最新“负压波法”和“输量平衡法”(新瑞)课件PPT.ppt 69页

'“负压波法”和“输量平衡法”(新瑞) 摘要1、公司简介；2、输油管道泄漏报警定位技术的概况；3、saker系列输油管道泄漏报警定位系统的技术原理、结构组成、技术性能；应用业绩，效果及实例。关键词输油管道泄漏定位报警负压波法输量平衡法 公司简介任丘新瑞石油技术开发有限公司拥有一批植根于油田的专业技术人员。专业从事油田专用仪器、仪表的开发研制和工程技术服务工作。多年来不断开发研制油田急需的新技术新产品，以良好的服务在油田中树立了形象。来自石油人的技术、产品和服务，最了解最能满足油田的需求。因专注而专业，因专业而求精。油田生产需要的，就是我们要努力做到的。 报警型以“管道瞬变模型法”、“负压波法”、“管道输量平衡法”、“振动声波监测法”应用最多“管道瞬变模型法”根据管道质量平衡原理，计算水利瞬变效应，建立数学模型，在计算机上实时计算。理论上可以准确定位。但由于不同时期管道的各项参数很难在线测量，计算方法还不成熟，所以断泄漏定位也就大打折扣。由于需要建立四个联立方程，所以需要管道参数、介质物性等众多参数的支持，缺少一个参数将会对结果产生较大的影响。这对于某些不具备条件（如：仅有压力或流量）的管线就不适用，因而在一定程度上也限制了它的推广。 “管道输量平衡法”根据质量守恒定理，同一期间流进和流出管道的油品的质量应当相等。在管道两端安装流量计，实时监测比对两端流量，可以判断有无泄漏发生。由于某些管线没有流量计也不具备安装流量计的条件，其应用也受到了很大的限制。 “泄漏声波检测法”也叫“音波检测法”，以ASI公司的音波测漏技术为代表。基本原理是检测泄漏时产生的“泄漏声波”。“泄漏声波”是涵盖了次声波到超声波范围内的一组复杂的形，它从泄漏点沿着管道内的液体和管壁传播。“声波检测法”就是检测沿着管道内的液体传播低频波，来判断泄漏和定位的。由于“泄漏声波”很微弱，需要特殊的声波传感器，据说目前可以做到的最大检测距离是15km，具有了一定实用价值，是一种有前景的检测预定位方法，但目前尚没有成功应用先例。 “负压波法”也叫“水击波报警法”。在众多的方法中，因其所需参数可多可少，能够根据已有的工艺流程取舍，施工、管理比较方便，对不同管网的适应性较强。这种简单实用特点，已经使其成为目前应用最为成功最为广泛的一种管道泄漏监测的方法。根据流体力学原理，原油在管道中输送过程中，其压力按一定规律递减。当首末两站间输油管段内某一点发生泄漏时，泄漏点原油压力突然降低所产生的“负压力波”会以泄漏点为基点，通过原油介质在管道中迅速向两端传播。本方法就是实时监测管道两端压力的瞬态变化，以管道两端压力变送器捕获“负压波”的时间差为主作为判断泄漏和定位的主要依据。 基于“负压波”原理的基本数学模型，可参照如下示意图建立X：为到泄漏点的距离；L：为管线长度；△t:为两端变送器输出信号的时间差。压力波从首端传到末端所需的时间t需现场测定，压力波的传递速度V=L/t。可见，能够准确检测到压力波到达首端和末端的传递时间差，就能知道泄漏位置。当然，由于不同管线的工况参数及被输介质的理化性质有差异，压力波的传递速度受介质（原油）密度、温度、粘度等物理性质和当时输送速度影响比较大，必须作必要的修正处理。 “负压波法”的实用模型最早在七十年代末由美国提出即“定向压力波报警技术”的“水击波报警法”，可以探测80km以内2.5-12.5mm小孔的泄漏，定位误差1%km。其定向检测原理如下图。 在本方案中，使用两台相隔一定距离的压变，是为了压力波的传播方向，以便抑制和排除站内操作的影响，提高泄漏监测与报警的准确性。由于“负压波法”所有设备都集中在站内，管理方便，自身的防破坏性强，简单实用，造价较低，符合中国国情。因此，许多生产厂家都采用了用这一基本原理，或者是在这一原理的基础上进行了改进（比如：引入小波变换等波形分析技术），得到了最为广泛的应用。 二、“负压波法”和“输量平衡法”互补型管道泄漏监测系统“负压波法”主要是通过监测“泄漏”所引起的“压力下降”来判断有无泄漏发生并进行定位的。可以用两台压变屏蔽站内操作引起的非泄漏“压力下降”，否则会发生频繁的无意义报警。但要求在一定距离安装两台压变，某些工业现场无法施工安装，实际应用并不方便。1999年我们研制的第一套管道泄漏监测系统就只有压力参数，虽然对发生的泄漏都能报警和定位，但站内操作引起的无效报警不能屏蔽。为此，我公司“把负压波法”和“输量平衡法”二者结合形成了优势互补，通过专用软件分析，极大地提高了泄漏监测的准确率，而且无需安装两台压力变，从而使输油管到泄漏报警系统应用更加灵活方便了。 （一）系统构成saker系列输油管道泄漏监测定位系统主要由数据采集预处理系统、远程通信系统、监视分析与管理系统三大部分组成。 现场数据采集预处理系统，以内置DOS系统的一体化嵌入机为核心作为下位机，用C开发应用程序，主要完成对数据采集、预处理、实时计算、通信设备的管理和数据传输等。远程通信系统，要根据用户需求和现场条件灵活组建，如：有线电话、无线数传电台、网络、GPRS和CDMA等。监视分析与管理系统，以工控机为主的监控计算机是系统的核心部分。在Win2000平台下安装有saker系列应用软件，负责对所有站点的数据进行实时接收、汇总与综合处理、现实动态记录曲线、监检测管线运行状态和泄漏判断与定位等，并生成各种记录、保存数据和记录，以及提供记录回查、参数设置，系统维护等功能。 （二）系统应用软件的选择由于系统的特殊性和工业现场的复杂性，大多数情况下应用软件需要“量体裁衣”式的定制才能满足用户要求，一般的组态或工具软件难以实现。所以，我们在Win2000平台下利用Delphi开发研制了管道泄漏监测系统saker系列专用软件，可以适用于不同的工业现场环境。同时，由于系统采用了分散式结构，数据采集、预处理、实时计算、以及对通信设备进行管理和数据发送等都由下位机完成，有利于减轻上位机负担，也更利于信号的抗干扰处理，使系统更加稳定可靠。 （三）通信方式的选择通信质量是决定系统实现各种功能的关键。在基本满足数据传输速率的前提下，保证传输通畅稳定是至关重要的，严重的传输不稳定甚至有可能导致系统功能无法实现。在我们实施的众多工程案例中，具体使用过以下多种通信方式，都获得了成功。无线数传电台通信（效果最好）；有线电话：1.长期占线的MODEM通信，2.异常拨号的MODEM通信；网络通信；无线数传电台与网络通信混合通信；GPRS、CDMA等多种通信方式。在实际工程中，许多现场条件是不允许我们自由选择通信方式的，基本上都是利用现有的通信条件组建系统。比如，我们在长庆油田实施的工程就必须采用有线MODEM通信，且由于监测点间跨地区或跨省市话费昂贵，不允许采用长期占线的通信模式，只能采用异常时自动拨号连接的通信模式。几年的实践证明，这种通信方式在长庆高原多山地区用运是非常成功的。 （四）数据采集精度、频率及其采集装置在一般的数据采集系统中，压力采集保留到小数点后2位即可，采样频率达到1次/秒已经足以满足要求了。而本系统要求压力数据保留到小数点后4位，采样频率最小为10次/秒(数采集系统)。这自然就对硬件选型和信号处理提出了更高的要求。为此我们采用了一体化嵌入机作为现场数据采集与处理的核心。相对于板卡而言，一体化嵌入机的信号的共地关系容易解决，抗干扰性能强，容易保证信号质量。内置DOS系统，可以灵活地对数据进行预处理，也便于管理通信装置和进行数据远传。这种以一体化嵌入机为核心的现场数据采集装置比采用工控机+采集卡的模式更加灵活方便和可靠，尤其是当某个监测点需要无人职守时，更能体现出其优越性。 （五）关于信号干扰与识别理想的信号状态下，要识别“负压力波”信号并不困难。但在实际生产中，引起管道中原油压力变化的因素很多，如提高或降低排量、倒罐、倒流程、加压泵的抖动（包括供电不稳的影响）以及信号中的电磁干扰等都会造成压力下降的假象，加大了真正“泄漏压力波”的识别难度。因此系统具有准确的识别能力非常重要。另外，还需要有良好的抗电磁干扰能力。要做到这一点首先要合理选择前端数据采集部分的硬件，采取良好的隔离和抗干扰措施，尽量减小电干扰对原始数据的影响。对于因工艺流程等引起的固有压力波动，理论上可以采用各种波形变换手段对采集到的信号波形进行变形分析处理。如：均值滤波、中值滤波、小波变换等。这需要根据管道的工况条件合理运用，才能起到有效的作用。 （六）关于多分支复杂管网输油管线大多不是一进一出简单管段，多是中间有一个或几个插入分支构成的复杂管网，这无疑给泄漏监测带来了很大的难度。一般说来，对于多分支管网，最好能在每个插输点安装采集装置，否则“管道输量平衡法”将失去有效的依据，无法把中间站的“减压操作”与确实发生的“泄漏”区分开来。 （七）关于多翻越管线当管线穿越山梁沟壑，落差大时，就有可能形成半管油的充不满现象，阻断了压力波的传递途径，系统也就无法对泄漏进行定位。所以对于穿越山区的输油管线必须合理选择监测点并合理调整输油参数，必要时可以适当节流。 （八）关于防雷山区气流对流强烈，雷电频度高强度大，尤其当山上树木稀少时，电气系统遭受雷击的可能性更大，所以必须采取严格的防雷措施。几年来我们已经为包括大庆油田、华北油田、长庆油田、胜利油田海洋公司、辽河油田、管道公司长庆分公司等用户单位，实施了各种复杂工矿条件的输油管线几十条。在多分支管线或双线并输结构的复杂管网，穿越复杂多翻跃山地管线，以及各种复杂通信条件和山地多雷地区的设计与施工方面积累了丰富的经验。 （九）关于报警和定位模式根据我们的经验：采用“自动报警+人工核实”或“自动报警+人工核实”的模式是比较切合实际的,而纯粹的“自动报警定位+人工核实”的模式也必须在工况条件比较好的管线上运用才有一定的意义。这样可以充分发挥计算机的优势，有效地避免造成“狼来了”的不良后果。倘若系统没有“人工手动核实”功能，一旦“自动报警定位”出现偏差，将无法作进一步的分析判断，有可能造成一些假象，引起不必要的管理麻烦。 （十）系统的基本技术指标监测距离：小于60Km.监测精度：大于瞬时流量(流速)的0.5%-5%定位精度：小于管道长度的0.5%+±100m报警响应：泄漏报警响应时间小于60秒压力报警域值：0.002Mpa-0.02Mpa（根据工况条件设定）漏报率：小于1% （十一）执行标准系统设计、仪表选型、安装施工等参照以下标准。《自动化仪表选型设计规定》HG/T20507-2000《控制室设计规定》HG/T20508-2000《仪表供电设计规定》HG/T20509-2000《信号报警、安全联锁系统设计规定》HG/T20511-2000《仪表配管、配线设计规定》HG/T20512-2000《石油化工仪表接地设计规范》SH/T3081-2003《仪表及管线伴热和绝热保温设计规定》HG/T20514-2000《可编程控制器系统设计规定》HG/T20700-2000《工业控制计算机系统安装环境条件》JB/T9269-1999《油气田及管道计算机控制系统设计规范》SY/T0091-96根据工业现场的供况条件和生厂实际需要，严格按有关标准进行规范的设计和施工，确保工程质量。保证系统能正常运行起来，确实发挥作用。 三、长庆地区输油管线的特殊性及saker系统的应用从2001年开始到现在，长庆地区目前共有十几个工程采用了saker系列输油管道泄漏报警定位系统。通过这些工程项目的实施，使我们认识到了长庆地区输油管线的一些特殊性。归纳起来有以下几点： （一）长庆地区输油管线的特殊性1、大多数管线穿越山梁沟壑，翻越多，落差大（如西-马线又连续4个大的翻跃，最高处约350米）。管线大多存在“负压”管段，因而在站内无法监测到泄漏压力波。同时由于较大高差的存在，也使首末站两端的流量变化出现了很大的后滞，瞬时流量对比也失去了意义，准确的判断泄漏是否发生也变得非常困难。2、通信条件相对落后，且由于地理环境的影响，无法使用灵活方便的无线数传电台通信，GPRS和CDMA等通信方式也受到了很大的限制，大多数情况下只能选择有线电话通信方式。但由于不少管线跨越不同的省市和地区，电信部门不提供“包月”服务，均按长话计费，所以通信运行费用很高，必须在技术上解决通信费用高的问题。3、高原山区雷电频繁（包括人们不易察觉的感应雷），容易造成雷击事故，损坏电气设备，使系统失效。在这一方面，我们有着深刻的教训，也积累了丰富的经验。 （二）解决的对策30多项工程，积累了丰富的经验，在长庆地区的十几项工程，使我们对本地区输油管线的特征有了比较深入的认识，做了大量有针对性的研究工作，对系统做了“量体裁衣”式的专门改进设计，使其更适应现场环境的需要。落差问题，必须根据每一条管线的具体情况，采取不同的措施。比如，选择合适的检测点、有条件的可以适当节流，提高流量检测的精度，在软件上对“流量变化后滞”现象进行适当修正，提高判断泄漏的准确性。通信问题，以有线电话通信为主（条件允许，可以选择或者部分选择其它通信方式），为节省费用采用间断通信方式，即平时处于断开状态，只有在发生泄漏或疑似发生泄漏时才自动（或人工）连接，回传数据结束后就自动断开。规范的防雷设计和施工。维护和服务。“从油田中来，专业求精；到油田中去，诚信为本”。不做“烂尾”工程，是我们一直遵循的原则。 （三）saker系列输油管道泄漏报警定位系统在长庆地区的应用长庆油田公司第二采油厂华池-悦乐输油管线（出站高，进站低，落差150米），2001年。管道公司长庆分公司马-惠-宁线曲子-十八里段，2002年。长庆油田公司第二输油处靖-马线华池-鸭弯段，2003年。处靖-马线曲子-曹弯段（在曲子站与西-马线交汇），2003年。处西-马线曲子-路沟门段（在曲子站与靖-马线交汇）2004年。西-马线西一联-西王塬段（多翻跃，最高处约350米）2004年。西-马线路家掌-西王塬段（多翻跃，最高处约350米）2004年。长庆油田公司第一采油厂沿河湾-杨山输油管线（高含气），2001年侯市-王尧输油管线（双线并输，首尾交汇，最高翻越400米），2004年。杏河-侯市输油管线，2004年。张渠-侯市输油管线，2004年。坪桥-东营输油管线（三叉结构管网），2004年。这些工程目前都在正常运行中，为长庆油田的原油生产发挥着积极的作用。依靠saker系列输油管道泄漏报警定位系统，各个用户单位先后了查获一批非常隐蔽的盗油据点，破获多个盗油团伙，截获了大量盗油车辆和作案工具，极大地打击和震慑了不法分子，为综合治理油田生产环境起到了不可替代的作用。 四、saker系统的应用情况总结该技术1999年立项，2000年初完成理论准备，2000年4月硬件选配调试、软件的开发。当年8月份开始进入现场安装调试。2001年初被用户验收通过。之后，在技术上作了改进，使其更加成熟和完善了。已经形成了适合平原地区、山区、各种复杂管网和各种不同通信条件的系列系统。saker系统的应用，提高升了输油生产的管理水平，降低了工人的巡线频率和劳动强度，减少了损失和环境污染，有力地打击和震慑了打孔盗油的不法分子，得到了用户的好评。2003年管道局公司长庆分公司的马惠宁线曲子到十八里段刚刚调试完几天，就挖出多个隐蔽性极强的盗油暗卡，抓获了一批人员和车辆，破获了一个长期盗油团伙。因此，他们在《管道报》上发表通讯，称该系统为“输油管线上的火眼金睛”。其相关的报道还多次见于《华北石油报》《中国石油报》等。主要工程案例见表 《saker输油管道泄漏报警定位系统业绩统计表》 五、案例分析saker系列输油管道泄漏报警定位系统，为各油田生产发挥了积极的作用。各油田依靠saker系统先后了查获一批非常隐蔽的盗油据点，破获多个盗油团伙，截获了大量盗油车辆和作案工具，极大地打击和震慑了不法分子，为综合治理油田生产环境起到了不可替代的作用。 (一)华北油田河间首站-石家庄末站2000年9月6日21：17，打孔偷油持续23分，距首站12.5KM。盗油孔在玉米地约50米深处，属首次开孔盗油，6分球阀。（这是我们研制的第一套系统首次报警定位。现场崭新泥土和阀门，都表明这是刚开的孔，第一次盗油）。 下面是河-石线用编织袋装油的盗油曲线图，开关阀门动作清晰可见。 （二）长庆油田采油二厂华—悦线报警曲线和定位结果2001年11月11日9时44分20秒 （三）2003年1月2日，大庆油田采油八厂宋-葡线此图是盗油时的开阀曲线和定位结果，可见多次缓慢开阀的台阶，可能是在试验阀门和软管的耐压能力以防喷油。 （四）长庆油田第二输油处2003年10月1日凌晨4：30发生在长庆油田输油二处靖边-马岭（华池-曲子段）的泄漏实例。两幅图分别是泄漏曲线图和定位结果图。当时该系统正在进行安装调试，在没有经过培训的情况下，由当晚的值班工人杨淑娟女士操作，她准确定位后，果断指挥护线队在5分钟内迅速到达了盗油现场。 （五）大庆油田采油八厂升-宋线2004年5月26日晚21:13有明显的泄漏特征曲线，可以定位在距离升一联19.12km处。从曲线上看泄漏量很小，应当属于“小漏”，且在2004-5-26的21:13之后又出现过多次“关”和“开”的动作，都可以定在19.12km处，表明这些变化都是同一处点操作引起的，不象自然渗漏，应当是小孔径慢速偷油。最终证实属于“锯缝”盗油。在21:14:02输差增大了，两站压力也下降了。 22:46处多次出现“关”和“开”的动作，都能定在同一点。且从22:47:30开始泄漏更大了，这都是偷油的特征。 （六）大庆油田采油八厂宋二联-宋一联2004-5-21的8:59-9:02有一个由末站（即宋一联）引起的大约1分多钟的短暂憋压现象，可能是由于倒流程操作不当造成的。末站压力已迅速超过了0.6Mpa的量程上限，流量也迅速下降为0；同时，首站新线和老线的压力也迅速上升。仔细察看瞬时流量曲线发现，与憋压前相有了输差增大迹象，但极其不明显。用标记线测试发现：瞬时输差最大处也没有超过1.8方/时，且这种现象一直稳定地存在着，到2004-5-25的1:45补好孔后才消失，输差又恢复到了憋压前的正常状态。这是由于憋压时使管线上的薄弱点（如偷油阀、腐蚀点等）因耐压不够而开裂，形成微小的“渗漏”现象！ （七）长大庆油田第二输油处西-马线西马线管道泄漏监测系统于2004年8月投运后，系统运行平稳正常，截止11月26日先后有23次及时报警定位并得到验证，部分当场截获盗油车辆和作案工具，由于报警及时准确，大大降低了损失，并对打孔盗油的不法分子起到很大的震慑作用，下附最近一个月的几次案例及泄漏曲线。10月12日21点19分，60号桩+150米；10月16日0点31分，54号桩+100米；10月17日2点50分，距曲子站7.17公里10月25日3点07分，53号桩；10月26日1点12分，54号桩+200米；10月28日2点03分，57号桩+900米；11月14日0点48分，距曲子站9.36公里；11月22日15点48分，距西一联14.89公里；11月23日9点58分，距西一联10.32公里；11月26日4点36分，距曲子站5.19公里； 谢谢大家！任丘新瑞石油技术开发有限公司2005年11月3日 工程部日常巡查的重点 大纲一、明确部门夏季工作重点。二、值中班工作负责事项。三、设施、设备巡查内容。四、工程部日常细节工作。 夏季巡查工作的重点夏季供配电系统、给排水、电梯、智能化等系统高负载运行且受夏季环境影响较大。机电设备故障率高发期在5月—11月份。温升、雷雨是引起电气设备故障的主要原因。当设备温度达到60℃时，每上升1℃设备故障率增加达10% 夏季巡查工作的重点二次供水、供配电系统列为夏季的巡查重点。工程部人员必须了解雷雨天气及台风预警情况，重点检查设备房门窗、地下车库、人工湖、天台等雨水管道保持畅通。 雷雨天气巡查工作雨天重点设备房及车库排水系统、人工湖水位情况。设备如：道闸控制柜、电梯机房、供配电、发电机等房间门窗是否关闭，防溅水和有无渗漏情况。排水泵有无不抽水或抽水后是否有不停、管道止回阀是否漏水现象。 雷雨天气巡查工作车库巡查观察排水泵运行情况，发现异常应及时抢修。发现问题及时处理，做好记录，确实不能解决的，要及时报告。 夏季高温天气巡查工作设备机房温度不可超过40℃，相对湿度60％—80％检查设备排风扇是否完好，当室温达到40℃时应开启排气扇装置。检查设备温升、声响、气味是否有异常。 夏季高温天气巡查工作检查设备主板温升在正常范围内，控制柜排风扇是否完好。检查道闸刷卡机排风装置是否完好，道闸机传动部位温度是否过高。 工程部值中班职责中班晚上巡查：工程部70℅工作用于设备管理。设备管理中50℅巡查工作。小区照明系统:小区门岗、管理处、公告栏、凉亭、桥头、景观。巡查设备房运行和清洁卫生情况。水泵房、监控中心、配电房作为巡查工作中的重点。 工程部值中班职责水泵房、配电房、监控中心巡查内容？水泵房：供水压力、设定压力、水池水位、跑冒滴漏、异声异味、止回阀、清洁卫生、通风温度、机房照明、消防、喷淋压力。 工程部值中班职责配电房：电压、电流、功率因数、接线端子、电容补偿、机房温度、异声异味、仪表及指示灯、绝缘工具、渗漏积水。 工程部值中班职责监控中心：机房温度、照明、录像时间日期、录像机状态、视频信号画面、摄像位置、对讲系统、背景音乐、消防报警系统、异声异味。完成填写当日设备运行状态记录表格。下班前清洁办公室卫生和检查机房门钥匙。 工程部值中班职责“安全出口”指示灯有无不亮或闪烁。配电箱是否关闭箱门，有无偷接电线情况。车库挡车杆撞断，及时通知前台与业主沟通，跟进处理。大堂玻璃门检查，开关门速度和有无松动、脱离门框现象。 工程部日常细节工作工程部人员必须注重形象。非紧急工作严禁在小区内踩单车和摩托车。忙碌的工作中应分“轻重缓急”原则：应急维修优先、业主投诉优先、业主维修优先。通水、送电工作程序“三检查、一确定”执行。（有人在家、原因、开关）确定“完成”。 工程部日常细节工作部门人员所到之处都要留意身边公共设施情况。户内配置的开关不建议更换。经过大堂随手关门、白天发现大堂亮灯，及时关闭。 工程部日常细节工作节约维修用件、用料，更换下来的配件或剩余的用料不能随手丢掉，以备后用。工作中注意形象，不得在岗位抽烟、坐地聊天，玩手机等。节约用水、用电。必须做到设备房人走灯灭。 ThankYou!!'