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user: 4. 音波测漏系统放气实验 目前，广东管道音波测漏系统项目已经建成四期，共计121.74公里覆盖公司天然气输气管道干线。采用的是某音波测漏系统，该系统在使用初期，性能稳定且指标较好，但后续出现了以下问题：① 因为设备老化、盐雾腐蚀，部分设备无法稳定运行；② 由于管道新建增加分输，系统需要不断更新扩容；③ 设备为进口仪器，国内无维修网点，设备维护维修周期长；④ 维修人员需从国外派遣，技术服务不及时；⑤ 产品为全球性专利产品，由于技术垄断，系统维护费用成本高等难题。 为解决公司已建音波测漏系统存在的问题，现开展智能音波泄漏在线监测系统项目建设工作，主要工作为：软件开发、定制系统数据采集终端等硬件及安装调试等。本科研项目选取的试点应用段为珠中一期南屏分输站至南朗分输站段，该段管道全长41.75 km，管径660 mm，运行压力5~6 Mpa，中间设有坦洲、金鼎、翠亨，共计三个阀室，其中坦洲阀室具有分输功能。站场(阀室)系统建设如图5所示。 图5. 站场(阀室)系统建设图 管道走向图如图6所示。 Dolphin智能音波泄漏监测系统算法需要根据实际现场的数据信号进行调整识别来判断泄漏，然而不同的管道参数、运行环境不同，泄漏及其他操作产生的信号可能存在差异，因此需要模拟泄漏实验，为此提出选择该管道项目中的几条管道进行模拟放气泄漏实验，采集相应的信号波形，验证采集端对平稳工况的稳定性，对异常工况的敏感性。调整检测、定位算法参数，下面采用手轮转圈和孔板的两种模拟放气方式。 图6. 管道走向图 4.1. 手轮转圈模拟泄漏操作 本次实验通过手轮转圈模拟泄漏在坦洲进行4次放气实验，南朗进行5次放气实验，金鼎进行3次放气实验，翠亨进行2次放气实验，南屏进行4次，放气实验记录(2019.12)如表1所示。 Table 1 Experimental record of hand wheel rotation deflatio 序号 放气地点 放气方式 手轮圈数(圈) 各站是否有泄漏波形 1 坦洲 快开快关 5.7 有 2 坦洲 快开快关 4.75 有 3 坦洲 快开快关 4.27 有 4 坦洲 快开快关 4.1 有 5 南朗 快开快关 仪表底阀 无 6 南朗 快开快关 仪表底阀 无 7 南朗 快开快关 4 南朗有，坦洲和南屏有 8 南朗 快开快关 50调节阀40%开度 南朗有，坦洲和南屏无 9 南朗 快开快关 50调节阀 南朗有，坦洲有，南屏有轻微浮动 10 金鼎 快开快关 4 无 11 金鼎 快开快关 4.5 有 12 金鼎 快开快关 5 有 13 翠亨 快开快关 4.5 无 14 翠亨 快开快关 5 南朗有、坦洲有，南屏有轻微波形 15 南屏 快开快关 压力表底阀调节 无 16 南屏 快开快关 5 有 17 南屏 快开快关 5 有 18 南屏 快开快关 4 有 表1. 手轮转圈放气实验记录 在坦洲阀室进行4次放气实验，实验数据如图7所示：坦洲4次放气实验泄漏信号明显，都传递到了南屏和南朗站。 在南朗站入站汇管对空排放管上进行2次放气实验，数据如图8、图9所示：南朗站放气实验泄漏信号明显，但是该信号传递到坦洲阀室、南屏站时比较微弱。 图7. 12.18坦洲放气实验(南屏–坦洲)数据 图8. 12.23南朗放气实验(南屏–坦洲)数据 图9. 12.23南朗放气实验(坦洲–南朗)数据 4.2. 泄漏孔板模拟泄漏操作 根据现场实际考察，选在南朗综合站进站汇管放空管处进行改造，增加一套孔板测试装置。如图10所示。 图10. 南朗站孔板装置安装位置如框中 本次实验通过泄孔板模拟泄漏在南朗站进行放气实验，孔板如图11所示。 图11. 泄漏孔板实物 放气实验记录(2020.05)如表2所示：包含泄漏孔径、放气时长、定位误差等。 Table 2 Experimental record of air release from leakage orifice plat 序号 时间 泄漏孔径(mm) 放气时长 有无报警 定位误差/m 1 05.13 11:34:00 50 mm 30 s 有 69 2 05.13 15:25:00 30 mm 60 s 有 33 3 05.13 16:22:00 12 mm 60 s 无 − 4 05.13 16:45:00 12 mm 60 s 有 68 5 05.14 11:11:00 10 mm 60 s 有 39 6 05.14 11:27:00 10 mm 90 s 有 34 7 05.14 13:40:10 8 mm 90 s 无 − 8 05.14 14:04:10 8 mm 90 s 有 38 9 05.14 14:16:00 8 mm 90 s 有 32 10 05.14 15:10:30 6 mm 120 s 无 − 11 05.14 15:26:30 6 mm 120 s 无 − 12 05.14 15:47:10 6 mm 120 s 无 − 13 05.14 17:03:00 8 mm 120 s 有 43 14 5.19 10:14:30 7 mm 100 s 无报警，有波形 − 15 5.19 10:31:30 7 mm 90 s 无 − 16 5.19 14:06:30 7 mm 90 s 无 − 17 5.19 14:25:00 7 mm 90 s 有 34 18 5.19 14:36:00 7 mm 90 s 有 61 19 5.19 15:30:25 6 mm 90 s 无 − 20 5.19 15:47:00 6 mm 90 s 无 − 21 5.21 10:15:10 6 mm 90 s 有 49 22 5.21 10:27:00 6 mm 90 s 无 − 23 5.21 10:50:10 6 mm 90 s 无 − 24 5.21 11:06:10 6 mm 90 s 无 − 25 5.21 15:39:50 7 mm 90 s 有 49 表2. 泄漏孔板放气实验记录 15:25:00放气60 s，孔径30 mm，实验数据如图12所示：南朗、坦洲泄漏信号均十分明显，有报警； 15:39:50放气90 s，孔径7 mm，实验数据如图13所示：南朗泄漏信号明显，尽管坦洲信号微弱，但是通过微弱信号提取技术，可以有效提取信号特征，提高泄漏报警效果。 图12. 15:25:00南朗放气实验数据及报警记录 图13. 15:39:50南朗放气实验数据及报警记录(7 mm测试) 4.3. 实验分析 通过两次实验(手轮转圈、泄漏孔板)分析，对仪表底阀放气产生泄漏信号不明显。在手轮转圈放气实验中，在中间阀室(金鼎)转圈4.5圈以下(6 mm泄漏孔径左右)信号不明显。在末站南朗，目前可以检测到的最低泄漏孔径为7 mm，主要原因是该站压力低，在同样孔径下产生的泄漏信号微弱。在南朗综合站进站汇管放空管处加装孔板进行放气测试，传感器距离实际放气孔板至少5个弯头，放气产生的泄漏信号每经过一个弯头都会迅速衰减，极大影响泄漏信号的传输。 根据本项目的放气试验数据分析可得如下结论： 1) 本次放气试验依据原同类产品测试方案进行测试，当时模拟放气是采用转圈方式，最小转圈数量为4圈，在五个测试点全部能检测到信号，从敏感性角度来说，与原同类产品结果类似； 2) 公司依据孔板测试方案进行了不同孔径的放气测试：50 mm、30 mm、12 mm、10 mm、8 mm、7 mm、6 mm。最小可检测孔径为7 mm，在南朗放气点(低压、远离主管) 7 mm泄漏孔径下测得的定位误差不超过50米，从敏感性角度来说，与竞争公司系统结果类似； Dolphin智能音波泄漏监测系统可对微小泄漏信号检测、分析，通过泄漏实验校正，实现准确定位。