泄漏检测:技术赶上理论

比较三个系统的原理图，可以看到该技术在40多年的运行中是如何发展的。

世界上最大的蒸汽发电厂之一位于美国主要都会区的一个岛屿上。该工厂将蒸汽分配给当地的供暖和空调服务区域，但必须从大约两英里外的储油库为燃油锅炉提供燃料。更复杂的是，其中85%的距离是通过一条人流量很大的河流下面的隧道。考虑到当地的环境问题，燃料输送系统必须受到密切监控，以确保其间没有石油流失。

核电站从河对岸的一个储油库购买6号燃料油，因此石油必须通过一条压力控制的管道输送，这条管道穿过河底的隧道，最大流量为每小时300加仑。对管道泄漏检测系统的严格要求要求该系统能够在20分钟内检测到超过60加仑的泄漏，这实际上相当于最大流量的1%。

油进=油出?

泄漏检测的物料衡算法很简单:进量-出量=泄漏量。简单，是的，但是实现起来更复杂。系统必须管理温度和压力差以及时间滞后。如果系统以体积为基础，当管道的不同段在不同温度下运行时，温度补偿尤其具有挑战性。油的温度在从油箱到地下再到水下的过程中会发生变化。由于涉及多个测量设备，测量误差会累积，对整体精度产生负面影响。

在20世纪90年代初，这家公用事业公司评估了其泄漏检测系统，发现它存在缺陷。这促使人们花了15年的时间来监视、升级和优化系统，使其不仅满足而且超出了要求。

原始系统的基本概念很简单，在管道的两端使用桨轮传感器。内部开发的比较装置通过专用电话线从传感器收集脉冲数据，比较进口脉冲速率和出口脉冲速率，并计算流量差。

不幸的是，桨轮从未能够以所需的精度生成数据。温度和密度的变化使错误更加严重，专用电话线经常出现故障。尽管在该系统运行的30年中没有发生重大泄漏，但该公司意识到了风险，并采取措施纠正问题。

改进的系统，版本1

在20世纪90年代中期，公用事业公司与系统集成商专家系统集团签订合同，重新设计并实施一个系统，以满足其灵敏度、准确性和可靠性的要求。

传感技术由桨轮改为Micro Motion D300科氏质量流量计。质量测量不受压力和温度变化的影响，因此精度立即得到提高。通信和处理由光纤连接的两台pc机处理。这些个人电脑运行了微软的Windows 98操作系统，一个定制的数据分析程序，以及艾默生的ProLink软件工具，用于从传感器中检索过程数据。如图所示，入口PC经过本地处理后，通过TCP/IP将数据发送给出口PC，在出口PC进行比较处理和泄漏检测分析。

虽然质量数据更稳定，但泄漏率是以体积来指定的，因此Expert Systems Group的所有者Al Shoop不得不使用D300仪表测量的质量和密度读数进行转换。通过从管道的每一端直接测量密度，并假设从管道的一端到另一端有直线温度梯度，Shoop能够生成温度校正数据，提高了精度;其他优化将平均系统差异降低到小于1 gpm。

即便如此，改进后的系统仍不理想。笨重的D300米很难安装到现有的管道中。非最佳定位偶尔会导致线路出现气泡，从而导致峰值和误报。Windows操作系统没有实时功能，它的计时器不能产生精确的两秒数据样本。此外，当时的plc没有足够的计算和内存容量来完成这项工作。尽管如此，这个系统还是完美地运行了10年。

在这段时间内，不仅PLC的功能得到了发展，科里奥利传感器也得到了发展。Elite科里奥利计的精度是D300的5倍。每个仪表上的modbus到tcp /IP转换器意味着不需要计算机，因为较新的plc在处理和比较原始数据方面没有问题。

新设备安装在现有系统旁边，立即得到了改善。Shoop说:“由于精度的提高和仪表的预处理，例如，机载数据平滑和降噪，标准计量误差从20分钟内20 - 30加仑下降到20分钟内不到2加仑。”随着计量误差的减少，没有由峰值引起的假警报的危险。之前的气泡形成问题通过在管道上增加s型弯管来解决，从而为传感器在最佳方向上的安装提供了空间。

有一天，肖普注意到标准计量误差略有增加，他知道这个系统是成功的。没有报告，因为它低于警报限制，但几天后，一名技术人员看到了地面上的光泽。那闪光原来是一个针孔漏出的一小滩油。虽然没有启动脱扣，但系统已成功检测到该事件。

作者信息

玛莎·杨是微动公司液体保管转移业务发展经理。Richard Leonard是Pro-Tech Solutions, Ltd.的执行副总裁兼首席财务官。Alvin Shoop是专家系统集团的总裁。

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