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浅谈石油管线的泄漏检测技术 

 

摘    要：随着管线的增多、管龄的增长、以及不可避免的腐蚀、磨损等自然和人为损坏等原因，使管道事故频频发生，给人

们的生命财产和生存环境造成巨大的威胁。因此，加强管道泄漏检测与定位技术的研究具有非常重要的现实意义。 

关键词：输油管道；泄漏检测；性能评价 

       

       

 

一、引言 

管道运输是利用管道输送气体、液体和粉状固体的一种运输方

式。其运输形式是靠物体在管道内顺着压力方向循序移动实现的，和

其它运输方式重要区别在于，管道设备是静止不动的。但是为确保管

线的安全运行，传统的就地泄漏检测方法显然无法实施，这就要求发

展基于现代分析和控制方法的管道泄漏检测技术。 

二、原油输送管道泄漏过程分析 

原油输送管道内液体的流动状态可分为稳定和不稳定两大类，稳

定流动是管道流一动的基本状态，不稳定流动是由于稳定流动受到破

坏而引起的，例如开阀和关阀、起泵和停泵、调节阀和安全阀动作、

动力故障等各种原因引起管内压力波动，

同时这种压力波动会沿管向

上下游传播，引起整个管道内流体的瞬变流动。工程上的不稳定流可

能引起的管道超压、噪声、抽空和振动，比起由稳定流分析所得的结

果要严重的多。水流的不稳定现象称为水击。 

突发性的泄漏也是一种管道的流动瞬变现象。泄漏发生时，也会

产生沿管道向上、下游传播的水击波，并且能在管道系统的边界点处

如泵出口、阀门、下游储罐以及泄漏孔处等发生反射，得以继续传播。

由于沿程摩阻和管线充装作用，水击波在传播过程中会不断衰减。管

道从发生瞬变过渡到新稳态的过程就是水击波传播、反射、叠加、衰

减的过程，

所以从理论上深入研究不同情况下水击波的传播过程及给

管线压力、流量所带来的变化，有助于理解负压波的规律，对于泄漏

的判别和识别也有指导意义。 

三、输油管线泄漏检测和定位技术 

目前，基于软件的长输管道泄漏检测与定位方法主要有基于模型

的方法、基于信号处理的方法和基于知识的方法三种。 

1.基于模型的检测方法。为了提高泄露检测和定位的准确性，建

立管道的实时模型。用模型在线估计管线的压力和流量，并与压力或

流量的实测值相比较来进行泄露故障诊断，这就是模型法的基本思

想。主要方法有：状态估计和 Kalman 滤波器等。 

2.基于知识的检测方法。

基于知识的泄漏检测主要有人工神经元

网络、统计学和模式识别的方法。人工神经元网络由于可以具有模拟

任何连续非线性函数的能力和从样本学习的能力，在故障诊断中受到

广泛的重视。它也被用于输油管线泄漏的检测。 

3.基于信号处理的泄漏检测。由于流量计造价高且不易维护，我

国输油管线中间站上大多没有安装，实时模型法无法应用。基于信号

处理的方法无需建立管线数学模型，而且大多只用压力信号，所以特

别适合我国管线应用。信号处理的方法主要有负压波法和压力梯度

法。 

（1）基于压力梯度法的泄漏检测。压力梯度法是基于管道压力

沿管道是线性变化的前提下来进行泄漏检测和定位的。当发生泄漏

时，泄漏点前的流量变大，坡降变陡；泄漏点后流量变小，坡降变平，

这样，沿线的压力梯度成折线型，交点即为泄漏点，管道上下端的压

力梯度在泄漏点处有相同的边界条件，由此不难计算出实际泄漏位

置。

因此使用 P1 和 P2(上游端两个压力测点)计算上游段的压力梯度，

用 P3 和 P4(下游端两个压力测点)计算下游段的压力梯度。 

 

图 1  定位原理示意图 

压力梯度法只需要在管道两端安装压力测点，简单、直观：不仅

可以检测泄漏，而且可确定泄漏点的位置。但因为实际中沿管线压力

梯度呈非线性分布，压力梯度法的定位精度较差;而且仪表测量对定

位结果有很大影响。此外，测点 Pl 和 P2，P3 和 P4 之间的距离之间

影响检测的灵敏度。所以，压力梯度法定位可以作为一个辅助手段和

其他方法一起使用。 

（2）基于负压波法的泄漏检测。负压波法是目前国际上应用较

多的管线泄漏检测和漏点定位方法。当管道上某处突然发生泄漏时，

泄漏处立即产生因流体物质损失而引起的局部液体密度减小，出现瞬

时压力降低和速度差，这个瞬时的压力下降作用在流体介质上，就作

为减压波源通过管线和流体介质向泄漏点的上下游以声速传播。

当以

泄漏前的压力作为参考标准时，泄漏时产生的减压波就称为负压波，

其传播的速度在不同规格的管线中并不相同。设置在泄露点两端或泵

站两端的传感器拾取压力波信号，根据两端拾取压力波的梯度特征和

压力变化率的时间差，利用信号相关处理方法就可以确定泄露程度和

泄露点位置。 

四、基于双压力传感器的泄漏检测系统 

长输管道泄露检测一般要经过诊断、测距、定位三个步骤。首先

要能够迅速发现管道出现泄露，然后是能够粗略指出泄漏点的方位，

最后在现场精确地确定泄漏点。在传统的负压波泄漏检测系统中，管

道的首末两端装有两个压力传感器，接收系统中传过来的压力值。当

管道上某处突然发生泄漏时，由于管道内外的压差，泄漏点的流体迅

速流失，在泄漏处产生瞬态压力突降。由于管道的波导作用，经过若

干时间后，包含有泄漏信息的负压波分别传播到数公里以外的上下

游，设置在管道两端的传感器拾取压力波信号。