常貴寧

勝利油田油氣集輸總廠

［摘 要］國內(nèi)大口徑長距離輸油管道設(shè)計(jì)、建設(shè)時(shí)普遍存在進(jìn)出口流量計(jì)不全，或?yàn)榭紤]節(jié)能，大都使用了超聲波流量計(jì)，實(shí)踐中嚴(yán)重影響了輸差分析法在測(cè)漏中的應(yīng)用效果，甚至失去作用。本文探討了流量計(jì)在輸油管道泄漏監(jiān)測(cè)中的作用，提出了基于副管流量計(jì)的解決方案。

［關(guān)鍵詞］輸油管道 流量計(jì) 泄漏監(jiān)測(cè)

泄漏是管道運(yùn)行中的主要故障之一。在管道運(yùn)行過程中，由于腐蝕穿孔或第三方施工破壞等原因，會(huì)發(fā)生泄漏事故而影響正常的輸送生產(chǎn)并可能帶來安全與環(huán)境事故。因此，泄漏監(jiān)測(cè)就成為管道安全生產(chǎn)管理的重要手段和保障。

目前，部分輸油管道特別是大口徑長距離輸油管道設(shè)計(jì)、建設(shè)時(shí)普遍存在進(jìn)出口流量計(jì)不全，或?yàn)榭紤]節(jié)能，大都使用了超聲波流量計(jì)，實(shí)踐中嚴(yán)重影響了輸差分析法在測(cè)漏中的應(yīng)用效果，甚至失去作用，這也是長輸油管道泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)大多使用效果不理想的重要原因。

1 輸油管道泄漏監(jiān)測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀

輸油管道泄漏監(jiān)測(cè)方法主要有兩種：負(fù)壓波法和輸差分析法，兩種方法需要互相配合，缺一不可。采用的流量計(jì)大都是容積式流量計(jì)和質(zhì)量流量計(jì)，其他種類的流量計(jì)如超聲波流量計(jì)、靶式流量計(jì)，誤差較大，使用效果不好。

2 大口徑輸油管道測(cè)漏系統(tǒng)失敗原因分析

誤報(bào)多是導(dǎo)致測(cè)漏系統(tǒng)失敗的最主要原因。泄漏具有“極小概率、極高后果”特點(diǎn)，而目前測(cè)漏系統(tǒng)又難以做到高準(zhǔn)確率，都存在誤報(bào)，很多系統(tǒng)一天自動(dòng)報(bào)警次數(shù)達(dá)到數(shù)十次，多次誤報(bào)導(dǎo)致管理人員對(duì)系統(tǒng)失去信任，即使真正發(fā)生泄漏，也會(huì)當(dāng)成誤報(bào)不予重視，從而使系統(tǒng)失去作用。

2.1 誤報(bào)過多

很多失敗的測(cè)漏系統(tǒng)都是采用了負(fù)壓波或音波一種監(jiān)測(cè)方法。目前，“負(fù)壓波+輸差分析”是測(cè)漏系統(tǒng)最成熟、最主流的兩種方法。兩者相結(jié)合，最大程度地減少了誤報(bào)，又提高了監(jiān)測(cè)靈敏度，并且非常適合于監(jiān)測(cè)小流量打孔盜油，在實(shí)踐中應(yīng)用效果最好。但是，由于認(rèn)識(shí)不到位、被有些廠家忽悠、現(xiàn)場(chǎng)管道兩端沒有流量計(jì)等主客觀原因，只采用了負(fù)壓波一種方法，導(dǎo)致誤報(bào)問題沒有解決，基本上都是失敗的。

2.2 儀表誤差大

一些測(cè)漏系統(tǒng)采用了超聲波流量計(jì)、靶式流量計(jì)，實(shí)用效果不好，計(jì)量精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如質(zhì)量流量計(jì)、刮板腰輪等容積式流量計(jì)，根本達(dá)不到儀表所標(biāo)稱的精度和重復(fù)性指標(biāo)。很多輸油管道特別是我國的長輸管道在建設(shè)施工時(shí)，都設(shè)計(jì)了超聲波流量計(jì)，雖然其具有采購成本低、安裝簡(jiǎn)單、沒有摩擦阻力等優(yōu)點(diǎn)，但是存在瞬時(shí)波動(dòng)大（有時(shí)甚至超過管道瞬時(shí)流量的10%）、漂移大、重復(fù)性差等缺點(diǎn)，嚴(yán)重影響了泄漏監(jiān)測(cè)，不能用于監(jiān)測(cè)小流量打孔盜油，實(shí)踐效果較差。

3 管道雙端流量

雙端流量數(shù)據(jù)在輸油管道泄漏監(jiān)測(cè)中起著至關(guān)重要的作用，主要有以下四個(gè)方面：

（ 1）減少誤報(bào)。大量減少測(cè)漏系統(tǒng)由于站內(nèi)操作而引起的誤報(bào)。

（ 2）消除盲區(qū)。如果僅靠壓力報(bào)警，為了減少誤報(bào)，一般情況下會(huì)將定位在距離站庫1公里以內(nèi)的報(bào)警視為站內(nèi)操作，從而可能導(dǎo)致泄漏監(jiān)測(cè)出現(xiàn)一段盲區(qū)。而輸差分析則監(jiān)控的是兩端流量計(jì)之間的全部管段。

（ 3）提高靈敏度。由于流量監(jiān)測(cè)可以大量減少由站內(nèi)操作而引起的誤報(bào)，所以可把靈敏度閾值設(shè)置得更加靈敏。同時(shí)，流量計(jì)的監(jiān)測(cè)靈敏度實(shí)踐中可以優(yōu)于其精確度指標(biāo)，超過負(fù)壓波的靈敏度。

（ 4）管道瞬態(tài)操作。如管道停輸是由于發(fā)生泄漏或打孔盜油，則此時(shí)壓力為零，系統(tǒng)監(jiān)測(cè)不到。管道起輸后，即使泄漏很大，負(fù)壓波測(cè)漏系統(tǒng)也完全不起作用�；蛘吖艿榔鸨眠^程中發(fā)生泄漏，此時(shí)由于壓力本身變化很大，會(huì)淹沒負(fù)壓波。而輸差分析法雖然有滯后效應(yīng)，但當(dāng)管道運(yùn)行穩(wěn)定后，還可以通過流量不平衡判斷管道是否存在泄漏。此外，流量計(jì)也便于計(jì)算泄漏量。

因此，流量計(jì)在輸油管道泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中必不可少。

4 副管流量計(jì)

目前的輸差分析法都是通過測(cè)量管道首末端的總流量來判斷泄漏。但對(duì)于一些沒有安裝流量計(jì)的已建輸油管道和大口徑輸油管道，若后期再安裝流量計(jì)，成本很高，難度很大。為了解決這個(gè)問題，可以建立基于副管流量計(jì)的輸油管道泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，即分別在管道首末端安裝小口徑的副管，副管上安裝一臺(tái)流量計(jì)，如圖1所示。副管引出點(diǎn)在管道縱斷面的中部側(cè)面，管道沿線各站安裝的副管尺寸及流量計(jì)完全相同。

至于流量計(jì)的種類，可選用容積式流量計(jì)和質(zhì)量流量計(jì)，推薦使用質(zhì)量流量計(jì)。因?yàn)橘|(zhì)量流量計(jì)在監(jiān)測(cè)管道質(zhì)量流量的過程中也測(cè)量了密度、溫度，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了順序輸送管道混油界面跟蹤，可謂一計(jì)三用。

根據(jù)管道輸送原理，副管流量跟管道總流量成正比。在管道運(yùn)行正常時(shí)，首末端兩臺(tái)副管流量計(jì)應(yīng)該相等，或相差一個(gè)穩(wěn)定的輸差，輸差可通過調(diào)整流量系數(shù)來消除。如果管道發(fā)生泄漏，則上下游兩臺(tái)流量計(jì)瞬時(shí)流量自然會(huì)出現(xiàn)差值，一旦超過預(yù)設(shè)的閾值，系統(tǒng)能自動(dòng)報(bào)警，再用負(fù)壓波法進(jìn)行泄漏點(diǎn)定位即可。有一種情況，當(dāng)管道一端的輸送介質(zhì)的密度發(fā)生變化時(shí)，上下游的兩臺(tái)流量計(jì)間也會(huì)產(chǎn)生質(zhì)量輸差，但是體積輸差不變，不會(huì)影響測(cè)漏系統(tǒng)報(bào)警。

基于副管流量計(jì)的輸油管道泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由兩部分組成：副管和流量計(jì)。在管道側(cè)面中間點(diǎn)水平方向開兩個(gè)孔，孔徑跟副管內(nèi)徑相同，焊接引管，安裝兩只閥門和一臺(tái)流量計(jì)，副管和流量計(jì)口徑可為主管線的1/5～1/10，一般為100mm左右。

通過副管流量來監(jiān)測(cè)管道泄漏，不僅解決了老管道和大口徑管道后期安裝流量計(jì)的難題，大大降低了安裝成本，同時(shí)也減少了流量計(jì)引起的摩阻損失，降低了運(yùn)行成本，因而值得在大口徑危險(xiǎn)液體管道上推廣使用。

參考文獻(xiàn):

[1] 常貴寧，張炯.輸油管道檢漏系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J ].石油規(guī)劃設(shè)計(jì)， 2008.(1): 49-50.

[2] 王立坤，王洪超，熊敏. 長距離輸油管道泄漏監(jiān)測(cè)技術(shù)分析及研究建議 [J ].油氣儲(chǔ)運(yùn)，第33卷第11期.

作者簡(jiǎn)介：常貴寧，男， 1968年10月生， 1990年畢業(yè)于西南石油學(xué)院石油儲(chǔ)運(yùn)專業(yè)，學(xué)士學(xué)位，高級(jí)工程師，現(xiàn)任勝利油田油氣集輸總廠管道完整性管理辦公室副主任，從事長輸管道完整性管理和泄漏監(jiān)測(cè)技術(shù)研究與應(yīng)用。

《管道保護(hù)》2016年第4期（總第29期）