目前可以應用于輸氣管道的泄漏檢測方法有許多種,主要的泄漏檢測方法有質量/體積平衡法、應用統計法、負壓波法、瞬態模型法、分布式光纖法和音波法等。
(1)質量/體積平衡法
質量/體積平衡法是指通過查看管道起終點的標況體積或質量是否一致或在允許的范圍內,以進行檢測的方法。若起終點的氣體質量或體積之差超過范圍,可認為管道發生了泄漏。這一方法適用于穩定流動和管道中間沒有分支的情況,滿足條件時,方法的性較高,但是由于氣體的可壓縮性,造成了泄漏判斷的及時性較差。此方法不能檢測小流量泄漏,且無法計算泄漏發生的地點。
(2)應用統計法
采用應用統計法時,不需要知道管道模型,只需要知道管道起終點的流量和壓力,通過不斷的計算壓力和流量之間的關系來判斷管道是否發生泄漏。當不銹鋼管件管道處于正常工況時,管道起終點的壓力和流量之間的關系保持不變,而當管道發生泄漏時,它們之間的關系就會發生變化,使用序貫概率比檢測可以識別這種變化。若管道發生了泄漏,則可以通過小二乘法確定泄漏發生的位置。此方法對測量儀表的要求較高,但它不需要計算管道模型,其應用前景頗好。
(3)負壓波法
當管道中間某一點發生泄漏時,泄漏點處的氣體流到管外,造成泄漏點處管內氣體的密度下降,壓力下降,這種壓力下降趨勢以聲速向管道兩端傳播,形成負壓波。管道起終點的壓力傳感器接收到發生下降的壓力波形,利用波形的下降進行泄漏判斷,同時根據負壓波從泄漏點傳播到管道兩端的時間差確定泄漏位置。由于不銹鋼三通管道在正常運行時,如開關閥、泵也可以產生負壓波,因此只有區分這兩種負壓波才能進行泄漏檢測。根據兩種負壓波產生的方向不同,可以通過在管道起終點分別安裝兩個壓力傳感器的方法,去掉場站中開關閥、泵產生的負壓波。根據兩種負壓波的波形特征的不同,靳世久等人提出了一種模式識別的方法,用于進行泄漏檢測。此方法適用于管道發生較大泄漏的情況,此時的檢測及時性和定位精度都較好,當管線發生的泄漏是微小泄漏或緩慢泄漏時,檢測效果不佳。
(4)瞬態模型法
瞬態模型法主要是利用質量、動量和能量平衡以及氣體的狀態方程來建立氣管道的管內氣體流動數學模型,將管道起終點的壓力、流量等參數輸入模型,計算值,然后將模型計算出的值和傳感器采集的值比較,若兩者的偏差大于范圍,則認定輸氣管道某一點發生了泄漏,進而由壓力梯度的變化便可得知是哪里發生了泄漏。氣體流動的數學模型是以穩定流為基礎,故用瞬態模型法檢測非穩定流時效果不理想,此外,這一方法的誤警報率較高。
(5)分布式光纖法
分布式光纖法主要是指基于Sagnac光纖干涉儀的泄漏檢測方法。此方法要求事先將傳感光纖放入管道中,若管道發生泄漏,則泄漏點處泄漏的氣體會對光纖產生沖擊,導致光纖中的光波相位發生變化,利用這一變化可以進行泄漏檢測和定位。由于光纖不受管內介質的腐蝕和管中高壓的影響,故使用壽命較長。分布式光纖法定位,反應靈敏,但成本太高,施工維護不便。
(6)音波法
當管道發生泄漏時,泄漏點處產生泄漏音波,并向不銹鋼彎頭管道兩端傳播,管道起終點的音波傳感器捕捉傳過來的泄漏音波,之后與數據庫中的模型比較,看管道是否發生泄漏,以及泄漏量的大小,并根據泄漏音波傳到管道起終點的時間差進行泄漏定位。此方法具有較好的靈敏性和定位精度,具有很大的發展潛力。