专利名称：一种天然气管道泄漏检测传感器间隔测定方法
技术领域：
本发明是一种天然气管道泄漏检测传感器间隔测定方法。涉及机械振动的测量、冲击的测量和管道系统技术领域。
背景技术：
目前，世界上建成的管道总长达到250万公里，已经超过铁路总里程成为世界能源主要运输方式，发达国家和中东产油区的油品输运已全部实现管道化。我国管道在近年也得到了较快发展，总长也超过7万公里，已初步形成横跨东西、纵贯南北、覆盖全国、连通海外的能源管网大格局，管道运输成为油气等战略能源的调配输送的主要方式。管道由于跨越地域广，受自然灾害、第三方施工破坏等原因，导致了较多的管道泄漏事故发生。国外管道安全情况也非常不容乐观，美国2010年9月9日圣布鲁诺市发生天然气管道大爆炸，爆炸在路面造成一个长51米、宽9米的大坑。一段长约8米、直径76厘米的管道被炸上天，飞出大约30米远，并引发大范围火灾，导致4人死亡，3人失踪，至少52人受伤，过火面积4公顷，数十桩房屋被烧毁。近年来人们安全、环保意识显著提升，作为高危行业的管道输运安全问题也得到越来越多的重视。目前成熟的技术中对于天然气管道泄漏监测只有声波监测法较为有效，但为了提高对泄漏监测的实时性和漏点定位的准确性，必须在管线上加大传感器的布设密度，同时增加相应的供电、通信设备，造成系统成本以及安装维护费用高昂。随着传感技术的发展国外如美国CS1、ATM0S1、欧洲TER等公司开展了 SCADA泄漏监测系统研究，Sensornet公司也开发了基于分布式光纤温度传感器的泄漏监测系统，部分产品在国内也申请了专利保护；国内天津大学、清华大学、中国人民解放军后勤工程学院等单位也对管道的泄漏监测方法做了深入研究。专利CN200410020046. 6公开了一种基于干涉原理的分布式光纤油气管道泄漏监测方法及监测装置。该监测系统要求在管道附近沿管道并排铺设一根光缆，利用光缆中的光纤组成一个光纤微振动传感器。专利CN200620119429、CN200610113044. O均为基于Sagnac光纤干涉仪的管道泄漏监测装置，专利CN200610072879. 6是一种基于分布式光纤声学传感技术的管道泄漏监测装置及方法。《传感器与微系统》第26卷第7期的“基于分布式光纤传感器的输气管道泄漏检测方法”公开了一种基于分布式光纤传感器的输气管道泄漏检测装置和方法，它是在具有一定间隔的管道本体上安装光纤传感器，连续实时监测沿管道本体传播的振动波信号，对采集的振动波信号进行分析处理，包括类型识别和振动源定位，其中类型识别为通过对振动波特征的提取分析判别其是否属于泄漏类型，同时根据振动波传播到相邻几个光纤传感器的时间延迟结合振动波在管道本体上的传播速度确定振动波源所在的位置，传感器输出的光强信号经光电转换后实现泄漏点的位置的确定。CN1837674A公开了一种基于分布式光纤声学传感技术的管道泄漏检测装置及方法。
US2006/0225507A1公开了一种基于分布式光纤传感器的管道泄漏检测装置及方法。上述技术均属于分布式光纤传感监测方法。但该类技术监测泄漏时受到管道周围所发生的干扰事件的影响，具有很高的系统虚警率，抗干扰能力较差。
发明内容
本发明的目的是发明一种灵敏度和准确度高、虚警率低、不易受环境因素影响的一种天然气管道泄漏检测传感器间隔测定方法。
鉴于上述几类泄漏检测、监测技术存在的灵敏度低、虚警率高、易受环境因素影响等问题，基于准分布式光纤干涉传感技术的天然气管道泄漏监测系统采用高灵敏度传感器并结合泄漏事件的时域、频域特征有针对性的进行了克服。具有较高泄漏振动传感灵敏度的天然气管道泄漏监测系统是通过增加干涉仪两传感臂的长度和空间距离从而实现了干涉仪对振动信号的感应灵敏度的提高，在对环境随机振动干扰的抑制方面采用了泄漏信号的智能识别技术，有效区分了随机偶发振动和突发性、持续性泄漏信号，并且结合相邻的多个传感器同时获取的泄漏信号时延，更加准确的实现了泄漏点的定位。本发明是基于光纤传感的天然气管道泄漏监测系统(见
图1)来测定的。即在管道本体上每隔一定距离安装一个光纤传感器，多个光纤传感器构成一个光纤传感器组，每个光纤传感器组用一根光纤接到接收端的光源和光电探测器，光电探测器输出接包括泄漏信号识别和事件定位功能的信号采集与处理模块，所述信号采集与处理模块包括信号调理、信号采集、处理单元、终端显示和外部接口 ；接光电探测器输出的信号调理输出依次串接、信号采集和处理单元，处理单元输出有终端显示和外部接口。信号采集与处理模块输出接微机。经信号采集与处理模块的处理，基于频分复用方式混合的传感器组信号实现了传感器组内各传感器的解复用，获得原始泄漏振动波信号。管道泄漏传感器间隔测定方法是在与现场相同环境下的埋设管道中采用相同的模拟泄漏信号生成方式测定的，即在安装传感器的位置模拟泄漏信号进行时延估计，结合泄漏振动波信号传播速度实现对传感器间隔即两传感器之间管道长度测定。当泄漏发生时，泄漏激发管道产生振动波，振动波以速度V沿管道传播，其中两个相邻的传感器间隔为设定值L，设信号传播至传感器η的时间为tn，传播至传感器η+1的时间为tn+1，信号传播至传感器η-l的时间为V1，传播至传感器η+2的时间为tn+2，有下式成立
权利要求
1.一种天然气管道泄漏检测传感器间隔测定方法，其特征在于它是基于光纤传感的天然气管道泄漏监测系统来测定的；即在管道本体上每隔一定距离安装一个光纤传感器，多个光纤传感器构成一个光纤传感器组，每个光纤传感器组用一根光纤接到接收端的光源和光电探测器，光电探测器输出接包括泄漏信号识别和事件定位功能的信号采集与处理模块，所述信号采集与处理模块包括信号调理、信号采集、处理单元、终端显示和外部接口 ；接光电探测器输出的信号调理输出依次串接、信号采集和处理单元，处理单元输出有终端显示和外部接口 ；信号采集与处理模块输出接微机；经信号采集与处理模块的处理，基于频分复用方式混合的传感器组信号实现了传感器组内各传感器的解复用，获得原始泄漏振动波信号；在安装传感器的位置模拟泄漏信号进行时延估计，结合泄漏振动波信号传播速度实现对传感器间隔即两传感器之间管道长度测定； 当泄漏发生时，泄漏激发管道产生振动波，振动波以速度V沿管道传播，其中两个相邻的传感器间隔为设定值L，设信号传播至传感器η的时间为tn，传播至传感器η+1的时间为tn+1，信号传播至传感器η-l的时间为tn_i，传播至传感器η+2的时间为tn+2，有下式成立
全文摘要
本发明是一种天然气管道泄漏检测传感器间隔测定方法。涉及机械振动的测量、冲击的测量和管道系统技术领域。该方法是基于光纤传感的天然气管道泄漏监测系统来测定的；在安装传感器的位置模拟泄漏信号并对信号传播的时间估计，结合泄漏振动波信号传播速度实现对传感器间隔即两传感器之间管道长度测定。本发明使管道泄漏检测传感器间隔的测定准确度高。
文档编号F17D5/02GK102997056SQ20111027244
公开日2013年3月27日 申请日期2011年9月14日 优先权日2011年9月14日
发明者张金权, 王小军, 李 东, 焦书浩, 侯志相, 王飞, 方德学, 闫会朋, 张俊杨, 徐伟瑞 申请人:中国石油天然气集团公司, 中国石油天然气管道局