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管道研究

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无流量计输油管道泄漏监测技术探讨

来源:《管道保护》杂志 作者:常贵宁 时间:2018-7-12 阅读:

常贵宁

胜利油田油气集输总厂

[摘 要]国内大口径长距离输油管道设计、建设时普遍存在进出口流量计不全,或为考虑节能,大都使用了超声波流量计,实践中严重影响了输差分析法在测漏中的应用效果,甚至失去作用。本文探讨了流量计在输油管道泄漏监测中的作用,提出了基于副管流量计的解决方案。

[关键词]输油管道 流量计 泄漏监测

泄漏是管道运行中的主要故障之一。在管道运行过程中,由于腐蚀穿孔或第三方施工破坏等原因,会发生泄漏事故而影响正常的输送生产并可能带来安全与环境事故。因此,泄漏监测就成为管道安全生产管理的重要手段和保障。

目前,部分输油管道特别是大口径长距离输油管道设计、建设时普遍存在进出口流量计不全,或为考虑节能,大都使用了超声波流量计,实践中严重影响了输差分析法在测漏中的应用效果,甚至失去作用,这也是长输油管道泄漏监测系统大多使用效果不理想的重要原因。

1 输油管道泄漏监测技术现状

输油管道泄漏监测方法主要有两种:负压波法和输差分析法,两种方法需要互相配合,缺一不可。采用的流量计大都是容积式流量计和质量流量计,其他种类的流量计如超声波流量计、靶式流量计,误差较大,使用效果不好。

2 大口径输油管道测漏系统失败原因分析

误报多是导致测漏系统失败的最主要原因。泄漏具有“极小概率、极高后果”特点,而目前测漏系统又难以做到高准确率,都存在误报,很多系统一天自动报警次数达到数十次,多次误报导致管理人员对系统失去信任,即使真正发生泄漏,也会当成误报不予重视,从而使系统失去作用。

2.1 误报过多

很多失败的测漏系统都是采用了负压波或音波一种监测方法。目前,“负压波+输差分析”是测漏系统最成熟、最主流的两种方法。两者相结合,最大程度地减少了误报,又提高了监测灵敏度,并且非常适合于监测小流量打孔盗油,在实践中应用效果最好。但是,由于认识不到位、被有些厂家忽悠、现场管道两端没有流量计等主客观原因,只采用了负压波一种方法,导致误报问题没有解决,基本上都是失败的。

2.2 仪表误差大

一些测漏系统采用了超声波流量计、靶式流量计,实用效果不好,计量精度远远不如质量流量计、刮板腰轮等容积式流量计,根本达不到仪表所标称的精度和重复性指标。很多输油管道特别是我国的长输管道在建设施工时,都设计了超声波流量计,虽然其具有采购成本低、安装简单、没有摩擦阻力等优点,但是存在瞬时波动大(有时甚至超过管道瞬时流量的10%)、漂移大、重复性差等缺点,严重影响了泄漏监测,不能用于监测小流量打孔盗油,实践效果较差。

3 管道双端流量

双端流量数据在输油管道泄漏监测中起着至关重要的作用,主要有以下四个方面:

( 1)减少误报。大量减少测漏系统由于站内操作而引起的误报。

( 2)消除盲区。如果仅靠压力报警,为了减少误报,一般情况下会将定位在距离站库1公里以内的报警视为站内操作,从而可能导致泄漏监测出现一段盲区。而输差分析则监控的是两端流量计之间的全部管段。

( 3)提高灵敏度。由于流量监测可以大量减少由站内操作而引起的误报,所以可把灵敏度阈值设置得更加灵敏。同时,流量计的监测灵敏度实践中可以优于其精确度指标,超过负压波的灵敏度。

( 4)管道瞬态操作。如管道停输是由于发生泄漏或打孔盗油,则此时压力为零,系统监测不到。管道起输后,即使泄漏很大,负压波测漏系统也完全不起作用。或者管道起泵过程中发生泄漏,此时由于压力本身变化很大,会淹没负压波。而输差分析法虽然有滞后效应,但当管道运行稳定后,还可以通过流量不平衡判断管道是否存在泄漏。此外,流量计也便于计算泄漏量。

因此,流量计在输油管道泄漏监测系统中必不可少。

4 副管流量计

目前的输差分析法都是通过测量管道首末端的总流量来判断泄漏。但对于一些没有安装流量计的已建输油管道和大口径输油管道,若后期再安装流量计,成本很高,难度很大。为了解决这个问题,可以建立基于副管流量计的输油管道泄漏监测系统,即分别在管道首末端安装小口径的副管,副管上安装一台流量计,如图1所示。副管引出点在管道纵断面的中部侧面,管道沿线各站安装的副管尺寸及流量计完全相同。

至于流量计的种类,可选用容积式流量计和质量流量计,推荐使用质量流量计。因为质量流量计在监测管道质量流量的过程中也测量了密度、温度,同时还实现了顺序输送管道混油界面跟踪,可谓一计三用。

根据管道输送原理,副管流量跟管道总流量成正比。在管道运行正常时,首末端两台副管流量计应该相等,或相差一个稳定的输差,输差可通过调整流量系数来消除。如果管道发生泄漏,则上下游两台流量计瞬时流量自然会出现差值,一旦超过预设的阈值,系统能自动报警,再用负压波法进行泄漏点定位即可。有一种情况,当管道一端的输送介质的密度发生变化时,上下游的两台流量计间也会产生质量输差,但是体积输差不变,不会影响测漏系统报警。

基于副管流量计的输油管道泄漏监测系统由两部分组成:副管和流量计。在管道侧面中间点水平方向开两个孔,孔径跟副管内径相同,焊接引管,安装两只阀门和一台流量计,副管和流量计口径可为主管线的1/5~1/10,一般为100mm左右。

通过副管流量来监测管道泄漏,不仅解决了老管道和大口径管道后期安装流量计的难题,大大降低了安装成本,同时也减少了流量计引起的摩阻损失,降低了运行成本,因而值得在大口径危险液体管道上推广使用。

参考文献:

[1] 常贵宁,张炯.输油管道检漏系统设计[J ].石油规划设计, 2008.(1): 49-50.

[2] 王立坤,王洪超,熊敏. 长距离输油管道泄漏监测技术分析及研究建议 [J ].油气储运,第33卷第11期.

作者简介:常贵宁,男, 1968年10月生, 1990年毕业于西南石油学院石油储运专业,学士学位,高级工程师,现任胜利油田油气集输总厂管道完整性管理办公室副主任,从事长输管道完整性管理和泄漏监测技术研究与应用。

《管道保护》2016年第4期(总第29期)

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