分布式光纤监测管道泄漏可行性试验研究(2)

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5.4 小结 23

结论 24

参考文献 25

致谢 26

1 引言

管线铺设距离的不断延长、使用期限的继续增长、运行期间磨损、管道老化、腐蚀以及环境变化和人为损坏等都会导致管道泄漏的发生。我国大多数管道的运行时间都已在30年以上，油田管道穿孔率约为0.66 次/ (km•a) ，大中型城市自来水的损失率约为20 %[2]。管道一旦发生泄漏则会对管道的正常运输产生较大的影响，尤其是当管道输送的介质为有害、易燃、易爆物体时，人们的生活环境和生存环境都会受到很大威胁，造成较大的经济损失和引起社会恐慌。所以，管道泄漏的监测技术研究具有非常重要的现实意义。

一种前沿的学术思想，开辟了管道的泄漏监测方向新的研究领域—分布式光纤温度传感技术。它具有径细、重量轻、体积小、绝缘、耐腐蚀、耐高温，还可以进行分布式监测等突出的优点；并且不会被电磁等干扰、稳定性较好、监测精度比较高，工程监测的需求完全可以得到满足；同时，分布式光纤监测技术可以进行远程监测，利用光纤进行测量，几乎不会对测量的对象产生额外的干扰，便于安放，工作频带宽，工作安全性较高，动态范围大，可以统计与模拟被测量对象参数[3]。光纤传感器作为一种新型的监测技术，可借助经验不多，技术应用还不够成熟，还待于更进一步的深入研究。目前，基于分布式光纤温度传感技术都是通过监测温度异常来判断泄漏位置，也就是说监测泄漏的研究大都在定性阶段。由于分布式光纤泄漏监测技术还不够成熟，目前还不知道光纤温度和泄漏速度之间的关系。因此，增加对这一技术理论的研究，进行深入的模型试验。加深对分布式光纤技术定性定量分析，各因素与泄漏参数之间关系的建立显得尤为重要，探索要注重方法和经验，发挥该项技术的应用，所以该课题具有重要的理论和实践意义。

2 试验模型的设计和试验内容

2.1 课题研究主要内容和目的

一、研究内容

（1）设计了管道泄漏的模拟试验模型，包括：管道模型、泄漏系统、光纤铺设、加热系统以及填料介质。管道模型采用直径50cm的pvc管；泄漏系统采用输液管模拟管道泄漏，便于调节流量，研究流量与光纤温度变化的关系；将光纤尾纤处接上导线，并与电源连接进行加热；参考土体的填料选取了纯砂、含5%高岭土的粗砂、含10%高岭土的粗砂作为管道模型的填料介质；研究了不同含水率的粗砂作为介质时光纤温度变化情况，并给出了详细步骤。

（2）根据所选择的各种影响因素，在相应的试验背景下进行了模型试验，研究了不同介质，不同介质含水量以及不同渗漏速度分别对光纤温度升降的影响。

二、研究目的源`自,751`.论"文'网[www.751com.cn

（1）了解不同介质中光纤温度升降的基本规律。不同地域的管道周围土体介质都不一样，不同介质在热量交换过程中的作用原理也不同，所以，为了针对不同情况进行讨论，要研究光纤在不同介质中温升和温降的规律，需要通过对试验数据的分析与归纳得出相关实用性结论。

（2）了解不同含水量对光纤温度升降影响的基本规律。不同介质的含水量不同，同一介质在不同时期的含水量也不一样，而含水量又是决定热量交换很重要的因素之一，对于同样的一种介质而言，当光纤温度经过加热达到稳定时，含水量越高，光纤在加热过程中温度升高量就相对越低，含水量越小，光纤在加热过程中温度升高量就相对越高。在管道监测过程中，管道周围土体含水率不同，因此，对于不同含水量下，光纤温度升降规律的研究也有其必要性。