鍋爐在設(shè)計時考慮在制造、安裝、檢修和進(jìn)行鍋爐水壓試驗時需排除容器內(nèi)空氣，因此在汽包或飽和蒸汽引出管、各級過熱器、再熱器上聯(lián)箱或連通管均設(shè)計了空氣管。很多時候，鍋爐投入使用后會發(fā)生空氣管泄漏事故，泄漏部位大多為空氣管與管接頭對接焊縫和空氣支管與空氣總管角焊縫。分析泄漏原因為：空氣管路一般為安裝單位根據(jù)現(xiàn)場情況自行排放，各類監(jiān)督檢查不重視，焊口無坡口、對口偏斜、管道開孔為氣割、焊縫夾渣、氣孔、未焊透等缺陷較多，運(yùn)行中由于震動、熱應(yīng)力等原因使內(nèi)在缺陷發(fā)展成泄漏。
　　鍋爐排污疏水管道屬于安裝單位根據(jù)現(xiàn)場情況自行敷設(shè)，大多數(shù)是沿鍋爐敷設(shè)。此類管道泄漏有以下幾種情況：因管道敷設(shè)焊口背面焊接條件差，焊接缺陷多，從而導(dǎo)致泄漏；管道與閥門對接焊口泄漏較多，原因多為管道未打坡口且對口不同心、偏折、強(qiáng)力對口等；聯(lián)箱管接頭與管道對接焊口或焊止線泄漏，主要因為管道固定在鋼架上，而聯(lián)箱隨爐膨脹，由于鍋爐起停頻繁，導(dǎo)致焊口疲勞；管道因內(nèi)外腐蝕減薄而爆管，主要是內(nèi)部不流動疏水和外部雨水的腐蝕造成。對于此類泄露可以對鍋爐排污疏水管道進(jìn)行光譜、測厚檢查，對已減薄的管道進(jìn)行更換，對全部安裝焊口重新規(guī)范焊接并進(jìn)行無損檢驗。對膨脹不暢的管道進(jìn)行重新調(diào)整。 
　　過熱器、再熱器減溫水管道也會發(fā)生泄漏，有如下幾種情況：減溫水流量孔板泄漏，由于鍋爐原配減溫水流量孔板為法蘭式，布置較緊湊，各支路管流量、溫度不均等；管道爆漏多是由于減溫水管一般并排敷設(shè)，管與管間隙小甚至無間隙，運(yùn)行時因震動導(dǎo)致磨損而泄漏；因介質(zhì)沖刷減薄管壁而泄漏，主要發(fā)生在彎頭部位；管道焊縫泄漏，主要因焊口未打坡口、焊接缺陷較多而導(dǎo)致泄漏。針對上述問題可采取以下措施：將法蘭式流量孔板更改為焊接式，并適當(dāng)拉開距離便于檢修和操作；對減溫水管進(jìn)行全線檢查、測厚，對管壁減薄的進(jìn)行更換，未打坡口的焊口全部重新焊接；對管系進(jìn)行合理的布置和固定避免碰磨，進(jìn)行有防雨措施的保溫避免外部腐蝕。
　　由于鍋爐主、再熱蒸汽系統(tǒng)、給水系統(tǒng)的溫度套管大多數(shù)為螺紋連接式，投運(yùn)后隨著啟停次數(shù)的增加，管內(nèi)介質(zhì)流動引起振動，會造成因溫度套管螺紋處泄漏而在低谷時焊補(bǔ)或機(jī)組調(diào)停時更換溫度套管，給安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來一定的威脅。處理措施是利用機(jī)組大小修將螺紋連接式溫度套管更改為焊接式溫度套管。

文章對國內(nèi)外輸油管道泄漏檢測方法進(jìn)行了分析，對油田輸油管道防盜監(jiān)測的方法進(jìn)行了探討。針對油田輸油管道防盜監(jiān)測問題，指出了油田輸油管道防盜監(jiān)測系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)是管道泄漏檢測報警及泄漏點的精確定位，并介紹了勝利油田輸油管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用情況。

主題詞：
　　輸油 管道 泄漏 監(jiān)測 防盜

　　泄漏是輸油管道運(yùn)行的主要故障。特別是近年來，輸油管道被打孔盜油以及腐蝕穿孔造成泄漏事故屢有發(fā)生，嚴(yán)重干擾了正常生產(chǎn)，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，僅勝利油田每年經(jīng)濟(jì)損失就高達(dá)上千萬元。因此，輸油管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)的研究與應(yīng)用成為油田亟待解決的問題。先進(jìn)的管道泄漏自動監(jiān)測技術(shù)，可以及時發(fā)現(xiàn)泄漏，迅速采取措施，從而大大減少盜油案件發(fā)生，減少漏油損失，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

1 國內(nèi)外輸油管道泄漏監(jiān)測技術(shù)的現(xiàn)狀
　　輸油管道泄漏自動監(jiān)測技術(shù)在國外得到了廣泛的應(yīng)用，美國等發(fā)達(dá)國家立法要求管道必須采取有效的泄漏監(jiān)測系統(tǒng)。
輸油管道檢漏方法主要有三類：生物方法、硬件方法和軟件方法。

1.1 生物方法
　　這是一種傳統(tǒng)的泄漏檢測方法，主要是用人或經(jīng)過訓(xùn)練的動物（狗）沿管線行走查看管道附件的異常情況、聞管道中釋放出的氣味、聽聲音等，這種方法直接準(zhǔn)確，但實時性差，耗費大量的人力。

1.2 硬件方法
　　主要有直觀檢測器、聲學(xué)檢測器、氣體檢測器、壓力檢測器等，直觀檢測器是利用溫度傳感器測定泄漏處的溫度變化，如用沿管道鋪設(shè)的多傳感器電纜。聲學(xué)檢測器是當(dāng)泄漏發(fā)生時流體流出管道會發(fā)出聲音，聲波按照管道內(nèi)流體的物理性質(zhì)決定的速度傳播，聲音檢測器檢測出這種波而發(fā)現(xiàn)泄漏。如美國休斯頓聲學(xué)系統(tǒng)公司（ASI）根據(jù)此原理研制的聲學(xué)檢漏系統(tǒng)（wavealert），由多組傳感器、譯碼器、無線發(fā)射器等組成，天線伸出地面和控制中心聯(lián)系，這種方法受檢測范圍的限制必須沿管道安裝很多聲音傳感器。氣體檢測器則需使用便攜式氣體采樣器沿管道行走，對泄漏的氣體進(jìn)行檢測。

1.3 軟件方法
　　它采用由SCADA系統(tǒng)提供的流量、壓力、溫度等數(shù)據(jù)，通過流量或壓力變化、質(zhì)量或體積平衡、動力模型和壓力點分析軟件的方法檢測泄漏。國外公司非常重視輸油管道的安全運(yùn)行，管道泄漏監(jiān)測技術(shù)比較成熟，并得到了廣泛的應(yīng)用。殼牌公司經(jīng)過長期的研究開發(fā)生產(chǎn)出了一種商標(biāo)名稱為ATMOS Pine的新型管道泄漏檢測系統(tǒng)，ATMOS Pine是基于統(tǒng)計分析原理而設(shè)計出來的，利用優(yōu)化序列分析法（序列概率比試驗法）測定管道進(jìn)出口流量和壓力總體行為變化以檢測泄漏，同時兼有先進(jìn)的圖形識別功能。該系統(tǒng)能夠檢測出1.6kg/s的泄漏而不發(fā)生誤報警。
　　目前國內(nèi)油田長距離輸油管道大都沒有安裝泄漏自動檢測系統(tǒng)，主要靠人工沿管線巡視，管線運(yùn)行數(shù)據(jù)靠人工讀取，這種情況對管道的安全運(yùn)行十分不利。我國長距離輸油管道泄漏監(jiān)測技術(shù)的研究從九十年代開始已有相關(guān)報道，但只是近兩年才真正取得突破，在生產(chǎn)中發(fā)揮作用。清華大學(xué)自動化系、天津大學(xué)精密儀器學(xué)院、北京大學(xué)、石油大學(xué)等都在這一方面做過研究。如：中洛線（中原—洛陽）濮陽首站到滑縣段安裝了天津大學(xué)研制的管道運(yùn)行狀態(tài)及泄漏監(jiān)測系統(tǒng)（壓力波法），東北管道局1993年應(yīng)用清華大學(xué)研制的檢漏系統(tǒng)（以負(fù)壓波法為主，結(jié)合壓力梯度法）進(jìn)行了現(xiàn)場試驗。

2 管道泄漏監(jiān)測技術(shù)的研究
　　通過對國內(nèi)外各種管道泄漏檢測技術(shù)的分析對比，結(jié)合油田輸油管道防盜監(jiān)測的特殊要求，勝利油田油氣集輸公司等單位組織開展了廣泛深入的調(diào)查研究。
　　防盜監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)關(guān)鍵解決兩方面的問題：一是管道泄漏檢測的報警，二是泄漏點的精確定位。針對這兩項關(guān)鍵技術(shù)勝利油田采用的技術(shù)思路是：以壓力波（負(fù)壓波）檢測法為主，和流量檢測法相結(jié)合。

2.1 系統(tǒng)硬件構(gòu)成
① 計算機(jī)系統(tǒng):在管道的上下游兩端各安裝了一套工業(yè)控制計算機(jī),用于數(shù)據(jù)采集及軟件處理。
② 一次儀表: 壓力變送器
溫度變送器
流量傳感器
③ 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng):兩套擴(kuò)頻微波設(shè)備，用于實時數(shù)據(jù)傳輸。

2.2 檢漏方法
2.2.1負(fù)壓波法
　　當(dāng)長輸管道發(fā)生泄漏時，泄漏處由于管道內(nèi)外的壓差，使泄漏處的壓力突降，泄漏處周圍的液體由于壓差的存在向泄漏處補(bǔ)充，在管道內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓波動，這樣過程從泄漏點向上、下游傳播，并以指數(shù)律衰減，逐漸歸于平靜，這種壓降波動和正常壓力波動大不一樣，具有幾乎垂直的前緣。管道兩端的壓力傳感器接收管道的瞬變壓力信息，而判斷泄漏的發(fā)生，通過測量泄漏時產(chǎn)生的瞬時壓力波到達(dá)上游、下游兩端的時間差和管道內(nèi)的壓力波的傳播速度計算出泄漏點的位置。為了克服噪聲干擾，可采用小波變換或相關(guān)分析、基于隨機(jī)變量之間差異程度的kullback信息測度檢測等方法對壓力信號進(jìn)行處理。前蘇聯(lián)從20世紀(jì)70年代開始研究和使用自動檢漏技術(shù)，負(fù)壓波檢漏系統(tǒng)的普及，使輸油管線泄漏事故減少88%。負(fù)壓波的傳播規(guī)律跟管道內(nèi)的聲音、水擊波相同，其速度取決于管壁的彈性和液體的壓縮性。國內(nèi)曾經(jīng)實測過大慶原油管道在平均油溫44℃、密度845kg/m3時的水擊波傳播速度為1029m/s。對于一般原油鋼質(zhì)管道，負(fù)壓波的速度約為1000～1200m/s，頻率范圍0.2～20kHz。負(fù)壓波法對于突發(fā)性泄漏比較敏感，能夠在3min內(nèi)檢測到，適合于監(jiān)視犯罪分子在管道上打孔盜油，但是對于緩慢增大的腐蝕滲漏不敏感。
　　負(fù)壓波法具有較快的響應(yīng)速度和較高的定位精度。其定位公式為
上下游分別設(shè)置壓力測點p1、p2，當(dāng)管線在X處發(fā)生泄漏時，泄漏產(chǎn)生

的負(fù)壓波即以一定的速度α向兩邊傳播，在t和t+τ0時刻被傳感器p1、p2檢測到，對壓力信號進(jìn)行相關(guān)處理，式中α為波速，L為p1、p2之間的距離
　　未發(fā)生泄漏時，相關(guān)系數(shù)Φ（τ）維持在某一值附近；當(dāng)泄漏發(fā)生時，Φ（τ）將發(fā)生變化，而且當(dāng)τ＝τ0時，Φ（τ）將達(dá)到最大值。

理論上：解出定位公式如下：

式中：X 泄漏點距首端測壓點的距離 m
L 管道全長m
a 壓力波在管道介質(zhì)中的傳播速度 m/s
上、下游壓力傳感器接收壓力波的時間差 s
　　由以上公式可知要實現(xiàn)準(zhǔn)確的定位，必須精確的計算壓力波在管道介質(zhì)中的傳播速度a和上、下游壓力傳感器接收壓力波的時間差。

　?、?壓力波在管道介質(zhì)中傳播速度的確定
　　壓力波在管道內(nèi)傳播的速度決定于液體的彈性、液體的密度和管材的彈性：

式中 α——管內(nèi)壓力波的傳播速度，m/s；
K——液體的體積彈性系數(shù)，Pa；
ρ——液體的密度，kg/m ；
E——管材的彈性，Pa；
D——管道的直徑，m；
e——管壁厚度，m；
C ——與管道約束條件有關(guān)的修正系數(shù)；
　　式中彈性系數(shù)K和密度ρ隨原油的溫度變化而變化，因此，必須考慮溫度對負(fù)壓波波速的影響，對負(fù)壓波波速進(jìn)行溫度修正。在理論計算的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)場反復(fù)試驗，可以比較準(zhǔn)確的確定負(fù)壓波的波速。

　　② 壓力波時間差 的確定
　　要確定壓力波時間差 ，必須捕捉到兩端壓力波下降的拐點，采用有效的信號處理方法是必須的，如：Kullback信息測度法、相關(guān)分析法和小波變換法。

　?、?模式識別技術(shù)的應(yīng)用
　　正常的泵、閥、倒罐作業(yè)等各種操作也會產(chǎn)生負(fù)壓波。為了排除這些負(fù)壓波干擾，在系統(tǒng)中采用了先進(jìn)的模式識別技術(shù)，依據(jù)泄漏波與生產(chǎn)作業(yè)產(chǎn)生的負(fù)壓波波形等特征的差別,經(jīng)過現(xiàn)場反復(fù)模擬試驗, 提高了系統(tǒng)報警準(zhǔn)確率,減少了系統(tǒng)誤報警。

2.2.2流量檢測
　　管道在正常運(yùn)行狀態(tài)下，管道輸入和輸出流量應(yīng)該相等，泄漏發(fā)生時必然產(chǎn)生流量差，上游泵站的流量增大，下游泵站的流量減少。但是由于管道本身的彈性及流體性質(zhì)變化等多種因素影響，首末兩端的流量變化有一個過渡過程，所以，這種方法精度不高，也不能確定泄漏點的位置。德國的阿爾卑斯管道公司（TAL）原油管道上安裝使用了該系統(tǒng)，將超聲波流量計，夾合在管道外進(jìn)行測量，然后根據(jù)管道溫度、壓力變化，計算出管道內(nèi)總量，一旦出現(xiàn)不平衡，就說明出現(xiàn)泄漏。日本在《石油管道事業(yè)法》中也規(guī)定使用這種檢漏系統(tǒng)，并且規(guī)定在30s中檢測到泄漏量在80L以上時報警。流量差法不夠靈敏，但是可靠性較高，它跟壓力波結(jié)合使用，可以大大減少誤報警。

3 應(yīng)用效果與推廣情況
　　經(jīng)過勝利油田組織的專家驗收和現(xiàn)場試驗，系統(tǒng)達(dá)到的主要技術(shù)指標(biāo)：
①最小泄漏量監(jiān)測靈敏度：單位時間總輸量的0.7％；
②報警點定位誤差：≦被測管長的2％；
③報警反應(yīng)時間：≦200秒。
　　勝利油田輸油管道泄漏監(jiān)測報警系統(tǒng)整體水平在國內(nèi)居于領(lǐng)先地位，應(yīng)用效果和推廣規(guī)模都是較好的，目前勝利油田油氣集輸公司輸油管道上已經(jīng)推廣應(yīng)用檢漏系統(tǒng)，取得了明顯的效益，多次抓獲盜油破壞分子，有力地打擊了盜油犯罪，為油田每年減少經(jīng)濟(jì)損失1000多萬元，為管道的安全運(yùn)行提供了保證。

４結(jié)論
　　4.1 采用負(fù)壓波與流量相結(jié)合的方法監(jiān)測輸油管道的泄漏是有效的、可靠的；
　　4.2 依靠油田局域網(wǎng)進(jìn)行實時數(shù)據(jù)傳輸能夠提高泄漏監(jiān)測系統(tǒng)的反應(yīng)速度，能夠?qū)崿F(xiàn)全自動的泄漏監(jiān)測報警與定位；
　　4.3 在油田輸油管道安裝管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)能夠確保管道安全運(yùn)行,明顯減少管道盜油事故的發(fā)生,具有明顯的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。