项目名称：高精度输油管道泄漏点的定位检测方法及系统
- 辽宁石油化工大学
- 辽宁省抚顺市望花区丹东路西段1号
- 113001
- 郎宪明
- 18641399367
- www.lnpu.edu.cn
| 姓名 |
郎宪明 |
电话 |
18641399367 |
电子邮件 |
langxianming@lnpu.edu.cn |
| 区号 |
|
邮编 |
113001 |
通信地址 |
辽宁省抚顺市望花区丹东路西段1号辽宁石油化工大学信息与控制工程学院 |
曹江涛 李 平 郭 颖 阚 哲 张欣冉 王佳政 石雨庚
| 专利类型 |
|
专利状态 |
|
| 申请号 |
授权日期 |
授权专利号 |
| CN201810478059.X |
2019-08-06 |
ZL201810478059.X |
| CN201910638102.9 |
2021-01-12 |
ZL201910638102.9 |
| CN202010871372.7 |
2022-03-11 |
ZL202010871372.7 |
| CN202010870353.2 |
2022-04-19 |
ZL202010870353.2 |
一、项目背景
油气管道指石油、石化、煤制油、煤化工等油气储运企业用来输送石油、石化、煤制油、煤化工等产品的管道（以下简称油气管道）。本参评项目技术来源于油气储运企业安全生产实际需求，借助信息化、自动化、智能化等技术手段，开展面向高效、安全、环保、经济、优化控制和管理的油气管道智能监测与泄漏定位关键技术的研发，并在相关企业应用推广，以此不断提升油气储运企业的信息化、自动化、智能化水平，确保输油管道能够长周期、安全、平稳、高效、健康运行，在防止泄漏事件演变成安全生产事故的同时，实现节能降耗与环保，进而提高企业经济收益和社会效益的目标。
二、项目的优势
自2018年以来，项目参评人辽宁石油化工大学联合相关高校、研究院、工程设计公司、高新技术企业等组成了产、学、研合作研发与攻关项目团队，经过多年的持续努力，成功研发出一套以实现无损检测的输油管道泄漏检测与高精度定位关键技术，其主要技术内容包括：1.提出了基于信息融合的管道泄漏点定位技术；2.提出了管道多点泄漏定位技术；3.提出了多分支管道泄漏点定位技术。该套技术与传统负压波、光纤等泄漏检测技术相比，其技术创新点是采用超声波原理(建立超声波与压力的数学模型)和信息融合方法实现管道泄漏检测与定位的新技术，发明了小泄漏量和多点泄漏实时诊断理论，实现了管道高落差、多分支管道等复杂泄漏工况的高灵敏度检测和高精度定位。
三、评价
本参评项目技术的实施与应用得到了相关企业的大力支持，长期的良好合作关系为该项目技术的顺利应用奠定了基础。自2018年以来，本参评项目技术先后在中国航空油料有限责任公司沈阳分公司、中国航空油料有限责任公司吉林省分公司、深圳承远航空油料有限公司、上海浦航石油有限公司等多家企业进行了应用。
本参评项目技术应用后，解决了城市内人工管线巡查的繁重劳动和巡检的不便；解决了因人工巡检的时间差，不能实时检测管线的情况，杜绝了管线的安全隐患；解决了盗油情况的发生；解决了有些系统不能检测的问题(如负压波法无法监测落差大的管线)；解决了分支段管线阀门内漏及关闭不严带来的油品损耗现象，减少了油品损耗带来的经济损失，避免了泄漏造成环境的污染。
本参评项目技术的实施，累计为应用企业新增销售额130亿左右，新增利润超3亿元，经济效益和社会效益十分显著。
现有管道泄漏检测与定位技术普遍存在的问题如下：
1、对管道泄漏点定位的准确度和精度低、误差大，不适用于管道高落差、多分支管道等复杂泄漏工况；
2、无法实现管道多个泄漏点的同时定位和检测，并对于输油管道微漏、缓漏的漏点难以检测，检测灵敏度低，时常发生漏报现象；
3、对管道泄漏预警时间长，最低检测限高，检测效率低，不利于及时防控泄漏风险。
基于此，本项目参评人通过潜心研发和创新改进，开发出一套完备的高精度输油管道泄漏点的定位检测方法及系统，并申报了系列专利：
1、参评项目专利ZL201810478059.X提出了基于信息融合的管道泄漏点定位技术。根据管道的瞬变流动的运动方程和连续性方程，结合声学特性符合Kneser液体的规律，建立泄漏点位置与流体管道首末站超声波声速改变量之间的数学关系式。以及提出一种无损检测的超声波声速的流体管道泄漏点定位方法，改进了负压波的泄漏点定位计算方法，使泄漏点定位只与管道首末站超声波声速变化值有关，而非管道首末站的时间差，解决了因小泄漏产生的声波到达管道首末站时间差不易准确获取，造成泄漏点定位误差较大的问题。
2、参评项目专利ZL201910638102.9提出了管道多点泄漏定位技术。建立超声波波速信号与管道内部压力信号的数学关系，将采集的超声波波速信号进行局域均值分解，信号消噪后采用小波变换进行信号拐点提取。提出采用模拟退火方法来改进灰狼算法，使其算法收敛到局部最优值。根据管道末端的多个超声波声速拐点的时间，建立相应目标函数，用改进灰狼算法估计多点泄漏位置，解决了多点泄漏后难以有效定位的问题，并能够精准地检测出输油管道的微漏点、缓漏点。
3、参评项目专利ZL202010871372.7提出了管道泄漏点的定位方法及装置、存储介质、终端，通过采集管道首、末两端的声波信号；改进变分模态分解对声波信号进行去噪处理，为误差能量函数对模态函数进行筛选处理；分析声波振幅变化匹配的时频分布，确定泄漏点个数；解决了现有管道泄漏点的定位准确性差的问题。
4、参评项目专利ZL202010870353.2提出了管道泄漏点的检测方法及装置、存储介质、终端，根据已训练的分类模型对消噪后的声波信号进行分类处理，得到包含有泄漏点个数的分类结果，实现对管道多个泄漏点的准确检测及识别漏点个数，解决了管道泄漏的检测效率低的问题。
本参评项目相对现有国内外同类技术，解决了同时在线定位和检测多个输油管道漏点的技术难题，同时极大地缩短了泄漏预警时间，降低了最低检测量，提高了检测定位的准确度和精度。
自2018年以来，本参评项目技术先后应用在中国航空油料有限责任公司沈阳分公司、中国航空油料有限责任公司吉林省分公司、深圳承远航空油料有限公司、上海浦航石油有限公司等多家企业。累计为应用企业新增销售额130亿左右，新增利润超3亿元，取得了显著的经济社会效益：
2018年-2022年中国航空油料有限责任公司沈阳分公司安装了油气管道泄漏检测与定位系统，由于哈尔滨航油管道已经建成30余年，并敷设在大片农田生产区，一旦泄漏造成大量的油品损失和农田生产土地恢复成本。安装了泄漏检测实现能实时监控、报警、定位，因此杜绝了泄漏造成的各种损失，又减少了计量误差和损耗,为应用企业带来了显著的经济效益。
2018年-2022年中国航空油料有限责任公司吉林省分公司在长春油库至长春龙嘉国际机场油库管道上安装有1套泄漏检测与定位系统，管道全长13千米，管径DN150，输送航空煤油，输油流量约250m3/h，年产值约100万吨。产生了良好的社会效益与经济效益。
2018年-2021年深圳承远航空油料有限公司安装1套泄漏检测与定位系统，安装于油码头至储油库的2条并列的（长4.8千米，管径DN300，输油流量400m3/h，输送介质为3号航空煤油）输油管线上，系统共包含2套主机系统，4套工作从站，检测两条管线。由于管道入口敷设在海底，系统投入运行后，解决了原本定期由蛙人下潜巡检管道作业的高危高成本运作和人工沿线巡检不能实时监测管线的情况，杜绝了管线安全隐患，解决了盗油情况的发生。系统投入运行后对管道破损泄漏引起的环境污染起到了很好的预警、报警和保护作用，避免了泄漏污染制造的海洋污染和环境影响，4年累计为企业获得间接的经济效益6600万元。
2019年-2022年上海浦航石油有限公司安装了输油管道泄漏检测与定位系统，所研制的系统节省了人工成本，弥补负压波法检测误报率高的缺点，确保了油品运输的安全，减少了油品的损耗，提高了输油设备的可靠性和安全性，为企业安全平稳运输提供了保障。按照企业油品交付损耗偏差±0.35%，即偷油的量小于最低交付标准，按0.1%计算，公司每年输油量约为360万吨，按市场价值6000元/吨，即近几年累计为企业获得间接的经济效益超过10000万元。
