常貴寧

勝利油田油氣集輸總廠(chǎng)

［摘 要］國內大口徑長(cháng)距離輸油管道設計、建設時(shí)普遍存在進(jìn)出口流量計不全，或為考慮節能，大都使用了超聲波流量計，實(shí)踐中嚴重影響了輸差分析法在測漏中的應用效果，甚至失去作用。本文探討了流量計在輸油管道泄漏監測中的作用，提出了基于副管流量計的解決方案。

［關(guān)鍵詞］輸油管道 流量計 泄漏監測

泄漏是管道運行中的主要故障之一。在管道運行過(guò)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(lái)安全與環(huán)境事故。因此，泄漏監測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(cháng)距離輸油管道設計、建設時(shí)普遍存在進(jìn)出口流量計不全，或為考慮節能，大都使用了超聲波流量計，實(shí)踐中嚴重影響了輸差分析法在測漏中的應用效果，甚至失去作用，這也是長(cháng)輸油管道泄漏監測系統大多使用效果不理想的重要原因。

1 輸油管道泄漏監測技術(shù)現狀

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

2 大口徑輸油管道測漏系統失敗原因分析

誤報多是導致測漏系統失敗的最主要原因。泄漏具有“極小概率、極高后果”特點(diǎn)，而目前測漏系統又難以做到高準確率，都存在誤報，很多系統一天自動(dòng)報警次數達到數十次，多次誤報導致管理人員對系統失去信任，即使真正發(fā)生泄漏，也會(huì )當成誤報不予重視，從而使系統失去作用。

2.1 誤報過(guò)多

很多失敗的測漏系統都是采用了負壓波或音波一種監測方法。目前，“負壓波+輸差分析”是測漏系統最成熟、最主流的兩種方法。兩者相結合，最大程度地減少了誤報，又提高了監測靈敏度，并且非常適合于監測小流量打孔盜油，在實(shí)踐中應用效果最好。但是，由于認識不到位、被有些廠(chǎng)家忽悠、現場(chǎng)管道兩端沒(méi)有流量計等主客觀(guān)原因，只采用了負壓波一種方法，導致誤報問(wèn)題沒(méi)有解決，基本上都是失敗的。

2.2 儀表誤差大

一些測漏系統采用了超聲波流量計、靶式流量計，實(shí)用效果不好，計量精度遠遠不如質(zhì)量流量計、刮板腰輪等容積式流量計，根本達不到儀表所標稱(chēng)的精度和重復性指標。很多輸油管道特別是我國的長(cháng)輸管道在建設施工時(shí)，都設計了超聲波流量計，雖然其具有采購成本低、安裝簡(jiǎn)單、沒(méi)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(guò)管道瞬時(shí)流量的10%）、漂移大、重復性差等缺點(diǎn)，嚴重影響了泄漏監測，不能用于監測小流量打孔盜油，實(shí)踐效果較差。

3 管道雙端流量

雙端流量數據在輸油管道泄漏監測中起著(zhù)至關(guān)重要的作用，主要有以下四個(gè)方面：

（ 1）減少誤報。大量減少測漏系統由于站內操作而引起的誤報。

（ 2）消除盲區。如果僅靠壓力報警，為了減少誤報，一般情況下會(huì )將定位在距離站庫1公里以?xún)鹊膱缶�視為站內操作，從而可能導致泄漏監測出現一段盲區。而輸差分析則監控的是兩端流量計之間的全部管段。

（ 3）提高靈敏度。由于流量監測可以大量減少由站內操作而引起的誤報，所以可把靈敏度閾值設置得更加靈敏。同時(shí)，流量計的監測靈敏度實(shí)踐中可以?xún)?yōu)于其精確度指標，超過(guò)負壓波的靈敏度。

（ 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，系統監測不到。管道起輸后，即使泄漏很大，負壓波測漏系統也完全不起作用�；蛘吖艿榔鸨眠^(guò)程中發(fā)生泄漏，此時(shí)由于壓力本身變化很大，會(huì )淹沒(méi)負壓波。而輸差分析法雖然有滯后效應，但當管道運行穩定后，還可以通過(guò)流量不平衡判斷管道是否存在泄漏。此外，流量計也便于計算泄漏量。

因此，流量計在輸油管道泄漏監測系統中必不可少。

4 副管流量計

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

至于流量計的種類(lèi)，可選用容積式流量計和質(zhì)量流量計，推薦使用質(zhì)量流量計。因為質(zhì)量流量計在監測管道質(zhì)量流量的過(guò)程中也測量了密度、溫度，同時(shí)還實(shí)現了順序輸送管道混油界面跟蹤，可謂一計三用。

根據管道輸送原理，副管流量跟管道總流量成正比。在管道運行正常時(shí)，首末端兩臺副管流量計應該相等，或相差一個(gè)穩定的輸差，輸差可通過(guò)調整流量系數來(lái)消除。如果管道發(fā)生泄漏，則上下游兩臺流量計瞬時(shí)流量自然會(huì )出現差值，一旦超過(guò)預設的閾值，系統能自動(dòng)報警，再用負壓波法進(jìn)行泄漏點(diǎn)定位即可。有一種情況，當管道一端的輸送介質(zhì)的密度發(fā)生變化時(shí)，上下游的兩臺流量計間也會(huì )產(chǎn)生質(zhì)量輸差，但是體積輸差不變，不會(huì )影響測漏系統報警。

基于副管流量計的輸油管道泄漏監測系統由兩部分組成：副管和流量計。在管道側面中間點(diǎn)水平方向開(kāi)兩個(gè)孔，孔徑跟副管內徑相同，焊接引管，安裝兩只閥門(mén)和一臺流量計，副管和流量計口徑可為主管線(xiàn)的1/5～1/10，一般為100mm左右。

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

參考文獻:

[1] 常貴寧，張炯.輸油管道檢漏系統設計[J ].石油規劃設計， 2008.(1): 49-50.

[2] 王立坤，王洪超，熊敏. 長(cháng)距離輸油管道泄漏監測技術(shù)分析及研究建議 [J ].油氣儲運，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)院石油儲運專(zhuān)業(yè)，學(xué)士學(xué)位，高級工程師，現任勝利油田油氣集輸總廠(chǎng)管道完整性管理辦公室副主任，從事長(cháng)輸管道完整性管理和泄漏監測技術(shù)研究與應用。

《管道保護》2016年第4期（總第29期）