摘要:本文针对目前核电厂长距离液态流出物管道泄漏没有完美解决方案,从检测准确率、定位精度、巡检便捷性、技术方案成熟度、投资经济性等方面对管道检漏的就地仪表检测法、远传仪表检测法、压力波定位检测法、光纤定位检测法进行对比,提出一种在工程项目应用中较为可行的优选方案。
核电厂液态流出物排放是核电站建设过程中重点关注的问题。对于一些核电站,由于厂址选择的原因,从厂内到液态排出物排放口需敷设较长液态流出物排放管,如某北方核电厂,其规划的液态排出物排放管道陆域段与海域段就约有38km。为了避免液态流出物泄漏造成巨大的经济损失和环境污染,需要一种永久的、能及时发现泄漏并精确定位的在线检测方案。目前,世界上已有多种检测管道泄漏的方法,如分布式光纤检测法、音波检测法瞬态负压波法、仪表检测法等,但都有一定的局限性。对此,本文针对核电液态流出物管道的输送特点,对现有的管道检漏方案进行比选,提出一种在当前实际工程项目应用中,较为可行的核电厂长距离液态流出物管道检漏方案。
1 液态流出物管道的可选检漏方案
某北方核电厂,其液态流出物排放管线全长为38. 46km,其中陆域段长为29. 93km,海域段长为8. 53km。为了使液态流出物在排放总管泄漏时不直接渗人土壤或地下水,工艺专业考虑了如下方案:陆域段液态流出物排放总管在穿越河流、公路、铁路、水塘及涵洞时采用顶管方式,其它区域采用钢筋混凝土管涵+管道方式;海域段采用钢套管+基管的方式,水下施工,钢套管采用涂塑钢管,套管直径为DN500,套管和基管间采用灌浆料封实。液态流出物排放管线每1km设置1个检查井,同时沿线设置巡视通道。
针对项目的工艺规划、液态流出物排放和巡检方式,实现液态流出物泄漏检测,可考虑采用以下几种方案。
1.1就地仪表检测法
就地仪表检测法可分为直接检测和间接检测。直接检测法采用流量检测仪表实现,其实现原理是根据液体的不可压缩性和质量守恒定律,在液态流出物排放总管的首端和末端设置累计流量计,以统计液态排出物的流人总量和排出总量,只要液态流出物排放总管处于满管状态,流人的总量与排放总量理论上就相等,若存在较大偏差,则判定管道存在泄漏。间接检测法根据工艺专业在液态流出物排放管线陆域段每1km设置1个检查井,当存在管道泄漏时,液态流出物将沿着混凝土管涵流人检查井,通过检测检查井的液位,便可间接判断液态流出物总管是否泄漏。
对于就地仪表检测法,如果只采用单一检测方法,无论是直接的流量检测,还是间接的液位检测,均有其自身的缺点。直接的流量检测只有在液态流出物满管排放时才有可能检测到泄漏的发生,如果不排放,就无从检测泄漏;间接的液位检测,不能实时判断是否发生泄漏,且在雨雪天气,雨雪可能会沿缝隙渗人管涵,最终汇人检查井,对液态流出物排放管泄漏判断产生干扰,还需取样检查井液位进行进一步判断。为此,对于就地仪表检测法,应结合直接的流量检测法和间接的液位检测法,才能更好地实现液态流出物排放总管泄漏的检测。如果本项目采用此方案,约需要设置30个就地液位计、2个就地流量计,设备投资约为65万元。
1.2远传仪表检测法
远传仪表检测法实现原理与就地仪表检测法相同,但考虑到就地仪表检测法无法实现泄漏的实时检测,需定期巡检每个就地仪表后才能判定管道泄漏状态,且管道所设置的巡视通道路况不好,交通条件不便,给定期巡检带来了较大困难。为了巡检方便,将就地仪表替换成远传仪表,实现检测信号的实时传送,从而大大减少工作量。
远传仪表需要进行信号传递和仪表供电,而液态流出物敷设管路上并无良好的供电条件和信号传输手段,其实现需要将就地仪表替换成无线仪表,再配置上无线网关、4G路由器、太阳能供电系统、VPN服务器等,将现场信号传递回厂内监控。1个测点所需的设备投资为远传无线网关5万左右、远传无线仪表4万、太阳能供电系统4万、就地安装设备2万。30个远传液位计和2个远传流量计,另加VPN服务器、配套软件等,项目设备成本约500万元。
1.3压力波定位检测法
压力波定位检测法原理是当管道上某处突然发生泄漏时,在泄漏处将产生瞬态压力突降,形成负压波,这种负压波动以一定的速度自泄漏点向两端传播,上下游压力传感器捕捉到特定的瞬态压力降波形后,由软件进行泄漏判断,通过计算压力波在管道介质中的传播速度和上、下游压力传感器接收压力波的时间差,可实现液态流出物的泄漏检测和泄漏点的准确定位。
采用压力波检测法通常只需在液态流出物排放管道的首端和末端设置监控设备并提供配套供电,但为了提高检测精度,也可在管道中部再增设1套检测设备,具体需要根据项目的实际情况进行判断。根据厂家询价,压力波检漏成套设备投资约20。万。
1.4光纤定位检测法
光纤定位检测法原理是将特制光纤沿管道下方敷设,当管道发生泄漏时,泄漏物会对泄漏部位光纤的周围环境产生影响(温度、振动等),从而影响光波传递,通过检测和定位特殊光波,便可检测管道的泄漏和定位具体的泄漏部位。