[發(fā)明專利]一種光纖傳感天然氣管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)的泄漏點(diǎn)定位方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110272440.9
• 申請日: 2011-09-14
• 公開（公告）號: CN102997055A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張金權(quán);王小軍;焦書浩;曹國瑞;李東;侯志相;王飛;劉素杰;王贏;趙鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油天然氣集團(tuán)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(shí)友知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11013
• 代理人: 金杰;任清漢

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是一種用于準(zhǔn)確定位管道泄漏點(diǎn)位置的光纖傳感天然氣管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)的泄漏點(diǎn)定位方法和系統(tǒng)，涉及機(jī)械振動的測量、沖擊的測量和管道系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前，世界上建成的管道總長達(dá)到250萬公里，已經(jīng)超過鐵路總里程成為世界能源主要運(yùn)輸方式，發(fā)達(dá)國家和中東產(chǎn)油區(qū)的油品輸運(yùn)已全部實(shí)現(xiàn)管道化。我國管道在近年也得到了較快發(fā)展，總長也超過7萬公里，已初步形成橫跨東西、縱貫?zāi)媳薄⒏采w全國、連通海外的能源管網(wǎng)大格局，管道運(yùn)輸成為油氣等戰(zhàn)略能源的調(diào)配輸送的主要方式。

管道由于跨越地域廣，受自然災(zāi)害、第三方施工破壞等原因，導(dǎo)致了較多的管道泄漏事故發(fā)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(fā)生天然氣管道大爆炸，爆炸在路面造成一個(gè)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(yuǎn)，并引發(fā)大范圍火災(zāi)，導(dǎo)致4人死亡，3人失蹤，至少52人受傷，過火面積4公頃，數(shù)十樁房屋被燒毀。近年來人們安全、環(huán)保意識顯著提升，作為高危行業(yè)的管道輸運(yùn)安全問題也得到越來越多的重視。

目前成熟的技術(shù)中對于天然氣管道泄漏監(jiān)測只有聲波監(jiān)測法較為有效，但為了提高對泄漏監(jiān)測的實(shí)時(shí)性和漏點(diǎn)定位的準(zhǔn)確性，必須在管線上加大傳感器的布設(shè)密度，同時(shí)增加相應(yīng)的供電、通信設(shè)備，造成系統(tǒng)成本以及安裝維護(hù)費(fèi)用高昂。

隨著傳感技術(shù)的發(fā)展國外如美國CSI、ATMOSI、歐洲TER等公司開展了SCADA泄漏監(jiān)測系統(tǒng)研究，Sensornet公司也開發(fā)了基于分布式光纖溫度傳感器的泄漏監(jiān)測系統(tǒng)，部分產(chǎn)品在國內(nèi)也申請了專利保護(hù)；國內(nèi)天津大學(xué)、清華大學(xué)、中國人民解放軍后勤工程學(xué)院等單位也對管道的泄漏監(jiān)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(jiān)測方法及監(jiān)測裝置。該監(jiān)測系統(tǒng)要求在管道附近沿管道并排鋪設(shè)一根光纜，利用光纜中的光纖組成一個(gè)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(jiān)測裝置，專利CN200610072879.6是一種基于分布式光纖聲學(xué)傳感技術(shù)的管道泄漏監(jiān)測裝置及方法。

《傳感器與微系統(tǒng)》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(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測沿管道本體傳播的振動波信號，對采集的振動波信號進(jìn)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(shí)根據(jù)振動波傳播到相鄰幾個(gè)光纖傳感器的時(shí)間延遲結(jié)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(qiáng)信號經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后實(shí)現(xiàn)泄漏點(diǎn)的位置的確定。

CN1837674A公開了一種基于分布式光纖聲學(xué)傳感技術(shù)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(shù)均屬于分布式光纖傳感監(jiān)測方法。但該類技術(shù)監(jiān)測泄漏時(shí)受到管道周圍所發(fā)生的干擾事件的影響，具有很高的系統(tǒng)虛警率，抗干擾能力較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是發(fā)明一種基于光纖傳感的高靈敏度準(zhǔn)分布式靈敏度高、虛警率低、定位準(zhǔn)確的光纖傳感天然氣管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)的泄漏點(diǎn)定位方法和系統(tǒng)。

鑒于上述幾類泄漏檢測、監(jiān)測技術(shù)存在的靈敏度低、虛警率高、易受環(huán)境因素影響等問題，本發(fā)明是提供一種基于光纖傳感的高靈敏度準(zhǔn)分布式泄漏事件監(jiān)測定位方法和系統(tǒng)，采用高靈敏度傳感器使得可以在當(dāng)管道發(fā)生微漏、滲漏等泄漏初級階段時(shí)被及時(shí)監(jiān)測到，并結(jié)合泄漏事件信號傳播到相鄰幾個(gè)傳感器的時(shí)間延遲準(zhǔn)確計(jì)算出泄漏事件發(fā)生的位置，該技術(shù)方案克服了此前監(jiān)測技術(shù)中的準(zhǔn)確性差和安裝工藝復(fù)雜的不足，定位準(zhǔn)確。

利用與油氣管道同溝敷設(shè)的普通通信光纜中的光纖作為發(fā)射和回傳光纖，將管道泄漏光纖傳感器通過光復(fù)用技術(shù)相互并聯(lián)接在發(fā)射和回傳光纖之間，形成光回路，管道泄漏光纖傳感器布設(shè)在管道上，形成可監(jiān)測管道泄漏震動的光纖傳感系統(tǒng)。利用光源對各個(gè)管道泄漏光纖傳感器掃描，根據(jù)管道泄漏光纖傳感器的分布情況對采集的光電轉(zhuǎn)換信號解調(diào)、提取，實(shí)現(xiàn)各個(gè)管道泄漏光纖傳感器的振動信息獲取，檢測分析管道泄漏光纖傳感器信號判斷是否有管道泄漏事件發(fā)生，依據(jù)相鄰的管道泄漏光纖傳感器檢測到信號的時(shí)延差實(shí)現(xiàn)對泄漏點(diǎn)的定位。