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管道研究

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無(wú)流量計輸油管道泄漏監測技術(shù)探討

來(lái)源:《管道保護》雜志 作者:常貴寧 時(shí)間:2018-7-12 閱讀:

常貴寧

勝利油田油氣集輸總廠(chǎng)

[摘 要]國內大口徑長(cháng)距離輸油管道設計、建設時(shí)普遍存在進(jìn)出口流量計不全,或為考慮節能,大都使用了超聲波流量計,實(shí)踐中嚴重影響了輸差分析法在測漏中的應用效果,甚至失去作用。本文探討了流量計在輸油管道泄漏監測中的作用,提出了基于副管流量計的解決方案。

[關(guān)鍵詞]輸油管道 流量計 泄漏監測

泄漏是管道運行中的主要故障之一。在管道運行過(guò)程中,由于腐蝕穿孔或第三方施工破壞等原因,會(huì )發(fā)生泄漏事故而影響正常的輸送生產(chǎn)并可能帶來(lái)安全與環(huán)境事故。因此,泄漏監測就成為管道安全生產(chǎn)管理的重要手段和保障。

目前,部分輸油管道特別是大口徑長(cháng)距離輸油管道設計、建設時(shí)普遍存在進(jìn)出口流量計不全,或為考慮節能,大都使用了超聲波流量計,實(shí)踐中嚴重影響了輸差分析法在測漏中的應用效果,甚至失去作用,這也是長(cháng)輸油管道泄漏監測系統大多使用效果不理想的重要原因。

1 輸油管道泄漏監測技術(shù)現狀

輸油管道泄漏監測方法主要有兩種:負壓波法和輸差分析法,兩種方法需要互相配合,缺一不可。采用的流量計大都是容積式流量計和質(zhì)量流量計,其他種類(lèi)的流量計如超聲波流量計、靶式流量計,誤差較大,使用效果不好。

2 大口徑輸油管道測漏系統失敗原因分析

誤報多是導致測漏系統失敗的最主要原因。泄漏具有“極小概率、極高后果”特點(diǎn),而目前測漏系統又難以做到高準確率,都存在誤報,很多系統一天自動(dòng)報警次數達到數十次,多次誤報導致管理人員對系統失去信任,即使真正發(fā)生泄漏,也會(huì )當成誤報不予重視,從而使系統失去作用。

2.1 誤報過(guò)多

很多失敗的測漏系統都是采用了負壓波或音波一種監測方法。目前,“負壓波+輸差分析”是測漏系統最成熟、最主流的兩種方法。兩者相結合,最大程度地減少了誤報,又提高了監測靈敏度,并且非常適合于監測小流量打孔盜油,在實(shí)踐中應用效果最好。但是,由于認識不到位、被有些廠(chǎng)家忽悠、現場(chǎng)管道兩端沒(méi)有流量計等主客觀(guān)原因,只采用了負壓波一種方法,導致誤報問(wèn)題沒(méi)有解決,基本上都是失敗的。

2.2 儀表誤差大

一些測漏系統采用了超聲波流量計、靶式流量計,實(shí)用效果不好,計量精度遠遠不如質(zhì)量流量計、刮板腰輪等容積式流量計,根本達不到儀表所標稱(chēng)的精度和重復性指標。很多輸油管道特別是我國的長(cháng)輸管道在建設施工時(shí),都設計了超聲波流量計,雖然其具有采購成本低、安裝簡(jiǎn)單、沒(méi)有摩擦阻力等優(yōu)點(diǎn),但是存在瞬時(shí)波動(dòng)大(有時(shí)甚至超過(guò)管道瞬時(shí)流量的10%)、漂移大、重復性差等缺點(diǎn),嚴重影響了泄漏監測,不能用于監測小流量打孔盜油,實(shí)踐效果較差。

3 管道雙端流量

雙端流量數據在輸油管道泄漏監測中起著(zhù)至關(guān)重要的作用,主要有以下四個(gè)方面:

( 1)減少誤報。大量減少測漏系統由于站內操作而引起的誤報。

( 2)消除盲區。如果僅靠壓力報警,為了減少誤報,一般情況下會(huì )將定位在距離站庫1公里以?xún)鹊膱缶暈檎緝炔僮,從而可能導致泄漏監測出現一段盲區。而輸差分析則監控的是兩端流量計之間的全部管段。

( 3)提高靈敏度。由于流量監測可以大量減少由站內操作而引起的誤報,所以可把靈敏度閾值設置得更加靈敏。同時(shí),流量計的監測靈敏度實(shí)踐中可以?xún)?yōu)于其精確度指標,超過(guò)負壓波的靈敏度。

( 4)管道瞬態(tài)操作。如管道停輸是由于發(fā)生泄漏或打孔盜油,則此時(shí)壓力為零,系統監測不到。管道起輸后,即使泄漏很大,負壓波測漏系統也完全不起作用;蛘吖艿榔鸨眠^(guò)程中發(fā)生泄漏,此時(shí)由于壓力本身變化很大,會(huì )淹沒(méi)負壓波。而輸差分析法雖然有滯后效應,但當管道運行穩定后,還可以通過(guò)流量不平衡判斷管道是否存在泄漏。此外,流量計也便于計算泄漏量。

因此,流量計在輸油管道泄漏監測系統中必不可少。

4 副管流量計

目前的輸差分析法都是通過(guò)測量管道首末端的總流量來(lái)判斷泄漏。但對于一些沒(méi)有安裝流量計的已建輸油管道和大口徑輸油管道,若后期再安裝流量計,成本很高,難度很大。為了解決這個(gè)問(wèn)題,可以建立基于副管流量計的輸油管道泄漏監測系統,即分別在管道首末端安裝小口徑的副管,副管上安裝一臺流量計,如圖1所示。副管引出點(diǎn)在管道縱斷面的中部側面,管道沿線(xiàn)各站安裝的副管尺寸及流量計完全相同。

至于流量計的種類(lèi),可選用容積式流量計和質(zhì)量流量計,推薦使用質(zhì)量流量計。因為質(zhì)量流量計在監測管道質(zhì)量流量的過(guò)程中也測量了密度、溫度,同時(shí)還實(shí)現了順序輸送管道混油界面跟蹤,可謂一計三用。

根據管道輸送原理,副管流量跟管道總流量成正比。在管道運行正常時(shí),首末端兩臺副管流量計應該相等,或相差一個(gè)穩定的輸差,輸差可通過(guò)調整流量系數來(lái)消除。如果管道發(fā)生泄漏,則上下游兩臺流量計瞬時(shí)流量自然會(huì )出現差值,一旦超過(guò)預設的閾值,系統能自動(dòng)報警,再用負壓波法進(jìn)行泄漏點(diǎn)定位即可。有一種情況,當管道一端的輸送介質(zhì)的密度發(fā)生變化時(shí),上下游的兩臺流量計間也會(huì )產(chǎn)生質(zhì)量輸差,但是體積輸差不變,不會(huì )影響測漏系統報警。

基于副管流量計的輸油管道泄漏監測系統由兩部分組成:副管和流量計。在管道側面中間點(diǎn)水平方向開(kāi)兩個(gè)孔,孔徑跟副管內徑相同,焊接引管,安裝兩只閥門(mén)和一臺流量計,副管和流量計口徑可為主管線(xiàn)的1/5~1/10,一般為100mm左右。

通過(guò)副管流量來(lái)監測管道泄漏,不僅解決了老管道和大口徑管道后期安裝流量計的難題,大大降低了安裝成本,同時(shí)也減少了流量計引起的摩阻損失,降低了運行成本,因而值得在大口徑危險液體管道上推廣使用。

參考文獻:

[1] 常貴寧,張炯.輸油管道檢漏系統設計[J ].石油規劃設計, 2008.(1): 49-50.

[2] 王立坤,王洪超,熊敏. 長(cháng)距離輸油管道泄漏監測技術(shù)分析及研究建議 [J ].油氣儲運,第33卷第11期.

作者簡(jiǎn)介:常貴寧,男, 1968年10月生, 1990年畢業(yè)于西南石油學(xué)院石油儲運專(zhuān)業(yè),學(xué)士學(xué)位,高級工程師,現任勝利油田油氣集輸總廠(chǎng)管道完整性管理辦公室副主任,從事長(cháng)輸管道完整性管理和泄漏監測技術(shù)研究與應用。

《管道保護》2016年第4期(總第29期)

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