[發明專利]天然氣管道泄漏檢測的光纖傳感器

無效

• 申請號: 201110272036.1
• 申請日: 2011-09-14
• 公開（公告）號: CN102997052A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 張金權;丁樹義;楊文明;李維;李剛;索娜;徐賀;許偉瑞;王麗;吳志平
• 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

本發明是一種適用于天然氣管道泄漏檢測系統的光纖傳感器，涉及機械振動的測量、沖擊的測量和管道系統技術領域。

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。國外管道安全情況也非常不容樂觀，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。

目前成熟的技術中對于天然氣管道泄漏監測只有聲波監測法較為有效，但為了提高對泄漏監測的實時性和漏點定位的準確性，必須在管線上加大傳感器的布設密度，同時增加相應的供電、通信設備，造成系統成本以及安裝維護費用高昂。

隨著傳感技術的發展國外如美國CSI、ATMOSI、歐洲TER等公司開展了SCADA泄漏監測系統研究，Sensornet公司也開發了基于分布式光纖溫度傳感器的泄漏監測系統，部分產品在國內也申請了專利保護；國內天津大學、清華大學、中國人民解放軍后勤工程學院等單位也對管道的泄漏監測方法做了深入研究。

專利CN200410020046.6公開了一種基于干涉原理的分布式光纖油氣管道泄漏監測方法及監測裝置。該監測系統要求在管道附近沿管道并排鋪設一根光纜，利用光纜中的光纖組成一個光纖微振動傳感器。專利CN200620119429、CN200610113044.0均為基于Sagnac光纖干涉儀的管道泄漏監測裝置，專利CN200610072879.6是一種基于分布式光纖聲學傳感技術的管道泄漏監測裝置及方法。

《傳感器與微系統》第26卷第7期的“基于分布式光纖傳感器的輸氣管道泄漏檢測方法”公開了一種基于分布式光纖傳感器的輸氣管道泄漏檢測裝置和方法，它是在具有一定間隔的管道本體上安裝光纖傳感器，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確定振動波源所在的位置，傳感器輸出的光強信號經光電轉換后實現泄漏點的位置的確定。

CN1837674A公開了一種基于分布式光纖聲學傳感技術的管道泄漏檢測裝置及方法。

US2006/0225507A1公開了一種基于分布式光纖傳感器的管道泄漏檢測裝置及方法。

上述技術均屬于分布式光纖傳感監測方法。但該類技術監測泄漏時受到管道周圍所發生的干擾事件的影響，具有很高的系統虛警率，抗干擾能力較差。

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器，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。

發明內容

本發明的目的是發明一種適用于準分布式天然氣管道泄漏檢測系統高定位精度、高靈敏度的天然氣管道泄漏檢測的光纖傳感器。

光纖傳感天然氣管道泄漏監測系統原理框圖如圖1所示。在埋地天然氣管道上均勻分布布設一系列傳感器，設備應用時，由光源發出的光依次通過各個傳感器，并攜帶每個傳感器的泄漏信號回到光電探測器段，再經過后續處理，完成泄漏信號的識別和事件的定位，并將結果顯示在屏幕上。

本光纖傳感器結構所采用的技術方案是：一個傳感器傳感監測天然氣管道管線上一個徑向點的泄漏信號。通過在管線上布設多個傳感器，檢測整條管線上的泄漏情況。