陳利芳 程旭 肖凱 于浩 宋冬冰

沈陽惠東管道控制有限公司

中石油昆侖燃?xì)庥邢薰�司遼寧分公司

管道泄漏檢測系統(tǒng)大致可以分為點(diǎn)類型和線類型兩種類型。點(diǎn)類型主要是通過對站場內(nèi)的壓力、流量、音波等參數(shù)進(jìn)行分析，做出管道泄漏診斷與漏點(diǎn)定位。點(diǎn)類型是目前國內(nèi)泄漏監(jiān)測系統(tǒng)主要的研究方向。線類型主要是在管道沿線鋪設(shè)線纜，通過甄別管道安全運(yùn)行和發(fā)生泄漏時線纜不同的信號，進(jìn)行管道泄漏診斷及漏點(diǎn)定位。線類型的泄漏監(jiān)測系統(tǒng)需要鋪設(shè)專用的線纜，工程量大、造價高、不便于維修，且由于管道沿線情況復(fù)雜導(dǎo)致誤報(bào)率高，尤其在已建管道上幾乎無法實(shí)現(xiàn)，因此在國內(nèi)未得到普遍推廣應(yīng)用。

1 正確認(rèn)識泄漏監(jiān)測系統(tǒng)

管道運(yùn)輸作為石油輸送的生命線，因受到管道腐蝕、自然破壞、管道自身缺陷以及打孔盜油等因素影響，往往會造成管道泄漏，不僅造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染，而且威脅到人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全，所以及時檢測出管道泄漏的發(fā)生，并快速準(zhǔn)確的確定泄漏點(diǎn)的位置，對于減少損失、保障管道運(yùn)輸安全有著極其重要的意義。

但是，目前業(yè)界存在兩種不同認(rèn)識，一種認(rèn)為只要有了一套管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)，安全生產(chǎn)就有了絕對的保證，從而對泄漏監(jiān)測系統(tǒng)產(chǎn)生過分的依賴。另一種是由于管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)存在誤報(bào)和漏報(bào)現(xiàn)象，導(dǎo)致對管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)不信任。上述兩種認(rèn)識都存在誤區(qū)，即把管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)定位報(bào)警和實(shí)際管道泄漏看成是一對一的關(guān)系，只要管道發(fā)生泄漏，泄漏監(jiān)測系統(tǒng)就必須報(bào)警；只要泄漏監(jiān)測系統(tǒng)有報(bào)警提示，就一定是管道發(fā)生了泄漏，而管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)的泄漏診斷是以工藝計(jì)算為基礎(chǔ)的，存在一定的誤差，加之現(xiàn)場信號存在各種干擾，這就使泄漏監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)只能是一個近似的判斷，很難作到管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)報(bào)警和實(shí)際發(fā)生泄漏完全對應(yīng)。

2 與管道工藝操作參數(shù)的關(guān)系

目前國內(nèi)大多數(shù)點(diǎn)類型的管道泄漏監(jiān)測 系統(tǒng)是以壓力波作為管道泄漏診斷與漏點(diǎn)定位的主要依據(jù)，管道發(fā)生泄漏時漏點(diǎn)上下游的壓力均會下降，通過識別壓力下降的“拐點(diǎn)”來確定。同時流量也是管道泄漏診斷與漏點(diǎn)定位的有效參量，管道發(fā)生泄漏時管道上游流量會增大、下游流量會減少，以此診斷管道是否發(fā)生了泄漏。

但管道正常運(yùn)行過程中，運(yùn)行調(diào)度人員通過對管道上各站內(nèi)的工藝設(shè)備進(jìn)行控制操作，例如啟停泵、開關(guān)閥、改變流程、分輸或注入等，以使管道壓力、流量等參數(shù)達(dá)到工藝生產(chǎn)的預(yù)期值，保持管道安全生產(chǎn)平穩(wěn)運(yùn)行。即無論是在管道發(fā)生泄漏還是管道正常運(yùn)行時，通過工藝操作對管道上的壓力、流量等參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)是一種持續(xù)發(fā)生的常態(tài)。要使管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)準(zhǔn)確可靠，必須大量排除誤報(bào)。為此需要綜合考慮各種工藝操作，對壓力突然下降、流量突然變化等的原因進(jìn)行綜合的分析判斷，確定是什么原因?qū)е聟��?shù)的變化，是工藝的正常操作還是管道泄漏，因此必須將工藝操作參數(shù)納入泄漏診斷中進(jìn)行綜合的分析判斷。

3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)來源

將各種工藝參數(shù)納入泄漏監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行綜合分析，能使泄漏診斷及漏點(diǎn)定位更為準(zhǔn)確。要想將各種工藝運(yùn)行參數(shù)讀取到泄漏監(jiān)測系統(tǒng)有兩種方式，第一種方式是利用SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，因其涵蓋了泄漏監(jiān)測系統(tǒng)、泄漏診斷與漏點(diǎn)定位所需的所有數(shù)據(jù)。第二種方式是由獨(dú)立的泄漏監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備，將工藝設(shè)備的狀態(tài)和參數(shù)，通過電纜從現(xiàn)場設(shè)備接入數(shù)據(jù)采集端口。針對第二種方式有兩種實(shí)施方法，一種是單獨(dú)敷設(shè)電纜，直接從設(shè)備端采集信號。這需要現(xiàn)場設(shè)備有兩個以上輸出端口，一個端口為SCADA系統(tǒng)所用，另一個端口為泄漏監(jiān)測系統(tǒng)所用。如果沒有兩個端口則需要單獨(dú)增加一個檢測儀表（如壓力信號），這種方法實(shí)施的工作量大、難度大、費(fèi)用高、對現(xiàn)場設(shè)備的要求高。另一種方法是從站控系統(tǒng)機(jī)柜分、轉(zhuǎn)接信號進(jìn)入泄漏監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備，這種方法實(shí)施難度大，對施工技術(shù)手段和維護(hù)能力要求高，而且會導(dǎo)致站控系統(tǒng)和泄漏監(jiān)測系統(tǒng)相互影響，其中一個系統(tǒng)出現(xiàn)故障會導(dǎo)致SCADA系統(tǒng)同時不能正常工作，嚴(yán)重影響安全生產(chǎn)。

綜上所述，要想將SCADA系統(tǒng)的各種工藝參數(shù)納入泄漏監(jiān)測系統(tǒng)，進(jìn)行綜合分析判斷，泄漏監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)只能來源于SCADA系統(tǒng)。利用SCADA系統(tǒng)為管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)雖然是個很好的方案，但也存在一些技術(shù)上的難題，比如SCADA系統(tǒng)的采樣周期較管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)要求的采樣周期慢，直接從SCADA系統(tǒng)中讀取數(shù)據(jù)，不能滿足管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)的要求，因此需要運(yùn)用一些相關(guān)的技術(shù)，對SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后方能為管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)使用。另外管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)從SCADA系統(tǒng)中讀數(shù)，要保證不能影響原SCADA系統(tǒng)的正常運(yùn)行，否則將失去意義。

4 系統(tǒng)使用與維護(hù)

泄漏監(jiān)測系統(tǒng)使用和維護(hù)能力直接影響系統(tǒng)的應(yīng)用效果。因此，應(yīng)由專業(yè)人員或經(jīng)過培訓(xùn)達(dá)到專業(yè)水準(zhǔn)的人員進(jìn)行使用與維護(hù)。專業(yè)使用人員的主要工作內(nèi)容包括，針對各種工藝狀況對壓力、流量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時的在線分析，排除各種工藝正常操作引起的誤報(bào)，最終確定管道泄漏及漏點(diǎn)位置，保證泄漏監(jiān)測系統(tǒng)有效的應(yīng)用。維護(hù)內(nèi)容包括對數(shù)據(jù)采集平臺進(jìn)行專業(yè)的維護(hù)，保證將符合泄漏診斷與漏點(diǎn)定位要求的有效數(shù)據(jù)，實(shí)時地傳輸給數(shù)據(jù)處理平臺；另一個是通過對泄漏監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行中多種工藝狀況進(jìn)行在線分析，實(shí)時的調(diào)整泄漏監(jiān)測系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)設(shè) 定，以便適應(yīng)隨時變化的工況，并積累使用經(jīng)驗(yàn)。

鑒于泄漏監(jiān)測系統(tǒng)的專業(yè)性和重要性，泄漏監(jiān)測系統(tǒng)使用與維護(hù)人員必須是集工藝運(yùn)行、設(shè)備操作、自動化技術(shù)、泄漏監(jiān)測技術(shù)于一體的綜合型人員，且需要對泄漏監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行全天候的監(jiān)控與維護(hù)。

5 與自動化系統(tǒng)統(tǒng)籌兼顧

作為為工藝安全運(yùn)行服務(wù)的自動化系統(tǒng)，需要實(shí)時的調(diào)整管道運(yùn)行的相關(guān)參數(shù)，當(dāng)管道運(yùn)行參數(shù)趨于變化狀態(tài)時，自動化系統(tǒng)會快速的通過閥門的開關(guān)調(diào)節(jié)、泵的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)等相關(guān)操作調(diào)整管道參數(shù)使其趨于穩(wěn)定。

管道發(fā)生泄漏后也將破壞工藝安全運(yùn)行的原有穩(wěn)定狀態(tài)，自動化系統(tǒng)同樣會快速進(jìn)行相關(guān)的調(diào)節(jié)，使管道泄漏造成的壓力變化、流量變化等快速恢復(fù)到原始狀態(tài)，而這種調(diào)節(jié)恰恰是管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)所不希望的。管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)主要是捕捉管道泄漏時壓力和流量突變的波形，經(jīng)自動化系統(tǒng)調(diào)節(jié)后，管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)將很難捕捉這種管道泄漏的波形，從而容易產(chǎn)生漏報(bào)。這就形成了一對矛盾體，如何既能保證工藝安全運(yùn)行保護(hù)系統(tǒng)正常運(yùn)行，又能不影響管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)對管道泄漏各參數(shù)波形的識別，如何兼顧矛盾的兩個方面，需要深入研究與思考，進(jìn)行統(tǒng)一考慮、綜合部署。

6 開發(fā)獨(dú)立的數(shù)據(jù)采集平臺

數(shù)據(jù)采集平臺與泄漏診斷及漏點(diǎn)定位平臺是管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)不可缺少的組成部分。數(shù)據(jù)采集平臺的主要功能是從現(xiàn)場采集符合管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)要求的數(shù)據(jù)，并傳輸?shù)叫孤┰\斷及漏點(diǎn)定位平臺，然后運(yùn)用泄漏診斷及漏點(diǎn)定位的相關(guān)原理及方法，進(jìn)行泄漏診斷及漏點(diǎn)定位，并最終進(jìn)行報(bào)警提示。

現(xiàn)在業(yè)界的泄漏監(jiān)測系統(tǒng)，均由同一個生產(chǎn)商完成數(shù)據(jù)采集與泄漏診斷及漏點(diǎn)定位功能。這就要求研發(fā)人員要精通數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)通訊、輸油管道工藝/水利計(jì)算、自動化技術(shù)等，這種近乎苛刻的要求必然會限制研發(fā)工作的進(jìn)展，影響泄漏監(jiān)測系統(tǒng)的根本性的突破。另外局限于泄漏監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集平臺的技術(shù)現(xiàn)狀，各管道只能單獨(dú)設(shè)立泄漏監(jiān)測系統(tǒng)，一個數(shù)據(jù)采集平臺只能為一個泄漏監(jiān)測系統(tǒng)的泄漏診斷及漏點(diǎn)定位平臺服務(wù)，不便于維護(hù)，更不利于集中監(jiān)管時的相互融合。為此，很有必要將泄漏監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集平臺與泄漏診斷及漏點(diǎn)定位平臺獨(dú)立開來，分別進(jìn)行研究。這樣能使兩方面的專家將各自的優(yōu)勢更充分的發(fā)揮出來，提高工作效率及質(zhì)量，提升泄漏監(jiān)測系統(tǒng)的研發(fā)水平。

目前中石油管道局正在研發(fā)一套基于當(dāng)今SCADA系統(tǒng)的、獨(dú)立的、通用的、開放的、泄漏監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集平臺。該數(shù)據(jù)采集平臺采用通用規(guī)約，與泄漏診斷及漏點(diǎn)定位平臺進(jìn)行清晰的界面劃分，可為其他廠家的泄漏監(jiān)測系統(tǒng)提供測漏理想數(shù)據(jù)，并可實(shí)現(xiàn)對多條管道的數(shù)據(jù)進(jìn)行專業(yè)性的集中管理與服務(wù)，便于維護(hù)和集中監(jiān)管時的相互融合。該系統(tǒng)預(yù)計(jì)2015年9月份即可投入市場。◢

作者簡介：陳利芳， 1982年生，2005年畢業(yè)于沈陽工程學(xué)院工業(yè)電氣自動化專業(yè)，現(xiàn)主要從事管道自動化與泄漏監(jiān)測技術(shù)研究與管理工作。

2014年第6期（總第19期）