1、天然气管道检漏,主要内容:一、绪论；二、泄漏原因；三、泄漏检测技术；四、管道泄漏检测系统的评价指标；五、预防泄漏事故的措施。,1,第一页，共九十五页。,一、绪论：天然气易燃、易爆、易扩散,天然气管线 的泄漏破裂事故不但造成很大的直接经济损失,更易造成人身伤害和环境污染等严重后果。因 此,对天然气管线泄漏进行实时在线监测,及时 发现泄漏和预防泄漏隐患就显得十分重要。,2,第二页，共九十五页。,根据泄漏量的不同，管道泄漏一般分为小 漏、中漏、大漏。小漏亦称砂眼，泄漏量低于正 常输量的 3%，主要是由于管道防腐层被破坏，管壁在土壤电化学腐蚀作用下出现锈点，腐蚀逐 渐贯穿整个管壁的现象。中漏的泄漏量在
2、正常输量的 3%10%之 间。大漏的泄漏量那么大于正常输量的 10%。在 管道运营中，由于倒错流程、干线阀门误动作等 原因可能使干线超压造成管道泄漏。,3,第三页，共九十五页。,二、泄漏原因：天然气长输管道在运行过程中,出现泄漏现象的原因主要有以下四个方面。(1)管道腐蚀；(2)自然破坏；(3)人为破坏；(4)管道自身缺陷。,4,第四页，共九十五页。,管道的泄漏,具体表现在以下10个方面:管道材质不良,由于材质开裂、存在砂眼,久 经腐蚀穿洞；管道涂层损坏、脱落,造成管道腐蚀穿孔；阴极保护度低或失效,以及潮湿的环境如腐蚀 性介质对管道外壁造成的腐蚀和传输介质的 腐蚀成分对管道内壁造成的腐蚀；管道
3、接头安装不良，阀门不良，未设计管道 伸缩节等原因；由于地下管道拥挤,在施工其它地下工程时受 影响所致；,5,第五页，共九十五页。,由于高层建筑工程的重压,使地基下沉,致使管 道开裂；由于地质构造原因使地基下沉,造成管道开裂(如地震地下水位下降)；在路段上的管道,由于重载车辆的通行而造成 管道开裂；不法分子的盗窃破坏，造成管道穿孔以及施工 人员违章操作,野蛮施工造成的破坏；由于地震、滑坡等自然灾害以及气候变化使管 道发生翘曲变形导致应力破坏。,6,第六页，共九十五页。,一般来说,泄漏事故在管道运行的早期的 发生频率较高,而在中期较低。这主要是因为 在早期,管道在材质、设计和施工等方面存在 的未被
4、发现的缺陷,会在运行初期充分暴露,管 理和操作人员的本身经验缺乏,制度不全,这也 是初期造成泄漏事故多发的原因;在管道运行 后期,由于管道和设备的老化、腐蚀、磨损,管 道较容易破裂,造成事故率上升。,7,第七页，共九十五页。,在天然气管道输送过程中,常发生泄漏的 部位是管道上的连接部位、焊接部位、流体的 转向部位及采用填料密封部位等。1.连接部位泄漏：连接部位是指为了检修或更换零部件而在 设备或管道上设置的可拆卸性构件。最常见 的连接部位有法兰连接和螺纹连接。,8,第八页，共九十五页。,(1)法兰泄漏：法兰密封是天然气管道输送中应用最广 泛的一种密封结构形式。这种密封形式一般 是依靠其连接螺栓
5、所产生的预紧力,通过各种 固体垫片或液体垫片到达足够的工作密封比压,来阻止被密封流体介质的外泄,属于强制密封 范畴。这种连接形式主要存在三种泄漏形式。,9,第九页，共九十五页。,1)界面泄漏。密封垫片压紧力缺乏、法兰结合 面上的粗糙度不恰当、管道温差变形、机械 振动等都会引起密封垫片与法兰面之间密合 不严而发生泄漏。2)渗透泄漏。压力介质通过密封垫片内部的微 小间隙而产生的一种泄漏形式。3)破坏泄漏。破坏泄漏是由于安装质量欠佳而 产生密封垫片压缩过度或密封比压缺乏而发 生的泄漏。,10,第十页，共九十五页。,(2)螺纹连接部位泄漏：螺纹泄漏是由于所使用的缠绕填充材料如四氟乙烯、石棉绳、麻丝等材
6、料经过长期使用后,会出现老化、龟裂、变质,塑性变形和回弹力下降,造成填充材料与丝扣之间密合不严而发生泄漏。2.焊接部位泄漏：由焊接存在的缺陷如未焊透、夹渣、气孔、裂纹引起的泄漏。,11,第十一页，共九十五页。,3.冲刷引起的管道泄漏：由于天然气高速流体在改变方向时,对管壁产生较大的冲刷力导致的管道穿孔泄漏。4.填料部位泄漏：主要指阀门填料处或机泵的轴向填料密封处发生的泄漏。,12,第十二页，共九十五页。,二、泄漏检测技术：泄漏检测方法一般用来检测管道的完整性的。国外从20世纪70年代末开始对油气长输管道泄漏检测技术进行研究,到80年代末,相关的检测技术和设备已商品化。目前,国内外常用的输气管道
7、泄漏检测与定位方法很多。,13,第十三页，共九十五页。,1、直接检漏法：直接检漏法是检测泄漏气体的直接检漏方 法,其中包括最原始的人工巡视法,这种方法依 靠工人沿道进行巡视,依赖于人的敏感性、经 验和责任心,往往只能发现一些较大的泄漏,而 且消耗很大的人力,实时性也较差。随着科学 技术特别是计算机和自动化仪表的飞速开展,大量最新科技成果不断被应用于管道的检测中,涌现出许多高效、灵敏和方便的检测技术和设 备。,14,第十四页，共九十五页。,1红外线成像技术：当管道发生泄漏时,泄漏点周围土地的温 度场会发生变化,通过红外线遥感摄像装置可 以记录输气管道周围的地热辐射效应,再利用 光谱分析就可以检测
8、出泄漏位置。这种方法可 以较精确地定位泄漏点,灵敏度也较高,但不适 用埋设较深的管道检漏。,15,第十五页，共九十五页。,2纹影成像技术检测法：由于泄漏到大气中的天然气比周围空气的 折射高,光栅之间的泄漏天然气就会使光线达 摄像机时,形成纹影图像,拍摄下来的纹影能提 供信息生位移估算泄漏量,与其他一些光学检 漏技术(如背景吸收体成像、红外辐射吸收技 术)相比,纹影成像技术的敏度高,设备轻巧、使用方便,但不能实时检测泄漏。,16,第十六页，共九十五页。,3智能爬行机检测方法：智能爬行机是基于超声波、漏磁、声发射 等无损伤原理以及录像观察的仪器,它的四周 装有多个探头，可进入管道内部边爬行边检测
9、管道内外腐蚀、机械损伤的程度和位置,为预 测和判断是否泄漏提供依据。例如超声波检测 器在爬行中不断地通过探头发射超波,检测壁 厚,从而估计管道受腐蚀程度。,17,第十七页，共九十五页。,通常,采用声波需要在传感器和管壁之间 充填耦合剂,检测时,要设一个液体段(通常为 凝胶),在这个液体段的两端运行两个常规清管 器,而超声波检测器需要放入液体段，因此操 作很不方便,还会影响管道的正常使用。国外 已研制成功不要液体耦合剂就能用于输气管道 的轮式干耦合超声波检测器。,18,第十八页，共九十五页。,漏磁检测器：在管道爬行的过程中,通过 检测器上的磁铁不断将经过的管道磁化,由于 管道上缺陷处的磁通会发生
10、泄漏,检测器就将 管道上各处磁通量泄漏情况记录下来,经分析 后可确定管道的破损情况。智能爬行机能够较为准确地判断泄漏,并 根据管道状况预测泄漏,防患于未然,但投资较 大,且需要丰富的操作经验,只适用于那些没有 太多弯头和连接处的大口径管道。,19,第十九页，共九十五页。,4嗅觉传感器技术：嗅觉传感器技术是一项新兴技术。这种技 术利用特殊的化学物质,传感器对天然气中某 种化学物质作出反响,输出信号,然后通过计算 机信号处理,检测泄漏的天然气。可将嗅觉传 感器沿管道按一定的间距布置,对管道进行实 时监控。目前,将此项技术应用于管道检测还 不太成熟,需要进一步探讨和研究。,20,第二十页，共九十五页
11、。,5打压检测法：早期新建管道必须进行静水压试验,管道 在高于正常运行压力(一般设为设计压力的 1.25倍)维持24小时,这种检测方法对于暴露各 种初始缺陷非常有效,但只能检测出管道不能 承受试验压力的部位,不能提供管道的详细信 息,并且水压试验需要停输进行,检测本钱较大。,21,第二十一页，共九十五页。,6气体检测法：这是一种采用基于接触燃烧原理的可燃性 气体检测器,这种方法的优点是受温度、污染 或机械运行的影响较小,灵敏度较高,目前已成 为检测输气管道的主要检测仪器。缺点是易引 发燃烧或爆炸事故,而且不能长距离连续检测。,22,第二十二页，共九十五页。,7探地雷达：探地雷达将脉冲电磁波发射
12、到管道附近的 地下。当管道内的气体发生泄漏时,管道周围 介电性发生变化,到达雷达的发射信号的时域 波形也会发生变化,根据波形的变化就可以检 测到管道是否发生泄漏。应用这种方法时,被 测对象必须有一定的体积,因此不适用较细的 管道,而且地质特性的突变往往会对图像有很 大的影响,容易出现误报。,23,第二十三页，共九十五页。,2、间接检漏法：间接检漏法是指泄漏造成的流量、压力、声 音等物理参数发生变化而进行间接检测的方法。1传感器检测法：当管道发生泄漏时,在泄漏点会产生噪声,通 过声波传感器检测这种声波,就可进行泄漏检测和 定位。此项技术能够快速检测泄漏,定位准确性也 较高。,24,第二十四页，共
13、九十五页。,但是由于泄漏口形状的差异对泄漏声波的特 征影响较大,这种方法难以确定泄漏程度。由于 传统的声波传感器属于离散型,对于长距离管道 需布置大量传感器,投资相当大,限制了这项技术 的应用。光波在光纤中传播时其特征参量(如振幅、相位、偏振态、波长等)在外界因素(如压力、振 动、位移、温度等)的作用下会发生变化。,25,第二十五页，共九十五页。,利用这一特性,在油气管线铺设一条或几 条光缆,利用光纤作为传感器,监视管道泄漏时 发出的噪声,或者检测管线周围的压力和温度 等信号,通过对信号的分析和处理,对管线附近 的机械施工和人为破坏等事件进行迅速判断和 准确定位,提高在线检测水平。,26,第二
14、十六页，共九十五页。,分布式光纤传感器是近几年来开展的一 个热点,它在实现物理量测量的同时可以实现 信号的传输,在解决信号衰减和抗干扰方面有 着独特的优越性,在管道监控系统中将极具有 应用潜力。,27,第二十七页，共九十五页。,2流量或质量平衡法:在流量平衡方法背后的原理是质量守恒，既，在同一时间间隔内流入管道中的流体流量 减去流出的量必须等于管道内流体的变化量。如果考虑更广泛的时间期间，泄漏发生能 被发现，然而在产品性质和一个管道瞬态特征 的变化会导致误报警,28,第二十八页，共九十五页。,使用这个方法，在任何时间段内，能被检 测出来的最小的泄漏量在管线存量上有不确定 性。根本上，这意味着只
15、有泄漏大于能被插入 管道内的额外流量/质量才能被测出来。在流量平衡方程中，包括在管线存量上变 化，极大地减少与管线充装有关的流量平衡中 的错误数量。流量平衡的不确定性被减少在 流量测量上加上在计算的管存上的错误，这 能通过以下两种方法被实现：,29,第二十九页，共九十五页。,1.通过假定管段一端到另一端的稳态压力和温 度特性，计算一个这个管段的平均密度，密 度被乘以管线流量，获得管存量。管充的计 算被扩展成计算管线因数诸如管壁的膨胀，和温度变化对管充的影响，这可以减少计 算的管线错误。从一个时间步到下一个时间 步，管充是在时间t1的管存量减去在时间t0 的管存量.,30,第三十页，共九十五页。
16、,2.如果中间压力测量仪表存在，管存量能被更精 确地确定，使用以管线的能看出压力特征和集成 获得的密度特征。用这个方法，所有中间压力 测量根本上是连续以可维持的运行操作.,31,第三十一页，共九十五页。,3负压波检测法：当泄漏发生时,泄漏处因流体物质损失而 引起局部流体密度减少,就会产生一个瞬时压 力降和速度差,并形成负压波。负压波自泄漏 点向两端传播到上下游的压力传感器,通过分 析压力传感器捕捉到瞬时压力降的波形和上下 游压力传感器接收到压力波信号的时间差就可 以定出泄漏点。,32,第三十二页，共九十五页。,管道运行中的正常操作也可能造成负压波,但 与泄漏造成的负压波是有差异的,泵、阀的正常作 业引起的负压波与泄漏产生的负压波方向不同,国 外已研究出了负压波定向报警技术。根据泄漏引起 的负压波与正常操作产生的负压波波形特征有较大 区别,靳世久等人提出模式识别技术,对负压波进行 分段符号化处理,通过与标准负压波模式比较判断 是否有泄漏发生。,33,第三十三页，共九十五页。,由于工业现场的电磁干扰、输油泵振动和 加热炉等的影响,实际采集到的负压波序列附 着大量的噪声,这使得精确识别压力突
