鄭瑞

遼寧盛永鑫自動化工程有限公司

摘要：針對油氣管道因第三方損壞、打孔盜油盜氣、陰極保護(hù)失效等造成的傷害，介紹了智能化在線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的技術(shù)特點，探討其實時報警和定位效果。經(jīng)在某次高壓管網(wǎng)安裝應(yīng)用，并進(jìn)行“破壞性”監(jiān)測驗收，結(jié)果表明，系統(tǒng)可監(jiān)測并預(yù)警第三方活動等因素對管道的潛在威脅，為同行提供有益參考。

關(guān)鍵詞：油氣管網(wǎng)；預(yù)警系統(tǒng)；第三方損壞；陰極保護(hù)

油氣管道由于第三方施工、打孔盜油盜氣、管道腐蝕、電流干擾等造成的傷害日益嚴(yán)重，如何利用新方法新技術(shù)，在管網(wǎng)泄漏之前對潛在風(fēng)險進(jìn)行準(zhǔn)確定位及預(yù)警，采取有效措施保護(hù)管道安全就十分必要。據(jù)統(tǒng)計，我國油氣管道事故率平均為3次/1000 km·a，遠(yuǎn)高于美國、歐洲的0.5次/1000 km·a和0.25次/1000 km·a，管道安全預(yù)警形勢更為緊迫。

1  管道外部危害因素

（1）第三方施工作業(yè)。如2017年7月4日，吉林松原市道路改造過程中，在實施旋噴樁基坑支護(hù)施工時發(fā)生燃?xì)夤芫W(wǎng)嚴(yán)重泄漏事故，共造成 7人死亡，85人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失4419萬元，給人民生命財產(chǎn)造成巨大損失。如今，國內(nèi)城鎮(zhèn)建設(shè)發(fā)展較快，不少油氣管網(wǎng)隨著城鎮(zhèn)面積的不斷擴(kuò)大已處于城鎮(zhèn)中心地帶，面臨著較大的第三方施工損壞風(fēng)險。

（2）打孔盜油盜氣行為。不法分子受利益驅(qū)使，瘋狂偷盜油氣，給管網(wǎng)輸送帶來巨大的安全風(fēng)險和經(jīng)濟(jì)損失。如“蘭成渝輸油管道”曾發(fā)生最大的一起成品油打孔盜油事件，導(dǎo)致大量油氣泄漏，迫使寶成鐵路停運達(dá)7小時，蘭成渝管道停輸14小時，附近的108國道關(guān)閉10小時，直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)數(shù)百萬元。

（3）陰極保護(hù)潛在威脅。陰極保護(hù)技術(shù)是防止或抑制管道腐蝕、延長管道壽命的重要方法和手段。如山東濟(jì)南濟(jì)青高速公路華山出口以西2 km道路北側(cè)中石化濟(jì)南天然氣管道爆燃事故，原因是陰極保護(hù)過保護(hù)電位在﹣1.7 V，管道表面析氫，致使高強(qiáng)度鋼氫脆，在管道劃傷處開裂，造成天然氣泄漏，引發(fā)爆燃。陰極保護(hù)失效是管道安全潛在威脅因素。

2  安全預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)用

（1）應(yīng)用流程。以第三方活動或施工作業(yè)為例，在管道上方安裝智能數(shù)據(jù)信息采集站，采集管道周邊土壤振動數(shù)據(jù)與陰保數(shù)據(jù)，現(xiàn)場通過GPS遠(yuǎn)程客戶端傳輸?shù)饺斯ぶ悄芷脚_進(jìn)行集成與分析、過濾與篩選，將篩選數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進(jìn)行識別對比，出現(xiàn)異常發(fā)出預(yù)警提示。系統(tǒng)軟件平臺實時在線監(jiān)測數(shù)據(jù)還包括金屬管道的電流、電位、腐蝕數(shù)據(jù)，與已設(shè)定的數(shù)值進(jìn)行對比，對異常信息提示預(yù)警與定位。詳見圖 1。

圖 1 監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)用流程及功能

（2）設(shè)備安裝。地上檢測設(shè)備安裝間距為1000 m左右（圖 2設(shè)備1與設(shè)備2水平間距）， 智能數(shù)據(jù)信息采集站（圖 2設(shè)備1）埋設(shè)深度距地面不少于1 m，采集站樁底用水泥固定，地埋振波采集設(shè)備距地面0.35 m～0.45 m，采集站外觀選用防腐、防水、防爆的標(biāo)識性警示牌等（圖 2下圖為采集站設(shè)計圖與智能采集設(shè)備站示意）。

圖 2 設(shè)備安裝平面圖與智能采集站設(shè)計圖

（3）預(yù)警功能。系統(tǒng)造價低，新舊管網(wǎng)無需大面積挖掘均可安裝，每公里安裝一個點位，監(jiān)測距離無限制。無論有無施工作業(yè)，信息采集站持續(xù)進(jìn)行工作，安裝后正常展示界面，現(xiàn)場安裝的信息采集站主要采集第三方信息與陰保數(shù)據(jù)。當(dāng)發(fā)生第三方活動或施工作業(yè)時，信息采集站檢測到管道上方與管道本體自身的異常信息，現(xiàn)場通過物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)傳技術(shù)傳送到智能平臺。平臺接收到不同數(shù)據(jù)信息后進(jìn)行識別，篩選后反饋到平臺。圖 3紅色方框曲線臨時出現(xiàn)峰谷值變化后恢復(fù)正常黑色方框直線段顯示，表明此時有移動物體通過管網(wǎng)上方或安全范圍內(nèi)。若監(jiān)控平臺顯示圖 3紅色方框持續(xù)性峰谷值曲線變化時，表明此時管網(wǎng)存在潛在威脅隱患，同時人工智能系統(tǒng)據(jù)此及時報警，并實時定位。

圖 3 機(jī)械移動物體通過

信息采集站還兼有管網(wǎng)陰極保護(hù)在線監(jiān)測功能，其與人工陰保檢測結(jié)果對比見圖 4。當(dāng)自然環(huán)境、電力高壓線、電氣化鐵路等設(shè)施對金屬管道造成干擾后，管網(wǎng)陰保電勢降低，智能監(jiān)測平臺數(shù)據(jù)會出現(xiàn)明顯的曲線變化，表明該段存在安全隱患，采集站會定點報警。

圖 4 人工檢測與遠(yuǎn)傳監(jiān)測對比圖

3  驗收結(jié)果

安全預(yù)警系統(tǒng)安裝在現(xiàn)役DN300 mm次高壓管網(wǎng)周邊綠化帶內(nèi)，安裝間距為900 m左右。調(diào)試運行后，選取不同點位進(jìn)行管道“破壞性”監(jiān)測驗收，選不同地理位置進(jìn)行移動機(jī)械“破壞性”挖掘監(jiān)測驗收4次，選23處間斷進(jìn)行挖掘與臨時通過監(jiān)測驗收。結(jié)果表明，系統(tǒng)每200 ms采集一次管網(wǎng)數(shù)據(jù)，每60 s將數(shù)據(jù)上傳至云平臺，可實現(xiàn)全天24 h不間斷監(jiān)控，系統(tǒng)誤報率有效控制在低于8%，可監(jiān)測第三方施工作業(yè)、盜油盜氣、環(huán)境因素對管道造成的潛在威脅，顯示施工作業(yè)活動范圍預(yù)警提示，可滿足管網(wǎng)監(jiān)控需求。

4  結(jié)語

油氣管道安全預(yù)警系統(tǒng)在管道受到第三方損壞或陰極保護(hù)威脅時發(fā)出預(yù)警信息，并準(zhǔn)確定位，大大提升管道企業(yè)安全管理水平，以保障管道安全運行。目前，系統(tǒng)包含第三方施工挖掘破壞預(yù)警、管網(wǎng)模擬仿真技術(shù)、智能陰保遠(yuǎn)程監(jiān)測等，能實現(xiàn)“一張網(wǎng)”管理系統(tǒng)平臺全天候在線監(jiān)測。未來，將實現(xiàn)透明化管理模式，達(dá)到預(yù)警監(jiān)控、在線報警、風(fēng)險預(yù)測、自檢自改自報、全過程記錄和評價，實現(xiàn)動態(tài)分析、實時掌控和防止漏報。

作者簡介：鄭瑞，高級工程師，遼寧盛永鑫自動化工程有限公司總經(jīng)理，曾從事管道管理工作近10年，目前從事管道安全監(jiān)管技術(shù)、管道完整性管理和管網(wǎng)模擬仿真技術(shù)研究工作。聯(lián)系方式：15201515551， LNSYX705@163.com。