[發明專利]一種基于光纖傳感的天然氣管道泄漏監測系統及系統的安裝方法

有效

• 申請號: 201110272458.9
• 申請日: 2011-09-14
• 公開（公告）號: CN102997057A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 張金權;王小軍;焦書浩;王飛;程云濤;馬艷昉;高杰;謝文婧;于立成;于震紅
• 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

本發明是一種基于光纖傳感的天然氣管道泄漏監測系統及系統的安裝方法。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。

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。

發明內容

本發明的目的是發明一種靈敏度和準確度高、虛警率低、不易受環境因素影響的基于光纖傳感的天然氣管道泄漏監測系統及系統的安裝方法。

鑒于上述幾類泄漏檢測、監測技術存在的靈敏度低、虛警率高、易受環境因素影響等問題，本發明是提供一種基于光纖傳感的高靈敏度準分布式泄漏振動監測系統，采用高靈敏度傳感器使得可以在當管道發生微漏、滲漏等泄漏初級階段時被及時監測到，并結合泄漏事件的時域、頻域特征有效降低了干擾引發的系統虛警率，該技術方案克服了此前監測技術中的準確性差和安裝工藝復雜的不足，使得相關維護人員能夠及時采取應對措施，避免造成更大的安全事件。

管道泄漏后會產生各頻段的聲波，波長比較短的超聲波在距離聲源不太遠的位置就逐漸被介質吸收了，而且波長越短，吸收衰減的也越快，只有低頻聲波和次聲波傳播的距離較遠，能傳播幾千米至幾十千米。目前采用在較長管道兩端安裝次聲波傳感器的系統由于可用信號頻段較窄，對泄漏信號的定位準確性效果還不夠。