杨德森

摘 要：针对近年来油气管道盗气案件频发，但目前缺乏成熟有效的检测技术手段的问题，提出了一套利用次声波检测技术，通过检测管道内部盗气点操作所产生的次声信号的方法，并举例说明了该方法的应用情况，实践证明是有效的。

关键词：埋地管道，隐藏盗气点，次声波，检测技术

中图分类号：F407文献标识码： A

0 引言

天然气是一种清洁、高效的化石能源。采用天然气作为能源，可减少煤和石油的用量，因而大大改善环境污染问题。2011年1-10月，天然气消费量为1041亿立方米，同比增长20.40%。与此同时，国内天然气管道发展也十分迅猛，截至2011年底，全国天然气管道保有量为4.8万公里。随着环境保护和安全生产意识的增强，天然气管道运行和完整性检测也越来越受到企业的关注，天然气管道一旦发生泄漏不能及时发现，将造成重大安全事故、经济损失[1]。

同时近年来，随着天然气价格的走高，盗气违法犯罪行为越来越猖獗。被私接的燃气管道，由于安装不专业及缺乏日常维护，可能导致燃气泄漏，如果遇到明火或电火花，就会发生爆炸，造成群死群伤的重大安全事故。盗气的手段多种多样，大多是破坏燃气管道和设施，因此存在非常大的安全隐患问题。

1 目前的检测技术

国内的管道检漏检测技术这几年有着蓬勃的发展，检测手段也有很多方向，目前应用较多技术较为成熟的有：光纤检测、流量检测法、负压波检测法、次声波等检测法。

1.1、光纤检测

根据管道在发生泄漏时会在泄漏点出现温度变化，采用光纤光栅和分布式光纤温度传感检测技术，实现管道全线温度的连续检测，通过检测管道周围的温度场异常变化，及时发现泄漏，并进行漏点准确定位[2]。

该方法存在以下缺点：

1)人员活动多的环境会对光纤的温度检测产生干扰，容易产生误报，报警准确很低，在人烟稀少的环境下报警准确。

2) 设备成本高，施工要求及成本高，维护要求高。因此不适合已埋设但没有铺设光纤的管线。

1.2、流量检测法

流量检测法是管道泄漏检测领域最早期的方法，通过检测管道输入端的输入流量与管道输出端的输出流量差，来判断管道是否发生泄漏，原理很直接也很简单，但该方法存在明显的缺陷：

1) 无法实现定位，即无法准确有效地发现泄漏点，不利于快速发现泄漏点并及时维修；

2) 受流量检测仪表精度的限制，一般需要管道泄漏达到一定量级，仪表才能检测出来并报警；

1.3、负压波检测法

利用“负压波”技术原理进行管道泄漏检测和定位。管道泄漏的发生会造成泄漏点压力下降，这种压力下降信号会沿着管道向两端传播，传播的速度取决于管道内介质。检测系统通过对比两站间接收到负压波的时间差，计算出泄漏点的位置[3]。该方法是目前应用最为广泛的方法，但是与我们的次声波管道泄漏检测系统相比，存在着以下缺点：

1) 系统只能检测到泄漏量较大的泄漏，对于泄漏量较小的无法检测；

2) 定位精度很差，误差达数公里；

3) 对管道的首末端压力差有要求，对首末端压差大的输油管道有效果，对首末端压差小的输气管道没效果，比如在天然气管道上，由于天然气首末端压力差几乎为零，负压波法完全不适用；

1.4、次声波管道检测系统

次声波检测法代表了管道泄漏检测的技术发展方向。次声波检测法检测的管道发生泄漏产生的次声信号，对管道的工况和泄漏的量无直接关系，另外，次声波检测法可方便安装于管道的两端，不受现场环境的限制。

2 检测技术和判别原理介绍

2.1次声波检测技术

当管道破裂而产生泄漏时，管道内介质在管道压力的作用下，都迅速涌向泄漏处，从泄漏点喷射而出，喷射出的介质与破损的管壁高速摩擦，在泄漏处形成振动。该振动从泄漏处以声波的形式向管道两端传播。

根据声波传输的衰减公式：

其中为声波的衰减系数，为声波的频率，为流体密度，为声速，为切变粘滞系数，为热传导系数，为定容比热，为定压比热。

从公式可以看出，声波的衰减与声波频率的平方成正比，频率越高，衰减越大，频率越低，衰减越小，由此推断，次声波的衰减最小。

次声是指频率低于20Hz的声波，由于次声的频率很低，所以大气对次声波的吸收系数很小，因而其穿透力极强，可传播至极远处而能量衰减很小。同样，在管道内的介质中传播的次声波信号，传播距离也相对较远。

2.2隐蔽盗气点判别原理

在管道的首尾两端分别安装次声传感器及数据分析采集系统，然后数据分析采集系统把数据通过企业内局域网或是3G网络传到主数据服务器，最后再传到同步显示终端。各数据分析采集系统通过GPS同步卫星来做校时工作的，如图1所示。

图1 系统整体结构

当在C点出现泄露时产生的次声波信号沿着管道内分别往A和B分站系统方向传。分站系统接收到次声信号后通过，结合两个分站的所采集到数据进行分析处理，最终获得泄露点的C的详细位置。

3、某长输天然气管道盗气点检测应用举例

以某长输天然气管道盗气点检测为例，说明该技术应用情况。该天然气管线全长37.7km，管径273mm。正常工作压强是3-3.3MPa。自安装以来，自动报警发现过多次盗气案例。案例1距高压端10km处发现盗气阀门，并有管线引出来。如图2和图3所示。组织人员和机械开始施工，从现场挖出DN32PN1.6球阀一个（当时管线运行的压力是3.5MPa）。阀门接在管线上部，引出钢管3米后转接成塑料管约1000米到附近的一个家属院。

图2 盗气阀门 远景图3 盗气阀门 近景

图4 盗气所产生的次声波信号

案例2发现距高压端10.5km处盗气阀门，如图5所示。

图5 盗气阀门2

4 结束语

不法分子对输气管道进行打孔盗气，不仅会给企业带来重大的经济损失，同时也极大地降低了管道的承压强度，给管道运行安全造成极大威胁。通过这两次盗气案件，系统给出的定位精度可以控制在±50 cm以内。证明了综合检测方法的有效性。随着埋地管道无损检测技术的日益发展和现场应用的逐渐成熟，会为埋地管道隐藏盗气点的检测提供更为有效的检测手段和更精确的判别方法，为确保管道运行安全，避免经济损失和消除了管道上的重大安全隐患发挥积极作用。

参考文献

[1]李长俊．天然气管道输送[M]．石油工业出版社，2000，11

[2]胡志新，张陵等．分布式光纤布拉格光栅在油气管道检测中的应用[J]．

应用光学，2000，2l(4)：35—37

[3[苏维均，廉小亲等．负压波定位理论在输油管道泄漏检测系统中的应用[J]．

微计算机信息，2003，1 9(3)