[實(shí)用新型]一種天然氣管道泄漏檢測的光纖傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201120344346.5
• 申請日: 2011-09-14
• 公開（公告）號: CN202252863U
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張金權(quán);王小軍;張素清;王飛;王贏;崔海龍;劉向美;劉春平;黃現(xiàn)玲;王麗
• 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

本實(shí)用新型是一種天然氣管道泄漏檢測的光纖傳感器，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，同時根據(jù)振動波傳播到相鄰幾個光纖傳感器的時間延遲結(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。

縱觀國內(nèi)與國外的各種管道泄漏監(jiān)測技術(shù)，目前普遍使用的負(fù)壓波法，流量平衡法，壓力坡降等輸油管道泄漏檢測技術(shù)，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(shù)得以快速發(fā)展，其中應(yīng)用較多的是利用一根與管道同溝敷設(shè)的光纜作為分布式氣體泄漏傳感器，靈敏度雖然比傳統(tǒng)技術(shù)高，但是其定位效果差，不能完全滿足天然氣管道泄漏監(jiān)測的應(yīng)用需求。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是設(shè)計一種適用于準(zhǔn)分布式天然氣管道泄漏檢測系統(tǒng)的高定位精度、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(jiān)測系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。在埋地天然氣管道上均勻分布布設(shè)一系列傳感器，設(shè)備應(yīng)用時，由光源發(fā)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(jīng)過后續(xù)處理，完成泄漏信號的識別和事件的定位，并將結(jié)果顯示在屏幕上。