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管道监测技术分类方法

来源:职称阁分类:电子论文 时间:2019-10-16 10:34热度:

  监测管道免受外部干扰已经成为一个巨大的挑战并引起了越来越多研究人员的兴趣。文章将管道监测技术分为两大类,即:泄漏检测方法和外部干扰(威胁)检测方法。尽管泄漏检测方法旨在检测管道周围的石油或天然气泄漏,但威胁检测方法旨在检测对管道的威胁。

管道监测技术分类方法

  关键词:管道检测;泄漏检测方法;外部干扰

  通过选择最佳路线来防止或最小化管道失效,我们可以考虑可操作性、可维护性、可接近性、可施工性和环境友好性等技术因素。泄漏、管道腐蚀、蜡质沉淀和环境污染等通常被视为导致管道失效的主要因素。然而,最近的文献表明盗窃、管道破坏已经超越了其他原因成为管道失效主要因素。目前管道检测技术分为:泄漏检测方法和外部干扰(威胁)检测方法。监测管道免受外部干扰已经成为一个巨大的挑战并引起了越来越多研究人员的兴趣。管道可能在水下、地下或地面以上,因此在监测保护管道面临不同的问题。现有的管道监测方法包括声学监测装置,连续光纤传感器监测、卫星监测、阴极保护监测,在挖掘和印制交流循环电流之前依靠电话呼叫的方法(IACC)(Burkhardt和Crouch,2003)监测。随着技术的不断发展,无线传感器网络(WSN)技术是一种非常有前途的流水线监测技术。下面讨论一些这些监测技术:

  1卫星监测方法

  卫星是围绕更大物体进行移动的。自20世纪90年代以来,卫星管道监测方法的研究取得了相当的进展。1996年,联合工业项目(JIP)“使用卫星进行管道监视”有许多管道技术要求:审查遥感能力、审查管道监视要求以及评估卫星数据对管道监视的适用性。在JIP之后,高分辨率光学成像卫星开始活跃起来,可以对管道进行测试并将结果与更传统的监测方法进行比较(Palm⁃er-Jonesetal,2004)。管道卫星监测功能和可行性在1999年由一些欧洲和美国的管道经理进行了演示。在对卫星功能进行初步评估后,2000年在美国和欧洲发射了包括光学成像卫星和雷达卫星的三个管道监测卫星。GPS卫星定位技术目前正用于东西输气管道、山西-北京天然气管道、兰州-成都重庆等长距离输送管线(Pengetal.2012)。管道监测卫星方法采用的两种技术是高分辨率光学卫星成像和卫星合成孔径雷达(SAR)。管道监测方法的优点之一在于它们适用于监测长距离管道。另外,对于(SAR),云层覆盖和黑暗不会影响信号,因此可以随时使用。目前使用的管道卫星监测方法需要利用全球定位系统(GPS)。全球定位系统是由27颗地球轨道卫星组成的星座(24个在运行,另外3个失败)。该系统是由美国军方开发和实施的,但后来公开用于公共商业用途(Obodoeze等,2013)。这些卫星绕地球运行,每天进行两次完整的旋转。GPS接收器的工作是定位四颗或更多颗卫星,找出每颗卫星的距离,并利用这些信息推断出它们自己的位置。在数学上,这使用了三边测量的原理。

  2声传感器方法

  管道监测的声学方法可用于检测由于腐蚀和意外爆裂及第三方损坏导致的管道泄漏。这些第三方损失可能是由于施工期间土方机械对管道的影响或破坏者有意的外部干扰造成的。管道泄漏的流体会导致管道振动,由此产生声波的声振动(Mostafapour和Davoudi,2013)。泄漏检测和定位,声学传感器可以集成在巡视管道的人员使用的手持设备中,或者集成在通过管道行进的内检测器身上。声学传感器也可以安装在管道外的一定距离上进行监测(Murvay和Silea,2012)。

  3无线传感器网络(WSN)

  无线传感器网络(WSN)由于其低成本和相对可靠性而成为石油管道监测的首选技术。它是检测泄漏的最有效方法之一(AL-Kadietal,2013)。一个典型的WSN节点由传感器,由处理器,微控制器,数字信号处理器(DSP),现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC),收发器,电源和无线电组成(BenSalehetal,2013)。有两种类型的WSN:结构化和非结构化。非结构化WSN是一个包含密集的传感器节点集合的WSN。传感器节点可以以特别的方式部署到现场。一旦部署完毕,网络将无人看管,执行监控和报告功能。在非结构化WSN中,由于节点太多,网络维护(例如管理连接性和检测故障)很困难。在结构化WSN中,所有或部分传感器节点都是以预先规划的方式部署的。结构化网络的优点是部署更少的节点同时降低网络维护和管理成本。WSN与其他使用有线连接的监视技术比较,它的主要优点是更安全可靠。当攻击者破坏任何连接从而使整个系统停滞不前时,有线连接的监控系统很容易受到攻击。Mohamed等(2011)研究表明无线传感器网络是一种可以有效用于监测地下、地面以及水下管道的技术。虽然无线传感器网络与其他监测技术相比表现相对较好,但它所面临的一些挑战包括功耗和带宽/速度问题。

  4光纤方法

  管道监测的光纤技术被认为是相对经济和有效的管道保护系统,它提供了一个具有高回弹性(Tanimola和Hill2009)的用户友好的管道保护和监测系统。光纤系统可用于监测长距离管道网络,但安装起来非常昂贵。因此,人们利用现有的靠近管道的光缆来实现管道监测系统。用于管道第三方干扰(TPI)监测的光纤分布式声学传感(DAS)可以准确检测管附近1-10米范围内的威胁,可以感知到距离管道数米至250米的威胁。光纤的优点包括高精度、高灵敏度、高温下的良好性能,抗电磁干扰(EMI)和支持分布式传感。缺点包括成本高和传感器改造困难。

  作者:郝东坡 奚诗佳 李玖隆 单位:中国石油天然气股份有限公司管道廊坊输油气分公司 中国石油天然气股份有限公司管道沈阳技术分公司

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文章名称:管道监测技术分类方法

文章地址:http://www.zhichengg.com/dzlw/13950.html

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