本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種油氣管道泄漏監(jiān)測(cè)方法，包括：將一束光通過分布式光纖微振動(dòng)傳感器前端的第１耦合器，按功率１∶１分為兩束光分別進(jìn)入第１、第２單模傳感光纖，到達(dá)末端后，兩束光通過與第１、第２單模傳感光纖分別熔接的第３、第４單模傳感光纖返回分布式光纖微振動(dòng)傳感器前端的第２耦合器，在第２耦合器處匯合，產(chǎn)生干涉光信號(hào)，兩束光在傳輸過程中，當(dāng)傳感光纖受到外界信號(hào)擾動(dòng)時(shí)，干涉光信號(hào)發(fā)生變化，形成特征信號(hào)，根據(jù)相鄰兩個(gè)特征信號(hào)的時(shí)間差對(duì)擾動(dòng)地點(diǎn)進(jìn)行定位。該方法不僅具有很高的監(jiān)測(cè)靈敏度和定位精度，而且監(jiān)測(cè)系統(tǒng)容易實(shí)現(xiàn)、運(yùn)行可靠。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及管道監(jiān)測(cè)
，尤其涉及一種油氣管道泄漏監(jiān)測(cè)方法及監(jiān)測(cè)系 統(tǒng)。
技術(shù)介紹
管道運(yùn)輸作為目前石油、天然氣最為經(jīng)濟(jì)合理的運(yùn)輸方式，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展產(chǎn) 生了積極作用。隨著管道運(yùn)輸業(yè)的不斷發(fā)展，為了維護(hù)管道的安全運(yùn)行，管道運(yùn)行監(jiān)測(cè)技術(shù) 也在不斷發(fā)展，作為管道監(jiān)控核心的泄漏監(jiān)測(cè)技術(shù)一直受到各國(guó)科技工作的重視。目前國(guó)內(nèi)外已有多種管道泄漏檢測(cè)技術(shù)和方法，但大多數(shù)管道泄漏在線監(jiān)測(cè)技術(shù) 主要是基于管內(nèi)流體介質(zhì)的流失所造成的管道各運(yùn)行參數(shù)的變化來檢測(cè)管道泄漏的。例 如，通過監(jiān)測(cè)管道輸入端和輸出端的壓力，流量等管道運(yùn)行參數(shù)的變化，可以判斷出管道 是否發(fā)生泄漏，同時(shí)也可以確定管道泄漏發(fā)生的位置。中國(guó)專利技術(shù)專利公開號(hào)CN1184931A、 CN1273342A等對(duì)該類
的內(nèi)容已經(jīng)做了很詳細(xì)地?cái)⑹?。由于該類技術(shù)受到管道流體 介質(zhì)的性質(zhì)、管道運(yùn)行工況及其監(jiān)測(cè)原理的限制，只能檢測(cè)已經(jīng)發(fā)生的、較大的突發(fā)性的管 道泄漏事件，不能對(duì)管道附近施工、人為破壞以及自然災(zāi)害等可能造成管道泄漏的事件進(jìn) 行預(yù)報(bào)警。近年來，由于我國(guó)管道的老齡化和第三方破壞形勢(shì)的日益嚴(yán)峻，如何利用各種新 方法、新技術(shù)在管道因打孔盜油、機(jī)械開挖以及滑坡、泥石流等威脅事件所導(dǎo)致的泄漏之前 給出預(yù)警信息并準(zhǔn)確定位，從而對(duì)泄漏事故防患于未然，是我國(guó)管道安全運(yùn)行和發(fā)展所面 臨的重大挑戰(zhàn)。中國(guó)專利技術(shù)專利公開號(hào)CN1414283A將光時(shí)域反射儀(Optical TimeDomain Reflectmeter,以下簡(jiǎn)稱“0TDR”)應(yīng)用于油氣管道泄漏檢測(cè)，通過檢測(cè)光纖中產(chǎn)生的背向 瑞利散射和菲涅爾反射信號(hào)來判斷光纖的故障點(diǎn)，主要應(yīng)用于管道光纜被第三方挖掘、盜 油等活動(dòng)破壞后的光纜故障、光纜長(zhǎng)度、光纜損耗等方面的檢測(cè)。其工作原理為在管道附 近沿管道并排鋪設(shè)一條光纖，當(dāng)光纖附近產(chǎn)生應(yīng)力擾動(dòng)時(shí)，會(huì)改變光纖的特性和損耗，0TDR 技術(shù)將這些損耗檢測(cè)出來并定位。由于土壤傳遞來的振動(dòng)對(duì)光纖損耗影響極小，所以該種 方法對(duì)檢測(cè)應(yīng)力造成的光纖永久損傷較好，而對(duì)振動(dòng)的靈敏度較低。另外，為保證每個(gè)測(cè)試 點(diǎn)的準(zhǔn)確性，還要對(duì)每個(gè)測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行多次測(cè)試并進(jìn)行平均，因此該技術(shù)只能檢測(cè)靜態(tài)損耗， 不能實(shí)現(xiàn)對(duì)管道泄漏和第三方機(jī)械挖掘的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。中國(guó)專利技術(shù)專利ZL200410020046. 6采用光纖干涉技術(shù)，能夠在侵入事件發(fā)生前對(duì) 事發(fā)點(diǎn)進(jìn)行高精度定位。該方法在管道附近沿管道鋪設(shè)一根光纜，利用光纜中的三根光纖 構(gòu)成順、反兩路微振動(dòng)傳感器，通過測(cè)量?jī)陕犯缮婀獾臅r(shí)差達(dá)到對(duì)侵入事件定位的目的，其 突出優(yōu)點(diǎn)在于可在管道泄漏前對(duì)事發(fā)點(diǎn)進(jìn)行定位，其定位精度較高且與管道長(zhǎng)度無關(guān)。但 是由于分光耦合器的使用，使光源功率下降至原先的四分之一，需使用大功率激光光源。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種對(duì)第三方破壞具有很高的監(jiān)測(cè)靈敏度和定位精度，監(jiān)測(cè) 系統(tǒng)容易實(shí)現(xiàn)，而且運(yùn)行可靠的油氣管道泄漏監(jiān)測(cè)方法及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。為此，本專利技術(shù)的技術(shù)方案如下一種油氣管道泄漏監(jiān)測(cè)方法，包括以下過程將一束光通過分布式光纖微振動(dòng)傳 感器前端的第1耦合器，按功率1 1分為兩束光分別進(jìn)入分布式光纖微振動(dòng)傳感器的第 1、第2單模傳感光纖，到達(dá)末端后，所述兩束光通過與第1、第2單模傳感光纖分別熔接相連 的第3、第4單模傳感光纖，返回至分布式光纖微振動(dòng)傳感器首端的第2耦合器，在第2耦合 器處匯合，產(chǎn)生干涉光信號(hào)，兩束光在傳輸過程中，當(dāng)傳感光纖受到外界信號(hào)擾動(dòng)時(shí)，干涉 光信號(hào)發(fā)生變化，形成特征信號(hào)，根據(jù)相鄰兩個(gè)特征信號(hào)的時(shí)間差對(duì)擾動(dòng)地點(diǎn)進(jìn)行定位。一種油氣管道泄漏監(jiān)測(cè)方法的裝置，包括光源、分布式光纖微振動(dòng)傳感器、光電探 測(cè)器和用于數(shù)據(jù)采集及信號(hào)處理的計(jì)算機(jī)，其特征在于所述的分布式光纖微振動(dòng)傳感器 包括位于前端的第1、第2耦合器以及第1 第4單模傳感光纖，所述光源通過引導(dǎo)光纜與 第1耦合器連接，所述第1、第2單模傳感光纖的首端連接第1耦合器，末端分別與第3、第 4單模傳感光纖熔接相連，所述第3、第4單模傳感光纖的另一端與第2耦合器連接，第2耦 合器通過弓I導(dǎo)光纜與所述光電探測(cè)器連接，光電探測(cè)器通過數(shù)據(jù)采集線與計(jì)算機(jī)連接。所述光電探測(cè)器可以采用InGaAs型光電探測(cè)器或其它適宜的光電探測(cè)器，所述 光源可以采用波長(zhǎng)為1550納米的半導(dǎo)體激光器或其它適宜的激光器。本系統(tǒng)采用分布式光纖監(jiān)測(cè)技術(shù)，應(yīng)用光纖干涉原理，采用與長(zhǎng)輸管道同溝敷設(shè) 的通訊光纜中的4根傳感光纖構(gòu)成傳感回路，避免了管內(nèi)流體介質(zhì)的特性、管道運(yùn)行狀況、 管道的工藝流程等因素的限制，提高了監(jiān)測(cè)靈敏度和定位精度。光纖作為傳感元件，反應(yīng)靈 敏，反應(yīng)速度快，具有很寬的響應(yīng)帶寬，完全滿足了各種測(cè)試信號(hào)的要求，從而可以實(shí)現(xiàn)真 正的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)中所采用的各種光電器件均采用現(xiàn)有的各種元器件的工業(yè)品，可以在 正常的工業(yè)環(huán)境中安全、可靠地工作，而且工程造價(jià)非常低廉，很容易實(shí)現(xiàn)。該方法不僅對(duì) 第三方破壞具有很高的監(jiān)測(cè)靈敏度和定位精度，而且監(jiān)測(cè)系統(tǒng)容易實(shí)現(xiàn)、運(yùn)行可靠。附圖說明圖1是本專利技術(shù)的油氣管道泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成圖；圖2是本專利技術(shù)的油氣管道泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本專利技術(shù)的定位原理示意圖；圖4是本專利技術(shù)采集到的干涉信號(hào)。其中1 傳感光纜，包括 la、lb、lc、ld ；2 耦合器，包括2a、2b ；3 引導(dǎo)光纜；4 操作終端；5 輸油管道；4a:光電探測(cè)器； 4b:光源；4c:計(jì)算機(jī)具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本專利技術(shù)的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。圖1所示為本專利技術(shù)的油氣管道泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成圖，其中在輸油管道5上方沿 管道鋪設(shè)的傳感光纜1和耦合器2組成了高靈敏度的分布式光纖微振動(dòng)傳感器，用于檢測(cè) 管道沿線的第三方入侵等擾動(dòng)信號(hào)。引導(dǎo)光纜3為傳輸光纖，不具有傳感功能，主要用于傳 播光波和檢測(cè)信號(hào)。參見圖2，操作終端4包括光電探測(cè)器4a、光源4b和用于數(shù)據(jù)采集及 信號(hào)處理的計(jì)算機(jī)4c，操作終端4主要用于向分布式光纖微振動(dòng)傳感器中發(fā)射光波，同時(shí) 檢測(cè)光纖微振動(dòng)傳感器傳出的檢測(cè)信號(hào)，通過光電探測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，然后經(jīng) 過數(shù)據(jù)采集將數(shù)據(jù)送入計(jì)算機(jī)中進(jìn)行信號(hào)處理和數(shù)據(jù)分析。圖2所示為本專利技術(shù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。光源1，例如半導(dǎo)體激光器發(fā)出的一束單色 光進(jìn)入1X2耦合器2a后，按功率1 1分成兩束光分別進(jìn)入傳感光纖la、lb。光纖la、lb 在尾端分別與光纖lc、ld熔接，兩束光到達(dá)光纖la、lb尾端以后繞回進(jìn)入光纖lc、ld，傳播 回首端，在耦合器2b處匯合發(fā)生干涉，干涉光信號(hào)通過光電探測(cè)器4a轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后 通過數(shù)據(jù)采集線傳至計(jì)算機(jī)4c，進(jìn)行信號(hào)處理與分析。當(dāng)管道附近有施工或者人為破壞等 第三方入侵事件發(fā)生時(shí)，采集到的信號(hào)有特殊特征，通過對(duì)信號(hào)的分析以及特征信號(hào)時(shí)間 差的計(jì)算，可以迅速發(fā)出報(bào)警并對(duì)事件發(fā)生地點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確定位。在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)過程中，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)外界破壞事件發(fā)生地點(diǎn)的定位，其原理為正向傳 播的兩束光經(jīng)過破壞事件發(fā)生處受到干擾，相位差發(fā)生變化，從尾端繞回來以后在首端耦 合器處產(chǎn)生干涉信號(hào)，同樣的兩束光在尾端繞回來以后在另兩條光纖中逆向傳播，再次經(jīng) 過破壞事件發(fā)生處受到干擾，到達(dá)首端后產(chǎn)生干涉信號(hào)，由于正向光和逆向光到達(dá)耦合器 的路程不同，所以生成的干涉信號(hào)之間會(huì)有時(shí)間差，通過檢測(cè)到的信號(hào)計(jì)算出兩次干涉信 號(hào)之間的時(shí)間差，就可本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種油氣管道泄漏監(jiān)測(cè)方法，其特征在于包括以下過程：將一束光通過分布式光纖微振動(dòng)傳感器前端的第１耦合器，按功率１∶１分為兩束光分別進(jìn)入分布式光纖微振動(dòng)傳感器的第１、第２單模傳感光纖，到達(dá)末端后，所述兩束光通過與第１、第２單模傳感光纖分別熔接相連的第３、第４單模傳感光纖，返回至分布式光纖微振動(dòng)傳感器前端的第２耦合器，在第２耦合器處匯合，產(chǎn)生干涉光信號(hào)，兩束光在傳輸過程中，當(dāng)傳感光纖受到外界信號(hào)擾動(dòng)時(shí)，干涉光信號(hào)發(fā)生變化，形成特征信號(hào)，根據(jù)相鄰兩個(gè)特征信號(hào)的時(shí)間差對(duì)擾動(dòng)地點(diǎn)進(jìn)行定位。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：封皓，靳世久，曾周末，安陽，張景川，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：天津大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：12[中國(guó)|天津]
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