Sistem pemantauan kebocoran saluran paip gas asli-INNO

Keperluan sistem pemantauan kebocoran saluran paip gas asli

Sejak abad ke-21, dengan perkembangan pesat ekonomi China, permintaan untuk penggunaan gas asli telah meningkat dengan pesat, dan kelajuan pembinaan saluran paip minyak dan gas terus dipercepatkan. Setakat akhir 2019, jumlah panjang saluran paip jarak jauh gas asli China telah mencapai 7.26 × 104km, membentuk corak bekalan gas daripada “Penghantaran Gas Timur Barat, Migrasi Gas Utara Ke Selatan, Pendaratan Gas Laut, Sambungan Tulang Belakang, dan Rangkaian Tempatan”. Mengikut rancangan yang berkaitan, jumlah panjang rangkaian saluran paip minyak dan gas China akan melebihi 24 × 104km oleh 2025. Pengangkutan saluran paip adalah cara pengangkutan gas asli yang paling biasa digunakan, dengan kelebihan keselamatan, Kebolehpercayaan, Penggunaan tenaga yang rendah, bebas pencemaran, dan pada dasarnya tidak terjejas oleh iklim. Talian paip gas asli jarak jauh sering merentasi kawasan rupa bumi yang kompleks seperti sungai, pergunungan, dan kawasan kambing, menjadikan mereka terdedah kepada kerosakan pihak ketiga yang membawa kepada kebocoran saluran paip. Jika saluran paip terdedah atau bocor tidak dapat dikesan tepat pada masanya dan langkah-langkah yang sepadan tidak dapat diambil, ia pasti akan menyebabkan kerugian ekonomi tertentu kepada unit operasi saluran paip, dan dalam kes yang teruk, ia boleh menyebabkan kemalangan besar seperti kemalangan jiwa. Pengesanan tepat pada masanya dan tepat bagi saluran paip gas asli yang terdedah atau bocor adalah sangat penting untuk memastikan operasi saluran paip yang selamat dan keselamatan nyawa serta harta benda orang ramai di sepanjang laluan.

Teknologi pemantauan kebocoran untuk saluran paip penghantaran gas asli jarak jauh boleh dibahagikan kepada dua kategori:

① Kaedah pemeriksaan dalaman berdasarkan fluks magnet, arus pusar, kamera, Dll;

② Kaedah pengesanan luaran berdasarkan parameter fizikal tekanan saluran paip, Suhu, kadar aliran, bunyi, dan getaran. Idea untuk menggunakan sistem pengesan suhu gentian optik untuk mengesan kebocoran saluran paip gas asli telah dicadangkan, dan a Serat optik yang diedarkan Sistem pengukuran suhu taburan Raman telah dibangunkan. Berdasarkan tangkapan perubahan suhu semasa saluran paip bocor, pemantauan kebocoran saluran paip gas telah dicapai. Kaedah pemantauan suhu gentian optik teragih berdasarkan R-OTDR digunakan untuk pemantauan keselamatan saluran paip.

Aplikasi teknologi pengesan gentian optik teragih dalam pemantauan saluran paip bawah tanah sedang dijalankan. Kelebihan analisis domain masa penyebaran Brillouin (Botda) teknologi termasuk: pengukuran dwi hujung dengan julat dinamik yang besar, short testing time and high accuracy, absolute temperature and strain can be measured, spatial resolution can reach 0.1 m, and long testing distance (hingga 25 km). Research on distributed fiber optic natural gas pipeline leakage monitoring based on BOTDA fiber optic temperature measurement technology and on-site verification on natural gas pipelines.

Principles of Distributed Fiber Optic Technology
1. The principle of distributed fiber optic temperature measurement

“Penderiaan teragih” refers to using optical fibers as linear sensors to provide measurement information throughout the fiber optic process. Based on the analysis results of backscattered light generated by laser pulses propagating along the fiber optic, a single fiber optic can be used to replace thousands of single point sensors, which can save a lot of installation, penentukuran, dan kos penyelenggaraan. When light propagates in optical fiber materials, Brillouin scattering occurs. Brillouin scattering is the scattering caused by the interaction between light waves and sound waves (generated by the Brownian motion of fiber material molecules) when propagating in optical fibers. The frequency of scattered light is shifted by Brillouin frequency relative to the incident light. Temperature and strain measurements can be achieved by measuring the frequency shift of the backscattered Brillouin light of pulsed light. There are two main types of temperature and strain measurement technologies based on Brillouin scattering principle: distributed fiber optic sensing technology based on optical time-domain reflection (BOTDR) and distributed fiber optic sensing technology based on optical time-domain analysis (Botda). To enhance signal strength, Teknologi pengesan gentian optik teragih BOTDA menggunakan dua lampu yang dipancarkan bertentangan untuk meningkatkan penyebaran Brillouin, menghasilkan ketepatan pengukuran suhu dan terikan yang lebih tinggi serta jarak pengukuran yang lebih besar.

Prinsip pengurangan suhu pada titik kebocoran

Apabila saluran paip gas asli bocor, gas melimpah dan mengembang dalam jumlah. Mengikut kesan Joule Thomson, suhu tempatan di sekitar titik kebocoran saluran paip akan berkurangan dengan cepat, dan kecerunan suhu akan terbentuk di dalam tanah di sekeliling saluran paip. Apabila suhu dalam pembentukan berhampiran titik kebocoran berubah, gentian optik yang diletakkan berhampiran saluran paip boleh memantau perubahan ini dalam masa nyata dan menghantarnya ke sistem pemantauan untuk menentukan lokasi titik kebocoran. Mereka bentuk eksperimen dengan faktor yang berbeza boleh mewujudkan hubungan yang sepadan antara keadaan kebocoran yang berbeza, jumlah kebocoran, dan pengurangan suhu, menyediakan data maklum balas yang lebih berharga untuk kebocoran saluran paip gas asli jarak jauh.

Gentian optik teragih berdasarkan BOTDA adalah sensitif suhu, dan sebarang peningkatan atau penurunan suhu tempatan gentian boleh menyebabkan anjakan frekuensi Brillouin, dan pembolehubah suhu mempunyai hubungan linear dengan jumlah anjakan frekuensi Brillouin.

Prinsip Kedudukan Suhu Titik Kebocoran

Apabila nadi laser dimasukkan ke dalam gentian pada sudut tertentu, serakan berlaku. Masa untuk nadi laser merambat dalam gentian boleh dikira untuk mencari titik perubahan suhu:

Construction of fiber optic temperature measurement and monitoring system
Overview of Natural Gas Pipeline Monitoring Site

The total length of the natural gas pipeline project trunk line is about 715 km, with a diameter of 1422 Mm, a design pressure of 12 MPA, and a design transmission capacity of 380 × 108 m3/a; The starting point of the branch line is the Changling distribution station of the main line, and the ending point is the Changchun distribution and cleaning station. The total length is 109 km, with a pipe diameter of 1016 Mm, a design pressure of 10 MPA, and a design capacity of 114 × 108 m3/a. According to the design documents, the pipeline monitored this time is divided into two sections. In the high consequence area of the third level area, the monitoring range of the main line is 10 km downstream from the starting point of HC25 valve chamber, and the monitoring range of the branch line is 35 km downstream from the starting point of the transmission station.

Construction of Natural Gas Leakage Monitoring System

The temperature monitoring system consists of 2 fiber optic temperature measurement hosts, 1 pelayan (including display), 1 suis, signal processing and analysis software, Dll. Itu 2 fiber optic temperature measurement hosts are respectively arranged in the valve room and distribution station, and the server and switch are arranged in the distribution station. Using 2-core optical fibers from communication optical cables already laid in the same trench to form a measurement loop, real-time sensing of temperature changes around the optical fibers and transmitting them to the fiber optic temperature measurement host; Hos pengukuran suhu gentian optik menerima dan memproses isyarat optik di sepanjang saluran paip untuk penyahmodulasian langsung, dan memuat naik data yang didemodulasi ke pelayan. Selepas pemprosesan isyarat dan pengiraan perisian analisis, jika suhu melebihi ambang penggera, penggera suhu dan kedudukan akan dipaparkan.

Pemasangan dan penyahpepijatan sistem pemantauan suhu akan bermula. Berdasarkan data koordinat sambungan kimpalan semasa tempoh pembinaan dan data pembinaan kabel optik komunikasi, semua panjang kabel dalam telaga kabel dan panjang kemasukan kabel akan ditolak. Perbatuan kabel akan diselaraskan dengan perbatuan saluran paip untuk memastikan ralat minimum