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負壓力波法的局限性--管道泄漏監測


現階段國內用的較多的負壓力波法和傳統管道泄漏監測方法相比是一個巨大的進步,負壓力波法不但解決了定位問題而且也比傳統方法誤報少得多,從本質上說負壓力波法是一種聲學方法,即利用在管輸介質中傳播的聲波進行檢測的方法。當管道發生泄漏時,由于管道內外的壓差,泄漏點的流體迅速流失,使該點管道內壓力下降,流體分子間隙變疏,泄漏點兩邊密度高的液體就向密度小的泄漏點補充,從而產生了一個新的波源,該波以一定速度依次向管道的兩端傳播,這就是所謂的負壓力波。根據負壓力波到達上下游監測點的時間差和管道內壓力波的傳播速度就可以計算出泄漏點的位置。負壓力波法常用的定位公式如下:

X = ( L + aΔt ) / 2 
式中:X ——泄漏點的位置
L ——被監測的管道的長度
α ——波在管道中傳播的速度
Δt——首末兩站點收到波的時間差 

從上述公式可以看出,除了與流體的特性有關外還和流體的溫度和壓力相關,一般這兩項誤差可以用數學模型來近似解決,當然這種情況下的定位公式就不是上式了,所以說公式只不過是一個近似的公式。但是真正的問題并不在這里,它在于負壓力波法本身并沒有脫離原始的報警方法。當壓力下降曲線與閾值線相交時,就會發出報警,雖然事件發生在時刻而不是報警的時刻,但是由于壓力下降比較快,所以對定位的影響不大,這就是為什么負壓力波法在信號強時自動報警定位誤差也不大的原因。在生產過程中,管道壓力一般都是經常調整的,而人為設定的閾值必然也要跟著調整,這不僅難以操作還增加了人為因素的不利影響。當管道壓力緩慢向一個方向變動時,人們也無法跟隨著調整閾值,結果往往是使報警系統失去使用價值。為了解決這個問題,人們在管道泄漏監測報警技術中采用了閾值自動跟蹤法。

一般自動跟蹤曲線是由當前壓力平均值加上所設定的值合成的,因此它有相對的平穩性和滯后性。從長時間來看它是跟蹤的,從短時間來看它是滯后的。從圖上可以看出,當壓力突降時會突破閾值,而正常的壓力變化卻達不到閾值,因此能夠響應較快和相對較小的壓力變動信號,從整體性能上看自動閾值跟蹤技術并沒有使負壓力波法的基本性能有所提高。這兩種閾值設定法所設定的閾值都應當遠離壓力波動噪聲區才能有效工作。而前一種無法設定的太小,后一種則可稍小些,但都無法避免壓力波動引發的誤報。
  
即使采用了壓力、流量相關識別技術來盡量減少誤報,使得負壓波法在相對泄漏量較大的管線上應用有較好的效果,但對緩慢開閥門的盜油、相對較慢的盜油、大輸油量管線上的盜油、管道腐蝕穿孔造成的泄漏、或長距離信號的衰減等引起的泄漏報警就無能為力了。 

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