壓力變送器原油管道運(yùn)輸在世界經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。然而，由于管道老化、泥石流、鉆井和盜油等諸多原因，石油管道泄漏事故時(shí)有發(fā)生。無(wú)論是從社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的角度，還是從環(huán)境保護(hù)和能源的角度，管道泄漏的監(jiān)測(cè)和定位都是非常必要的隨著管道泄漏檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了許多方法，可分為兩類(lèi)：基于硬件的方法和基于軟件的方法?；谟布臋z測(cè)方法主要包括：直接觀測(cè)法、泄漏檢測(cè)電纜法、示蹤檢測(cè)法和光纖泄漏檢測(cè)法。其中，基于光纖傳感器的管道泄漏檢測(cè)方法受到了越來(lái)越多的關(guān)注。

       基于軟件的管道泄漏檢測(cè)方法主要有：負(fù)壓波法、壓力梯度法、實(shí)時(shí)模型法、質(zhì)量平衡法、統(tǒng)計(jì)決策法、應(yīng)力波法和聲發(fā)射法。其中，由于負(fù)壓波法只需在管道兩端安裝壓力變送器，具有儀表結(jié)構(gòu)小、成本低、安裝維護(hù)方便等特點(diǎn)，因此得到了**應(yīng)用；但目前，各種管道泄漏檢測(cè)技術(shù)都無(wú)法解決泄漏檢測(cè)響應(yīng)速度、系統(tǒng)魯棒性能和可靠性、泄漏檢測(cè)靈敏度、定位精度和系統(tǒng)成本之間的關(guān)系。關(guān)鍵問(wèn)題是，它們無(wú)法解決泄漏檢測(cè)靈敏度和減少泄漏誤報(bào)之間的矛盾。



       原因是泄漏檢測(cè)和定位技術(shù)缺乏自適應(yīng)性，泄漏檢測(cè)系統(tǒng)的性能在很大程度上取決于數(shù)據(jù)采集儀器的精度和分辨率，因此可靠性和魯棒性能較差；然而，在現(xiàn)有的泄漏檢測(cè)和定位方法中，沒(méi)有一種方法能像負(fù)壓波法中使用的壓力變送器那樣，既保留施工量小、成本低、安裝維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)，又具有檢漏靈敏度高的優(yōu)點(diǎn)，準(zhǔn)確的泄漏點(diǎn)定位和自適應(yīng)檢測(cè)能力；只有在保持檢漏儀施工量小、成本低、安裝維護(hù)方便的前提下，在提高檢漏儀靈敏度的基礎(chǔ)上，泄漏檢測(cè)和定位的適應(yīng)性可以進(jìn)一步解決管道泄漏檢測(cè)靈敏度與降低誤報(bào)率之間的矛盾，從而使系統(tǒng)穩(wěn)定，魯棒和敏感



        基于壓電動(dòng)態(tài)壓力變送器信號(hào)特征的管道泄漏檢測(cè)；壓電式動(dòng)態(tài)壓力變送器泄漏信號(hào)特性；對(duì)實(shí)測(cè)信號(hào)的分析表明，基于壓電式動(dòng)態(tài)壓力變送器的長(zhǎng)輸管道泄漏檢測(cè)的泄漏信號(hào)特性主要體現(xiàn)在管道中特定頻率點(diǎn)的功率譜上動(dòng)態(tài)壓力信號(hào)能量和信號(hào)幅度是三個(gè)特征量。由于通過(guò)動(dòng)態(tài)壓力信號(hào)分析可以獲得功率譜和信號(hào)能量這兩個(gè)特征量，系統(tǒng)只需采集動(dòng)態(tài)壓力信號(hào)，無(wú)需沿管道逐個(gè)安裝測(cè)量和通信模塊，這不會(huì)增加成本；這里的信號(hào)功率譜指的是特定頻率點(diǎn)的功率譜。當(dāng)管道泄漏時(shí)，特定頻率點(diǎn)（0.3904Hz）的信號(hào)功率譜將異常增加。



        根據(jù)壓電傳感器的特點(diǎn)，提出了信號(hào)能量的概念。當(dāng)壓電傳感器不受外界干擾時(shí)，其輸出信號(hào)為零。一旦有外力，它的信號(hào)就會(huì)在正負(fù)相位之間上下波動(dòng)。對(duì)測(cè)量信號(hào)的分析表明，基于壓電傳感器的管道動(dòng)態(tài)壓力信號(hào)的分布大致遵循高斯分布，平均值為零，方差為O2；因?yàn)閯?dòng)態(tài)壓力信號(hào)可以分為正負(fù)波動(dòng)的部分，負(fù)信號(hào)幅度段的信號(hào)能量之和定義為負(fù)，正信號(hào)幅度段的信號(hào)能量之和定義為正。順序能量比圖反映了一段時(shí)間內(nèi)當(dāng)前部分能量與信號(hào)能量之和的比率，這是一個(gè)相對(duì)量。從這些圖中可以發(fā)現(xiàn)，泄漏前后，特定頻率點(diǎn)的功率譜比較、信號(hào)波形比較和順序能量比比較非常明顯。



        圖中信號(hào)能量采用單位信號(hào)平均值，即單個(gè)采樣點(diǎn)的平均信號(hào)能量。在不同的初始和終端站壓力條件下，從不同位置傳輸?shù)叫孤┍O(jiān)測(cè)儀的泄漏信號(hào)的信號(hào)形狀非常不同。利用單位信號(hào)能量可以綜合反映泄漏信號(hào)的特征。與使用波峰和波谷等參數(shù)進(jìn)行模式識(shí)別相比，它們更簡(jiǎn)單、實(shí)用和方便。基于壓電式動(dòng)態(tài)壓力變送器的管道泄漏檢測(cè)；基于壓電式動(dòng)態(tài)壓力變送器的管道泄漏檢測(cè)采用序貫?zāi)芰勘扰c信號(hào)功率譜相結(jié)合的3O測(cè)試方法。



        具體策略是根據(jù)泄漏檢測(cè)分辨率的要求設(shè)置順序能量比的閾值（符號(hào)為負(fù)，表示信號(hào)幅度為負(fù)的下跳信號(hào)）。一旦某個(gè)區(qū)間的順序能量比超過(guò)該閾值，其功率譜和單位信號(hào)能量滿足3O測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，就可以判斷管道有泄漏。泄漏位置（泄漏信號(hào)到達(dá)上游和下游的時(shí)間差△t）由相關(guān)方法確定。

       壓力變送器根據(jù)上述方法，對(duì)同一位置的7個(gè)管道泄漏模擬信號(hào)進(jìn)行泄漏檢測(cè)和定位分析。結(jié)果如表1所示（該表是相對(duì)于同一GPS時(shí)間的時(shí)間偏移）。管道運(yùn)行工況為：首站工作壓力1.8MPa，末站工作壓力0.2MPa。直徑10mm孔用適用于泄漏模擬，動(dòng)態(tài)壓力變送器的采樣周期為10ms。根據(jù)表中數(shù)據(jù)，時(shí)間差的平均值可計(jì)算為38.79s，其中泄漏信號(hào)傳播時(shí)間的*大差為0.240s，即*大定位誤差約為120m。