也有较高的要求。3管道泄漏检测方案的选择及确定1、液体管道的异同点液体管道在许多方面具有相同点，在工艺方面，大多采用密闭输送工艺，例如铁岭至大连原油管

27、道、铁岭至秦皇岛原油管道、库尔勒至鄯善原油管道、兰成渝成品油管道、东营至黄岛原油管道、克拉玛依至独山子成品油管道等。在自动化方面，为了满足闭密输送工艺要求，均采用了较为成熟的SCADA系统。例如铁岭至大连原油管道、东营至黄岛管道和铁岭至秦皇岛管道应用了美国的S/3系统，克拉玛依至独山子管道应用了德国的WIN CC系统，库尔勒至鄯善原油管道和兰成渝成品油管道则采用了加拿大的OASYS系统，根据SCADA系统数据传输的需要，通信系统均可采用卫星、光缆、微波等多种方式。同时，每条管道又具有各自的不同点，例如地理位置不同，有的管道建在地势平缓的平原地区，管道落差较少，运行压力相对平稳，而有的管道则建在

28、高原或山区，落差较大，因此压力波动较为频繁，需要采取相应的减压控制技术克服大落差影响，由于管道建设时间不同，新建管道SCADA系统和通信系统较为完善，传感器种类齐全，仪表设备先进，而老管道SCADA系统和通信系统则相对落后或是通过后期改造建立起来的，有着较多的局限性；输送介质不同，原油管道出口单一、油品单一，因此流量、压力相对稳定，而成品油管道则顺序输送多种油品，不同介质的管道内运行时压力波动很大，加之沿途分输点较多，流量变化较大。2、泄漏检测方案的选定原则从上述液体管道所具有的异同点以及各种泄漏检测技术的缺点分析可以看出，不同的管道所适用的泄漏检测技术的优缺点分析可以看出，不同的管道所适用的

29、泄漏检测技术应有所差别。液体管道泄漏检测方案的选定原则就是根据各种泄漏检测技术的优缺点，综合考虑管道工艺，自动化系统、通信系统、工艺及仪表设备、设资金额等多方面因素，选用最适合的泄漏检测技术，从而达到最高性价比。成功应用泄漏检测技术的关键在于根据每条管道的不同特点，认真分析研究各种泄漏检测技术的优缺点，选择适合的泄漏检测方案，准确高效的对管道系统进行在线泄漏检测，确保管道安全运行。4泄漏检测的支撑技术（1）监控与数据采集监控与数据采集SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）系统作为一项高新技术已广泛应用于管道运输行业，成为当今管道自动化控制

30、系统的基本模式。高集成度、易于使用的系统的安装和使用大大提高了规划能力，增加了利润，降低了成本和损耗，提高了管道输送现代化和全员工作效率。 近年来，随着SCADA技术的发展，早期安装实施的自动化系统在设备和功能上已不能满足管线自动化的要求，许多管线都对旧的SCADA系统进行了更新改造。由于发达国家管线的泵站大多数为无人值守泵站，因此，在许多SCADA系统中，主控中心多具有遥测、遥信、遥控、遥调功能。站控端RTU（远程终端设备）通过局域网或广域网与主控中心和其他计算机进行通信。已由集中控制、集中管理逐步发展成为集散控制、集中管理的方式。 发展更新后的SCADA系统的主要功能为：对全线系统和泵站的

31、主要参数采集监控；动态显示各站运行参数、状态、趋势图、工艺流程和报警情况等；对各被控站进行遥控，控制机泵启、停和阀门开、关；运行、报警、历史数据的存储和记录；运行报表、事故状态报告的打印；运行数据的分析，方案的模拟预测和优化；系统的模拟培训；管线动态泄漏探测，瞬时模拟的报告，清管器跟踪管理；系统组态、扩展，等等。 随着计算机网络和通信技术的进一步发展，新的SCADA系统将提供更加开放的系统结构，向着智能化、网络化的更高层次发展。SCADA系统未来的发展是朝着声音控制识别，提高数据处理能力，更快的时钟速度，更大的内存方向发展，应用软件的功能也将在现有的基础上更加完善，多媒体技术将被越来越多的应用

32、，以提高系统操作的可视性和安全性。（2）管道通信技术管道通信系统是管道系统调度管理和SCADA系统的重要信息通道。由于输油管道距离长、分布广、沿途通信基础条件差，数据传输流向变化大、通信业务容量小、稀路由，要求质量高、可靠性、实时性强的特点，并且目前的输油管道对通信业务需求有语言、数据和图象，这就对管道通信提出了更高的要求。 从20世纪50年代开始，专用租用电话和微波通信一直是管道工业发达的国家如美国、加拿大、前苏联等长输管道的主干线通道。20世纪70年代出现了光纤通信，80年代，卫星通信开始步入管道通信领域，尤其近年来VSAT技术、高速短波通讯在国外管道通信上发展很快。 1. 数字微波通信

33、数字微波通信起步早，发展快，具有传输速度高、通信容量大、传输频带宽、比较稳定的特点，所以目前仍是输油管道通信的主要方式之一。但由于微波通信属地面无线通信手段，易受地形条件限制，系统安装费用和操作费用高，所以近些年来发展速度减慢。 2. 光纤通信 20世纪70年代发展迅速。光纤通信系统的优点在于传输频带宽、速度高、无干扰、控制功能强、耗能低、安全保密性好、施工维护方便、具有系统专业性、可与管道同沟敷设等，因此已成为长输管道最佳通信手段之一。更适用于分布距离短、用户密度大的管道。 3. 卫星通信 卫星通信属空中无线通信，它具有覆盖面积广、通信质量高、不受地形因素制约、设备体积小、投资少、建设周期短

34、、较易扩容等优点，80年代中期开始跻身于长输管道通信。 4. 蜂窝无线电话系统 这是以太阳能作能源的蜂窝无线电话系统。其小口径终端（VSAT）是一种体积小、造价低的卫星地面站，它提供了数字通信的新方法，非常适合于分布广、稀路由的情况，具有利用率高、可靠性高的特点。5短波多功能自适应通信自适应高速短波数据、传真、图象通信系统是利用短波通信手段来实现数据、传真、图象的通信，借助多任务操作系统，实现了数据通信与图像的处理、传真处理、数据来集等多种任务同时运行。非常适合于分布广、稀路由的情况，以其小型化、开通调试、运行维护费用低、经济实用的优势，将成为长输管道的主要通信手段。四、我国漏检技术、巡检管理

35、的应用1、中原油田的“输油管道防盗实时监测系统”由中原油田等三家共同承担的石化股份有限公司“输油管道防盗实时监测系统”项目采用了智能化声学探测和应力波监测两项技术。该项目2001年9月开始实施。2004年9、10两个月，该项目所研发的智能化声学探测和应力波监测技术分别在文二联至柳屯油库、明一联至柳屯油库两条输油主干线上模拟试验成功，并进入系统试运行阶段。在整个现场试运行过程中，两条输油管道防盗实时监测系统的定位平均误差15米，报警率100，准确率92.9。这一系统可在不法分子窃油初期就报警并进行准确定位，对有效遏制窃油现象、避免国家资源流失及因原油泄漏造成环境污染。 2、胜利油田孤岛采油厂的“

36、原油集输管道泄漏检测系统”1996年10月，在胜利油田孤岛采油厂研制成功我国第一套“原油集输管道泄漏检测系统”。1998年1月，在中（原）洛（阳）线濮阳滑县段研制成功原油长输管道泄漏检测与定位系统。 该项目主要分四个部分。 第一部分：原油管道泄漏检测技术。原油管道的泄漏检测过程可概括为两个步骤：第一，实时监测管道是否进入非正常运行工况；第二，判断管道的非正常工况是泄漏引起的，还是泵站的例行操作引起的。如果是泄漏则发出报警信号。管道发生泄漏时，压力流量等参数将发生变化。而站内调泵、调阀操作时，压力、流量等参数也会发生变化。准确区别哪些是站内操作引起的管道工况变化；哪些是泄漏引起的管道工况的变化，

37、是减少误报率的关键。第二部分：原油管道泄漏定位技术。针对我国原油大多具有高粘度、高含蜡、高凝点必须加热输送的特点，研究了热输原油管道的水力模型与热力模型。首次提出了一种考虑沿程温降影响的改进的压力梯度定位方法和温度梯度定位方法，适用于对较缓慢的泄漏定位。与常规的压力梯度法相比，定位精度大大提高。采用负压波技术对突发性的泄漏定位。研究了温度变化对管道内负压波传播速度的影响。提出了一种新的负压波定位公式和搜索法（基于Romberg算法的二分区间搜索法）；分析了压力变送器动态响应时间差对定位精度的影响，提出一种消除其影响的方法；采用离散小波变换准确提取负压波的特征拐点；采取GPS统一管道各站数据采集

38、系统的时间。上述技术措施保证了泄漏点的定位精度和可靠性。 第三部分：原油管道泄漏检测与定位系统。每条长输管道都达数百公里，除发油站和收油站之外，还设有若干个中间泵站。原油长输管道的特点是管径较大，站间距较大（一般为5080公里），一般各站仅安装压力变送器，而不安装流量计。该系统能够迅速地检测到泄漏的发生并准确地定位泄漏点。我国的油气长输管道已基本配置了SCADA系统，但国内的SCADA系统不具备判断泄漏的功能，只得另外研制泄漏监测系统。一条长输管道的SCADA系统需耗资数百万元，它与泄漏监测系统自成体系，不能共享硬件和软件资源，造成资源的浪费。该项目基于SCADA系统研制了一套原油管道泄漏检测

39、与定位系统，实现了泄漏监测功能与SCADA系统的融合。第四部分：管道停输情况下的泄漏检测技术，提出一种管道停输时的泄漏检测与定位方法，解决了由于停输时压力趋于零、流量等于零，而不能检测泄漏的难题。3兰成渝输油分公司的“快鸟”巡检信息系统“快鸟”巡检信息系统是基于3G（GIS、GPS、GSM）技术研发而成的，可以实时显示管线巡检人员的行动方位，从根本上杜绝了巡检不到位的情况发生，极大地消除了事故隐患。同时，巡检人员可将现场采集到的动态数据实时传送至远程管理中心的数据库，管理中心利用信息系统应用程序对数据作相应的处理，并将结果实时反映在相关的电子地图上，实现生产管理的可视化操作。五、长输管道防泄漏

40、实时监测、巡检信息管理系统长输管道防泄漏实时监测、巡检信息管理系统结合了目前国内外先进的泄漏检测方法和技术、以及近几年迅速发展的通讯技术，不仅实现防盗、防泄漏检测，同时用简单的方法实现了巡检的实时跟踪，有效的加强了长输管道的安全工作。1、相关技术1) 声学探测和应力波监测通过应力波监测，根据现场测试的数据，分析应力波信号随检测距离的时频特性变化，实时监测管道是否进入非正常运行工况，判断管道的非正常工况是外力作用或泄漏引起的，还是泵站的例行操作引起的，如果是泄漏则发出报警信号，而后系统采用无线传感器网络通讯的方式，进行数据的传输以及盗油的报警定位。检测点设备对泄漏点应力波信号的检测距离可达到10

41、00米。2) 无线传感器网络技术无线传感器网络WSN（Wireless Sensor Network）是一种由传感器节点构成的网络，能够实时地监测、感知和采集节点部署区的各种信息（如温度、湿度、噪音和有害气体浓度等），并对这些信息进行处理后以无线的方式发送出去，通过无线网络最终发送给控制中心或调度中心。无线传感器网络在军事侦察、环境监测、医疗护理、工业生产控制以及商业等领域有着广阔的应用。在传感器网络中，传感器节点具有端节点和路由的功能：一方面实现数据的采集和处理；另一方面实现数据的融合和路由，对本身采集的数据和收到的其他节点发送的数据进行综合，转发路由到网关节点。网关节点往往个数有限，通常使

42、用多种方式与外界通信。而传感器节点数目非常大，通常采用电池提供能量。检测点设备的无线传输方式，采用长距离的射频方式，检测点设备无线数据传输的距离可达到12公里。3) 高速短波通讯技术短波通讯在石油系统已有较广泛的应用，国内外部分石油公司采用无线超短波终端RTU进行现场工况的监控，实现现场作业的数据采集和远程监视。本次方案中，站、场采取无线短波通讯方式，实现了站、场与远程管理中心的实时通话及数据交换功能。4) 通过无线传感器网络进行巡检管理由于管线上分布安装了具有应力波监测和无线传感器网络功能的检测点设备，巡检人员配备同样具备无线传感器网络功能的、类似手机大小的、具备个人身份识别码的无线巡检终端

43、，在巡检过程中，检测点设备会自动识别巡检终端，并将其位置信息实时传送到调度中心，实现实时跟踪巡检过程。2、系统组成系统共分三大部分：无线传感器网络检测设备及巡检终端、监测站系统和调度中心系统。无线传感器网络检测设备及巡检终端主要应用应力波检测技术及无线传感器网络通讯技术，将管道工况及巡检状态等数据初步检测出来，并传送到无线传感器网络网关设备。监测站系统包括无线传感器网络网关设备、与调度中心通讯的高速短波通讯设备，及监测站软件系统。监测站可在延管道50100公里处设置一个，主要实现巡检人员、管道检测设备、站场的现场管理。其软件系统中有数据库，实时记录每个无线传感器网络检测设备传送的实时数据，并生

44、成报表。调度中心包括高速短波通讯设备和调度系统。可实现在大屏幕上实时观察管路各检测点的工况情况及巡检状况。三部分的工作原理如下图所示：本系统可为就地控制层、站控制层，调度中心远控，管理中心远程监视四级控制模式，站控制层与调度中心采用高速短波通讯，而调度中心与管理中心采用互联网接入通讯方式。站控制层实现检测点等设备的状态监控与报警；上传生产信息和数据并接受调度中心下达的指令等功能，可实现在紧急状态的自动通知，是独立于计算机控制系统之外的保护系统；。调度中心是生产运行的直接监管者，通过短波系统将各泵站控制层的生产信息和数据集中显示并保存，监视各站的的运行状况，巡检状况。调度中心可对全线压力状况进行

45、仿真模拟，可以分析压力波的变化趋势，实施水击超前保护，并动态记录保护时20分钟以内的压力变化趋势。全线泄漏检测与定位系统可根据管线的压力波分析对管线泄漏状况进行分析与定位，而优化运行系统可以实现全线的生产优化运行。操作员工作站采用灵活简便的人机交互界面，可实现：分级登录。分操作员/系统维护工程师/系统管理员三级，各级用户可在登录后修改自已的登录密码。站控/远控切换。系统管理员可通过远端暂停本站控制，实现远控。用户管理。系统维护工程师可以在登录后，增删操作员用户，同样，系统管理员可对系统维护工程师进行管理。数据保存及自动打印。数据可自动保存在SQL数据库中，打印可按用户设定的时间自动打印或人工打

46、印，打印时可选择预览功能。事件管理功能。用户可查看不同时期的报警记录，操作员对的操作记录，各种登录记录等。调度员工作站具有的主要功能有：显示全线概貌：各站场概貌及动态实时巡检图的生成；报警、事件生成、通信状态、诊断、故障显示；动态趋势、历史曲线图显示；水击分析及优化分析；调度员工作站支持安全权限设定，包括：操作员级、运行维护级、工程师级等。调度管理中心是对管道局各条线路实现集中管理的数据中心，对全线的生产运行和设备状况进行数据采集和远程监视。3、优势及特点1) 采用高新的、在实践中已得到应用的国外的先进检测方法与技术，系统可靠性高；2) 泄漏检测与巡检管理相结合，实时检测泄漏、实时跟踪巡检过程

47、；3) 系统全部采用无线方式通讯，安装、调试简便；4) 检测点设备小型化，安装简单，对管道不造成任何破坏；5) 检测点组网方便，对重点区域可多布点，检测点数量不受限制；6) 远程管理中心的管理人员依据系统显示的巡检人员巡线轨迹，可实时检查所有巡线人员的到位情况，从根本上杜绝了巡检不到位的情况发生；7) 巡检设备完全依据管道的巡线工作而设计，人性化设计，无须培训即可应用。六结论通过我们对目前国内外的应用的多种长输管道防泄漏监测方法及巡检信息管理系统的分析，及在国内得以应用的部分系统的分析，可以得出本方案提出的解决方法，结合了已应用的先进技术和方法，具有一定的创新性，是完全可行的。27 / 27文档可自由编辑打印