油氣管道泄漏監測技術(shù)

隨著(zhù)我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，社會(huì )對能源尤其是油氣資源的需求量越來(lái)越大。在國家能源戰略中，油氣儲運的建設和發(fā)展關(guān)系到為國民經(jīng)濟建設和社會(huì )發(fā)展提供長(cháng)期、穩定、經(jīng)濟、安全的能源保障的戰略全局。管道運輸是繼公路、鐵路、水路、航空運輸之后的第五大運輸方式，其發(fā)展狀況直接體現了一個(gè)國家運輸業(yè)的水平。故管道泄漏的監測技術(shù)成為科技工作者的研究熱點(diǎn)。

光纖分布式聲波傳感器管道壓力監測系統

現有技術(shù)中，對于管道中的流體壓力測量通常采用機械壓力表，在測量時(shí)在機械壓力表與管道測量孔位間通過(guò)若干順序連接的支管管件、手動(dòng)閥門(mén)和接口轉換法蘭形成測量管路，測量管路各部件間的銜接密封處往往是發(fā)生泄漏的高風(fēng)險區，一旦泄露會(huì )造成經(jīng)濟損失和潛在的人身傷害。同時(shí)機械壓力表的測量誤差較大測量實(shí)時(shí)性較差。 現如今管道泄漏的實(shí)時(shí)和精準檢測均通過(guò)光纖分布式聲波傳感器(DAS)實(shí)現，其中較為常用的基于相位敏感型光時(shí)域反射儀管道監測技術(shù)存在以下幾個(gè)缺點(diǎn)：

空間分辨率與傳感距離之間存在矛盾關(guān)系：探測光脈沖的持續時(shí)間越短則其空間分辨率越高，但這將導致脈沖能量的下降，瑞利散射光的信噪比降低，傳感距離和測量靈敏度都會(huì )惡化；

由瑞利散射光之間的干涉作用引起的相干衰落噪聲會(huì )影響傳感器的檢測能力，在基于光纖傳感技術(shù)DAS系統中，各種解決方法在去除相干衰落噪聲的同時(shí)都會(huì )伴隨著(zhù)其他性能(如，頻率響應、空間分辨率)的降低。 基于光纖的油氣管道泄漏監測系統，將高性能分布式光纖聲波傳感技術(shù)和小波降噪算法應用于輸氣管道泄漏的檢測，空間分辨率由探測光信號的掃頻范圍決定而與光脈沖持續時(shí)間無(wú)關(guān)，從而解決了傳統 技術(shù)中空間分辨率與探測距離之間的矛盾，能夠實(shí)現米級高空間分辨率、高靈敏度與長(cháng)傳感距離，同時(shí)去除環(huán)境噪聲的影響，顯著(zhù)提升了對微弱泄漏信號的檢測靈敏度。

分布式光纖傳感技術(shù)的特點(diǎn)

由于分布式光纖傳感器具有傳感空間范圍大、傳感與傳光為同一根光纖、系統結構簡(jiǎn)單、使用方便、單位長(cháng)度內信號獲取成本低、性?xún)r(jià)比高等優(yōu)選被廣泛地應用于管道泄漏的監測技術(shù)中。傳統的的光纖分布式聲波監測系統中，利用傳感光纖上的不同單位長(cháng)度間的背向瑞利散射信號作為傳感信號的載體，進(jìn)一步完成相應位置上的傳感信號的相位變化解析，以測得傳感信號。然而，由于背向瑞利散射信號非常微弱，且環(huán)境噪聲極易改變光在傳輸過(guò)程中的偏振態(tài)，導致傳感信號淹沒(méi)在噪聲信號中，造成系統無(wú)法解調出相應的傳感信號。

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