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分布式光纤石油天然气管道泄漏检测系统

分布式光纤石油天然气管道泄漏检测系统

在供应的完整性从未如此重要的时候,沿着越来越偏远的石油和天然气管道的泄漏显然具有严重的环境和安全影响。然而,传统的管道监控解决方案无法为您提供实时,连续,非侵入式的DTS监控,您需要避免昂贵的运营风险和延迟。的数字管道泄漏检测系统能够在几秒钟内将最微小的泄漏精确定位在1米内,无操作延迟或风险。

大家的数字管道泄漏检测系统是一种极其通用的DTS解决方案,可用于检测各种工业应用中的液体和气体泄漏,例如:

– 天然气输送和输配
– LNG管道和储罐(管道泄漏检测系统
– 输油和输配
– 蒸汽管道
– 工业过程(如乙烯,氨,硫)
– 输水管道

DTS监测系统可用于长距离石油和天然气管道,沿管道每60公里处有一个额外的站点,提供整个管道的全面覆盖。大家提供完整的DTS监控解决方案包,包括初始应用设计输入,系统安装和集成,调试以及数据可视化和说明。

布式光纤传感器在检测管道泄漏方面证明了它们的预测能力

在涉及天然气,石油或液化天然气等危险产品的地方,管道完整性至关重要 – 尤其是那些管道位于海上,偏远地区或环境敏感区域的地方。在任何这些情况下,泄漏的管道承担的负担远远大于产品本身的损失。

除了火灾和爆炸对生命和财产造成的明显风险以及环境破坏的可能性之外,管道故障导致在维修,恢复和修复方面产生重大的直接成本 – 以及可能对其产生严重破坏性影响。组织的公众声誉,最终是其股票价值。正是考虑到所有这些问题,总部位于英国的Sensornet企业在应变和压力测量方面率先使用光纤技术,在欧洲炼油厂和石化企业的产品管道上使用其两个创新系统进行了试验。复杂。

结果证明了两个系统的能力 – 传感器网络分布式温度和应变传感器(DTS)和分布式温度传感器(DTS) – 以高分辨率监测应变和温度变化,不仅可以检测模拟泄漏,还可以预测可能发生此类管道故障的位置。试验证明了实时光纤传感系统能够根据不同工作条件下管道内发生的温度和应变的变化来检测和测量不同类型的流动。使用从该项目收集的大量数据,现在正在开发实时管道监测系统,以检测水合物的形成,这可能导致堵塞,并处理可能导致泄漏的问题 – 这是一个更大的问题。

分布的差异

分布式光纤系统不是测量沿管道的多个预定位置的温度和应变(称为离散传感),而是提供连续的数据,其空间分辨率可以在数公里的长度上精确到30厘米。这是在炼油厂管道上进行测试的技术,在十一月的冰冷天气中,两个独立的系统证明了它们能够在各种操作条件下检测应变和温度的微小变化。两个系统共享相同的外形,包括一个可移动的19英寸机架式机箱,内置PC,上翻监视器,键盘,不间断电源和网络连接。

虽然DTS提供分辨率低至0.01°C的长距离分布式温度传感,但DTS能够同时测量分布式应变和温度,并且 – 至关重要 – 完全独立。进行测试的管道是在两个储罐之间运送汽油,通过部分打开通向第三个罐的阀门来模拟泄漏。为了证明其检测潜在泄漏的能力,DTS系统的灵敏度设置为5米的空间分辨率,其中沿2千米长的光纤能够实现约2με的应变分辨率。

这样可以清楚地识别模拟泄漏,并提供数据集,用于进一步增强对泄漏过程中管道内压力,应变和温度变化的理解,从而提高未来系统预测的准确性 – 从而防止 – 潜在的泄漏。DTS系统还证明了它能够通过测试提供管道中流体流动的优异定性图像,证明了在模拟泄漏之前和之后提供过程控制数据的能力。

测量

总共三条光纤连接到管道,两个单模式由 DTS系统监控,第三个是多模光纤用于DTS。在为期两天的测试中,证明了它们能够准确,快速地获得非常精细的分辨率测量结果。DTS显示温度精度优于0.1?C,快速一分钟测量,甚至能够捕获流体沿管道移动时的热特征。DTS系统还在整个测试过程中提供了精确的测量,并且定期实现了优于2με的应变分辨率。

为未来

这项对分布式传感技术的实际测试证明了分布式传感能够为过程工厂和管道操作员提供有关其整个系统的可靠信息 – 实时检测堵塞和泄漏 – 允许采取低成本的补救措施,而不是泄漏发生后的高成本修复工作。潜在的操作应用包括催化剂反应容器中的过程监控,高温过程和混合容器。在其他地方,技术正积极应用于石油和天然气行业的许多其他领域 – 无论是在海上还是在海上 – 以及土木工程,电力公用事业,隧道和航空航天领域。

气体管道泄漏检测

该项目的目的是使用DTS使??用压缩空气检测天然气管道中的泄漏。注意压缩空气温度变化非常小(与环境条件相差2°C)。

DTS电缆安装图,用于气体泄漏检测试验定制结构,用于在天然气管道周围安装DTS电缆

测试程序概要
  • ?DTS系统用于监测由于泄漏发生的气体膨胀导致的系统温度热响应
  • 压缩空气用作管道中含有的气体。由于管道的压缩泄漏,它在膨胀时冷却 – 但只是少量(2°C)
  • 在管道附近安装了光缆的一段管道埋在地下。管道包含阀门,可以模拟泄漏事件 – 通过打开阀门,可以产生气体泄漏。
  • 光纤电缆尽可能靠近管道安装,以准确检测结果,使用框架将电缆连接到一起,便于安装。
  • 通过在埋地管道中打开阀门(通过使用阀门的手柄延伸部分)来产生泄漏。

通过将压缩空气注入燃气管道以监测温度变化进行模拟泄漏时气体管道的温度变化以及垂直视图中的时间通过(120 l / min)随着时间的推移,天然气管道泄漏的温度变化。

DTS仅使用由于气体膨胀引起的非常小的温度变化来有效地检测泄漏,导致周围环境(面积40cm x 100cm)的温度下降(约2°C),持续约一小时。

DTS为额外的提供乙烯管道的数字泄漏检测监测

安装并调试了一个分布式温度传感(DTS)系统,用于监测乙烯管道。使用单个DTS系统监控此安装,该系统能够实时检测泄漏并将位置精确定位在几米之内。

客户要求

乙烯供应管道在100bar的压力下运行,并通过住宅区附近。乙烯管道的完整性不仅对运营商的生产力至关重要,而且对当地社区和生态环境也至关重要,而且这种管道的任何泄漏都会带来潜在的环境和安全隐患。这种管道必须通过全面的泄漏检测系统进行监控,该系统也必须得到批准。工业解决方案独立安全和质量评估的全球领导者之一,并以最高标准运营。

应用

子地面管道安装完整路径的单模光纤电缆,在路线中间有一个控制站。多芯电缆用于数据,电信和分布式温度传感器系统。因此,控制站是HMI和DTS设备部署的自然选择,站点的布置将电缆路线分为26和31km。对于这个项目,使用了长距离单模DTS系统(还提供基于多模光纤的系统,可以覆盖> 60km)。

监测空缺

使用现有技术的客户最大的问题是无法确定泄漏的位置。在使用数字泄漏检测系统之前,操作员使用基于质量流量的泄漏检测算法。该质量流量系统监视流量输入和输出的物理参数,并基于计算算法估计系统中是否存在泄漏。另一个问题是该算法需要在3-6个月的时间内进行调整,并且非常复杂。因此,除了质量流量系统之外,操作员还必须委托直升机定期飞行管道的长度以提供视觉检查,这是一项昂贵的任务。

传感器解决方案

解决方案基于在管道中存在泄漏的情况下检测环境中的温度变化。如果发生泄漏,乙烯将冷却至-110°C并恢复其天然气态。DTS能够检测到这样的温度变化,并将位置精确到米内。使用智能报警App,该路线被划分为特定区域,并使用智能算法来考虑瞬态温度变化并最大限度地减少误报。由于监测站是一个远程站点,因此确保现有系统的全部能力是一个优先事项。这不仅意味着使用为数据采集网络指定的单模光纤基础设施,还将DTS报告和警报功能与第三方HMI集成。

重大利益

数字泄漏检测系统可在整个管道长度上提供保护,是一种非侵入式检测系统。如果发生泄漏,可以实时检测到这一点,并将位置精确定位在几米之内。因此,响应团队可以马上做出反应,并且可以毫不拖延地处于泄漏位置,从而最大限度地减少潜在的环境和安全隐患。代表回应了这种观点,他们独立批准并认可DTS系统。

可测量的性能

DTS提供当今最先进的性能。测量时间可以是10秒,并且可以检测到小于0.1℃的温度变化。对于60公里的管道,每2米可以测量一次点,沿管道的整个长度提供超过100,000个点,从而为操作员提供整个管道长度的完整性。

LNG管道泄漏检测监控为社区和环境提供了平和点

为人口稠密城市郊区边缘的LNG管道提供泄漏检测监控。这些设施由一家主要的石油和天然气企业运营,其LNG工厂和船舶卸货设施嵌套在风景如画的海湾。目的是实施一个光纤分布式温度传感(DTS)系统,该系统可以提醒工厂操作员注意流体泄漏到周围环境,为企业提供预警系统,只要有最小的泄漏迹象,并提供当地的居民和企业安心,环境不会被污染。

客户要求

在LNG工厂和卸货舱的正常运行期间,应监测两条真空绝缘管(VIP)LNG运输管道和Burn Off Gas(BOG)管道的泄漏情况,这些泄漏可能是管道工程中的任何破坏造成的。该监控系统对于防止流体从管道泄漏到环境中至关重要,方法是通过向工厂SCADA / DCS系统传递的一系列报警来警告工厂控制室人员。

监测差距

除非在两端之间存在显着的压降,否则容器和管道的设备端部处的流量计不能捕获沿管道长度的轻微泄漏或破裂。阀门位置和管道连接也呈现出易受攻击的区域,以及可能导致破坏的地面移动活动。这些活动的最轻微迹象需要在它们升级为重大泄漏之前被捕获和遏制。DTS能够测量0.01?C的温度变化,在流体泄漏时作为预警工具。

解决方案

开展了LNG管道监测研究,利用LNG的低温特性作为监测LNG管道在发生泄漏时的直接环境温度变化的基础。美国联邦能源监管委员会(FERC)已经批准了Sensornet用于真空绝缘管道(VIP)系统的监控方法。

在这种情况下,LNG管道是VIP管道,而解决方案提供了一个泄漏检测系统,可以通过监测真空空间温度的变化来检测夹套和内管中的泄漏。在这种安装中,微管道管道被埋在每个LNG管道和BOG管道附近。然后使用压缩空气将纤维吹入位置。传感光纤以这样的方式配置,以便在内管破裂的情况下检测从主VIP管进入排气管的任何流体。将传感电缆环绕,使得返回路径与2“排气管相邻,以在阀门故障的情况下检测流体泄漏。

吹制光纤系统的安装允许在纤维吹过管道,连接和终止之前完成持续的管道安装工作。光纤环路通过8通道多路复用器单元连接到DTS,在光纤断裂时为系统提供进一步的冗余。

实质性好处

?LNG数字泄漏检测系统在整个管道长度上提供非侵入式保护。在发生泄漏的情况下,可以实时检测这些泄漏,并将位置精确定位在几米内。这使响应团队能够马上做出反应,以最大限度地减少潜在的安全隐患和对环境的危害。

该项目的亮点是系统能够在预先确定的阈值下测量,记录和激活警报。警报设置为在-10?C激活,表示LNG泄漏。液化天然气通常会在-196摄氏度时流过管道,任何裂口都会迅速冷却光缆的周围环境。通过使用集成App,管道上的感兴趣区域通过客户的系统直接进行标记和中继,从而允许在工厂控制室中实时查看管道上的事件。

沿着管道的温度分布的可视化还通过能够控制冷却操作来提供防止管道中的钢疲劳的额外益处。极其友好的报警App意味着报警可以通过手机或控制室显示屏之外的远程桌面传递给管理组,让您高枕无忧。LNG数字泄漏检测解决方案 – 为LNG管道和终端提供全面的泄漏检测。

可衡量的表现

DTS提供当今最先进的性能。DTS实时测量并提供0.01?C的分辨率。DTS能够从单个设备监测长达240公里的管道,测量点每2米,从而在管道的整个长度上提供超过100,000个点,使操作员可以完全控制整个管道的完整性。

关键词:

光纤联系

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