[發明專利]天然氣管道泄漏光纖監測系統的光纖傳感器安裝方法

無效

• 申請號: 201110271994.7
• 申請日: 2011-09-14
• 公開（公告）號: CN102997049A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 張金權;李光;李東;焦書浩;王飛;趙鋒;謝文婧;于立成;厲宇;曾科宏
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司;中國石油天然氣管道局
• 主分類號: F17D5/02
• 分類號: F17D5/02
• 代理公司: 北京市中實友知識產權代理有限責任公司 11013
• 代理人: 金杰;任清漢

技術領域

本發明是一種天然氣管道泄漏光纖監測系統的光纖傳感器安裝方法，涉及到光纖傳感技術、機械振動的測量以及管道系統技術領域。

背景技術

目前，世界上建成的管道總長達到250萬公里，已經超過鐵路總里程成為世界能源主要運輸方式，發達國家和中東產油區的油品輸運已全部實現管道化。我國管道在近年也得到了較快發展，總長也超過7萬公里，已初步形成橫跨東西、縱貫南北、覆蓋全國、連通海外的能源管網大格局，管道運輸成為油氣等戰略能源的調配輸送的主要方式。

管道由于跨越地域廣，受自然災害、第三方施工破壞等原因，導致了較多的管道泄漏事故發生。一旦天然氣管道發生泄漏，就會造成全線停輸和大量天然氣資源流失。這不但直接影響到沿線城市和用氣企業的能源供給，而且，還極易引起火災、爆炸等安全事故，威脅沿線地區的人民生命財產安全，甚至還會造成嚴重的環境污染和生態災難。例如，美國2010年9月9日圣布魯諾市發生天然氣管道大爆炸，爆炸在路面造成一個長51米、寬9米的大坑。一段長約8米、直徑76厘米的管道被炸上天，飛出大約30米遠，并引發大范圍火災，導致4人死亡，3人失蹤，至少52人受傷，過火面積4公頃，數十樁房屋被燒毀。近年來人們安全、環保意識顯著提升，作為高危行業的管道輸運安全問題也得到越來越多的重視。

縱觀國內與國外的各種管道泄漏監測技術，目前普遍使用的負壓波法，流量平衡法，壓力坡降等輸油管道泄漏檢測技術，無法有效的解決氣體管道的泄漏檢測問題，尤其是對微小泄漏的識別與定位。而基于光纖良好的傳感特性，光纖傳感技術得以快速發展，其中應用較多的是利用一根與管道同溝敷設的光纜作為氣體泄漏傳感單元，靈敏度雖然比傳統技術高，但是其定位效果差，不能完全滿足天然氣管道泄漏監測的應用需求。另一種基于光纖復用技術的準分布式光纖傳感技術，可有效解決管道氣體微小泄漏的識別與定位。但是其光纖傳感單元的安裝技術要求復雜，設計難度大，主要是要保證光纖傳感單元檢測靈敏度足夠高，噪聲隔離性要好。

發明內容

本發明的目的是發明一種安裝較為簡單且使光纖傳感單元檢測靈敏度足夠高、噪聲隔離性足夠好的天然氣管道泄漏光纖監測系統的光纖傳感器安裝方法。

本發明是針對具有高靈敏度的準分布式光纖傳感泄漏振動監測方法和系統的光纖傳感單元安裝方法。它是在具有一定間隔的管道本體上安裝高靈敏度光纖干涉型泄漏光纖傳感器，連續實時監測沿管道本體傳播的振動波信號，對采集的振動波信號進行分析處理，包括類型識別和振動源定位，其中類型識別為通過對振動波特征的提取分析判別其是否屬于泄漏類型，同時根據振動波傳播到相鄰幾個光纖傳感器的時間延遲結合振動波在管道本體上的傳播速度實現對振動波源所在位置的確定，實現上述的對振動波信號分析處理后對泄漏事件進行報警同時提供泄漏點的位置信息。并在采用高靈敏度光纖傳感器提高對泄漏事件監測靈敏度的基礎上適當增加了光纖傳感器的數量，擴展了可拾取監測信號的頻段，并結合多個光纖傳感器進行的時延估計定位方法保證了系統定位的準確性。

在天然氣管道泄漏光纖監測系統中，傳感單元是實現管道泄漏監測的關鍵，當管道發生泄漏時，泄漏激發的振動波將沿管道向泄漏點兩側傳播。在管道本體上每隔一定距離安裝一個傳感單元，用來監測管道上的泄漏振動波。傳感單元采用光纖干涉儀結構，可以用光纖邁克耳遜干涉儀或者光纖馬赫曾德干涉儀作為泄漏振動波檢測傳感單元。

本發明的光纖傳感器是檢測管道徑向振動的光纖傳感器。檢測管道徑向振動的光纖傳感器的結構見圖1，傳感器由由彈性圓柱體3、光纖干涉儀4以及尾纖盤纖盒1組成；其中，在彈性圓柱體外周上均勻有序的纏繞光纖干涉儀的干涉臂，并用粘合劑將光纖與圓柱體緊緊粘合在一起，纏繞后剩余的光纖干涉儀及其相關器件將整齊的盤繞在尾纖盤纖盒1內，輸入、輸出光纖2露在外；尾纖盤纖盒1通過粘合劑固定在彈性圓柱體3頂部。傳感器安裝時，將彈性圓柱體3的內凹端使用粘合劑粘在天然氣管道外表面上，并作相應的管道防腐處理，使傳感器整體與管道表面防腐層無縫對接。

所述的彈性圓柱體3是一個底部內凹且弧度與管道外表面一致的鋼制低矮的圓柱體；天然氣管道泄漏時產生的徑向振動讓彈性圓柱體3發生形變，帶動彈性圓柱體外周纏繞的光纖干涉儀4也發生形變，由此改變光纖內傳輸的光的狀態，以致被后端設備檢測到；

傳感器本體底部通過膠粘劑粘接固定于天然氣管道外表面，傳感光纖不能粘膠，需直接接觸管道外鋼表面。

其中傳感器的外殼內附有減振層，主要起隔離管道壁外界干擾信號和固定保護傳感器的作用。