一种长输埋地管道泄漏的分布式光电一体化主动监测系统及方法 |
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| 申请号 | CN201610956389.6 | 申请日 | 2016-10-28 | 公开(公告)号 | CN106369286A | 公开(公告)日 | 2017-02-01 |
| 申请人 | 大连理工大学; | 发明人 | 何建平; 张世海; 张黎; 戈旭; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种长输埋地管道 泄漏 的分布式光电一体化主动监测系统及方法，属于重要 能源 设施安全监测领域。本发明将带有电伴热带主动加热功能的分布式光电一体化 温度 传感器 沿管道侧下方 位置 布设于埋地管道地基中，分布式光电一体化温度传感器中的电伴热带定时通电加热，同时分布式光纤拉曼测温系统实时采集管道地基温度，通过分布式温度曲线拐点和历史数据对比分析，主动识别 定位 长输埋地管道的泄漏位置和规模。本发明的效果和益处是将光纤复合到电伴热带中，电伴热带主动加热，可依据介质导热系数差异引起的温差对管道泄漏进行高 精度 的识别和定位，有效解决了输送不同温度 原油 的埋地管道泄漏监测难题。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种长输埋地管道泄漏的分布式光电一体化主动监测系统，其特征在于，包括分布式光电一体化温度传感器(1)、光电传输缆(2)、分线盒(3)、分布式光纤拉曼测温系统(4)、电伴热带定时通电控制系统(5)和长输埋地管道泄漏数据分析处理系统(6)；所述的具有电伴热带主动加热功能的分布式光电一体化温度传感器(1)沿管道侧下方位置布设于埋地管道地基中，分布式光电一体化温度传感器(1)与光电传输缆(2)固接，光电传输缆(2)通过分线盒(3)分别接入分布式光纤拉曼测温系统(4)和电伴热带定时通电控制系统(5)； |
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| 说明书全文 | 一种长输埋地管道泄漏的分布式光电一体化主动监测系统及方法 技术领域背景技术[0002] 随着我国经济的快速稳定增长和石油工业的蓬勃发展，我国的管道建设工程取得了长足的发展。截至2015年8月，中国陆上油气管道总里程达到了12万公里，其中原油管道约2.3万公里、成品油管道约2.1万公里、天然气管道约7.6万公里。这些重要的能源管道形成了我国横跨东西、纵贯南北、连通海外的油气管网格局，成为推动我国经济发展的重要生命线。油气管道由于其线长、面广的分布特点，不可避免的穿越各种复杂的地质环境，服役环境极其恶劣，在各种复杂荷载(交通穿越荷载、占压等)、自然灾害、人为破坏(恐怖袭击、非法采挖等)以及材料自身老化等多耦合因素作用下，易发生结构大变形，最终导致破裂泄漏的灾害性事故。例如，1973年我国第一条输油管线格尔木－拉萨输油管道，由于冰堵、冻融破坏等原因，曾发生30多起泄漏事故；我国首条长输原油管道“八三”管道服役45年，2010年对其铁抚线段的管道进行漏磁检测，共发现缺陷3.8万余处，于2015年10月11日正式退役。埋地管道埋于地下，直接与岩土介质接触，具有很强的隐蔽性，在复杂荷载作用下油气泄漏时常发生。 [0003] 目前埋地管道泄漏检/监测主要包括管道泄漏介质检测方法(人工巡检、空气采样法)、红外线扫描巡检、管壁参数无损检测方法(漏磁检测方法、超声波检测法等)、声学原理方法(应力波法、负压波法等)、基于软件的检测方法(质量/流量平衡法等)和光纤振动传感监测方法等。漏磁检测费用高、实时性差；负压波法存在因负压波速不固定所致的泄漏定位精度较低且只能监测较大泄漏事件等问题。分布式光纤测温技术通过监测原油泄漏导致的土体环境温度变化实现管道泄漏定位监测，但是该技术只能在管道泄漏介质和环境岩土温度存在一定温差的情况下实使用，且监测精度与两者温差有关，温差越大，监测效果越理想。目前分布式光电一体化监测技术在埋地管道泄漏监测中还未见相关报道。 发明内容[0004] 针对现有技术的不足，本发明提供一种长输埋地管道泄漏的分布式光电一体化主动监测系统及方法，本发明通过带有电伴热带主动加热功能的拉曼光电一体化温度传感器实时监测长输埋地管道临近位置岩土环境温度，分析识别因管道泄漏导致的岩土环境温度变化。 [0005] 为了达到上述目的，本发明的技术方案为： [0006] 一种长输埋地管道泄漏的分布式光电一体化主动监测系统，包括分布式光电一体化温度传感器1、光电传输缆2、分线盒3、分布式光纤拉曼测温系统4、电伴热带定时通电控制系统5和长输埋地管道泄漏数据分析处理系统6。所述的具有电伴热带主动加热功能的分布式光电一体化温度传感器1沿管道侧下方位置布设于埋地管道地基中，分布式光电一体化温度传感器1与光电传输缆2焊接，光电传输缆2通过分线盒3分别接入分布式光纤拉曼测温系统4和电伴热带定时通电控制系统5。 [0007] 所述的电伴热带定时通电控制系统5定时对分布式光电一体化温度传感器1进行通电加热，同时，所述的分布式光纤拉曼测温系统4实时监测采集埋地管道地基的温度，并将温度数据传入长输埋地管道泄漏数据分析处理系统6，长输埋地管道泄漏数据分析处理系统6分析处理温度数据，通过分布式温度曲线拐点和历史数据对比分析，实时识别定位长输埋地管道的泄漏位置和规模。 [0008] 所述的分布式光电一体化温度传感器1包括电伴热带和带有松套管的康宁光纤9；所述的电伴热带包括两根通电铜丝8和聚四氟乙烯带7；分布式光电一体化温度传感器1中的带有松套管的康宁光纤9与两根通电铜丝8并行热成型于聚四氟乙烯带7中。 [0009] 一种长输埋地管道泄漏的分布式光电一体化主动监测方法，包括以下步骤： [0010] 第一步，将分布式光电一体化温度传感器1沿管道侧下方位置布设于埋地管道地基中，分布式光电一体化温度传感器1与光电传输缆2焊接，光电传输缆2通过分线盒3分别接入分布式光纤拉曼测温系统4和电伴热带定时通电控制系统5。 [0011] 第二步，根据管道泄漏监测要求，电伴热带定时通电控制系统5定时通电加热电伴热带，分布式光纤拉曼测温系统通过康宁光纤9采集环境温度信息。 [0012] 第三步，长输埋地管道泄漏数据分析处理系统6实时分析管道地基的分布式温度信息，根据不同介质(岩土、岩土与油混合物)的导热系数差异型，电伴热带的升温速率呈现一定的差异性，依据分布式温度拐点信息识别并定位管道地基中原油的泄漏情况。 [0013] 本发明的效果和益处是通过电伴热带主动加热，分布式光纤拉曼测温系统可以快速精确识别和定位因管道原油泄漏导致的岩土体温度变化，有效解决了常温管道原油泄漏温度监测难题和提升管道泄漏温度监测的增敏度。附图说明 [0014] 图1是长输埋地管道泄漏的分布式光电一体化主动监测系统示意图。 [0015] 图2是分布式光电一体化温度传感器结构示意图。 [0016] 图1中：1分布式光电一体化温度传感器；2光电传输缆；3分线盒；4分布式光纤拉曼测温系统；5电伴热带定时通电控制系统；6长输埋地管道泄漏数据分析处理系统；7聚四氟乙烯带；8通电铜丝；9康宁光纤。 具体实施方式[0017] 以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。 [0018] 图1为长输埋地管道泄漏的分布式光电一体化主动监测系统。系统具体构建方式是带有主动加热功能的分布式光电一体化温度传感器1沿埋地管道纵向侧下方布设于管道地基中，分布式光电一体化温度传感器1与光电传输缆2焊接，光电传输缆2通过分线盒3分别接入分布式光纤拉曼测温系统4和电伴热带定时通电控制系统5，分布式光纤拉曼测温系统4实时监测温度数据传入长输埋地管道泄漏数据分析处理系统6，对测温信息进行实时分析识别定位管道泄漏，构建整个长输埋地管道泄漏的分布式光电一体化主动监测系统。电伴热带定时通电控制系统5定时对带有主动加热功能的分布式光电一体化温度传感器1进行通电加热，分布式光纤拉曼测温系统4实时监测埋地管道地基温度，长输埋地管道泄漏数据分析处理系统6分析处理温度数据，因原油泄漏导致油浸岩土与无油岩土的导热系数不同，伴热带升温速率不一样，监测的温度曲线会在油浸位置形成拐点，进而快速对管道泄漏进行识别定位。 [0019] 图2为分布式光电一体化温度传感器结构示意图。伴热带在制作过程中，将松套管康宁光纤9与两根通电铜丝8并行热成型于聚四氟乙烯带7中。 |
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