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管道研究

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对加强山地油气管道安全管理的几点建议

来源:《管道保护》杂志 作者:缪宏 时间:2019-9-17 阅读:

缪宏

北京百世通管道科技有限公司



有人认为,油气管道从规划、设计、安装、到运营,每个阶段都是严格按照标准执行的,不大会出问题。但是我国西南某管线,在一年时间里,同一区域连续两次发生燃爆事故,说明管道安全管理确实存在重大问题,需要深刻反省。

1 山地管道安全管理要从实际出发

西南山地管道途经崇山峻岭,沟壑纵横,环境气候条件复杂,雨水充沛。地质沉降、山体滑坡、暴雨冲刷、塌方等严重威胁管道安全,要将防范地质灾害破坏作为山地管道安全管理的重中之重。

改进完善设计标准。在管材的选择上,降低钢管的含碳量,提高管道的壁厚,增加钢管的柔性,以确保在设计的形变范围内管道不开裂、不折断。如西南地区地质不稳,特别是汶川地震以后,地质构造情况已经发生了巨大的变化。所以规划管道路由时要加强勘查,设计时管道安全系数要提高,要按照实际情况考虑管道寿命周期内地质灾害概率。

严把管材生产运输关。钢管从生产到安装现场,中间过程的质量控制很重要,钢管生产质量如果参差不齐,不合格的钢管被采用,运输环节对管体和防腐层造成损坏,必将会导致管道发生失效事故。

科学施工非常关键。在西南山区地质环境条件下,长输管线应按照S形走向敷设,避免长距离管线应力集中;管线和大型定向钻两端的管道连接时,要设计过渡管段吸收应力,避免热膨胀、应力集中导致接头被顶坏、开焊。管道该加固的地方要加固,防止被河水或者山洪冲蚀导致管道架空、裸露;该柔性安装的地方要在管沟里铺垫回填沙子,以便发生小幅度的地质形变时管道在管沟里能够自由调整位置,避免发生管道受力焊缝开裂之类的安全事故。

做好山地管道应急预案。安全才是最大的效益。企业要摆正安全和效益的关系,保证安全投入,在管道上下游增加截止阀、排空阀等安全装置,以备不时之需。在管道经过水系的关键位置预备拦油毛毡等物资,做好事故环保应急预案。

2 提升山地管道安全水平的技术路径

管道安全监测包括以下三方面:一是管道自身的腐蚀穿孔泄漏、爆管;二是开挖、人为破坏(打孔偷盗)等第三方行为;三是地质灾害(地震、地质沉降、山体滑坡、泥石流等)。

长期以来,由于受技术条件的制约,管道外部安全监测主要靠人工巡检。但是,山地不比平原,让工人常年累月不分春夏秋冬跋山涉水,非常危险。一旦管道发生事故,必将巡检人员置于危险之中,而且人工巡检不能实现时间与空间维度上的无盲区巡检。目前一些管道采用了负压波技术,但事实证明该技术未能给发生事故的管线提供预警,因此需要寻找更适合的新技术。

(1)准分布式管道泄漏爆管监测预警技术

安全监测的重点是在线运行、且超设计寿命周期运行的老旧管道。一条几百上千公里的管线,可能只需要针对高后果区或者局部存在安全隐患的区域实施安全监测。源自军工技术的准分布式光纤声传感技术在这种情况下具有先天优势,只需按照合适的间距 (几百到几千米)在管道沿线挖坑黏贴安装传感器(无需动火、开焊),如果沿途有通信光缆,可用富余的光纤连接传感器,也可通过无线网络把采集到的信号上传至监控中心。无须沿着管道全线开挖敷设光缆,工程施工量较小、工期短,组网灵活方便,综合性价比高。准分布式光纤声传感系统结构见图 1。

传感器负责对管道泄漏产生的声信号进行收集,上传至信号预处理系统,由于管道泄漏产生的声信号频率低、声源级小,传感器一般采用相位干涉型光纤传感器,该类型传感器探测灵敏度高、抗电磁干扰、耐腐蚀可靠性强,同时采用全光结构,针对易燃易爆物质的输送监测无安全隐患,便于大规模空分和波分使用,一套主机可监测100 km管道。

(2)管道第三方行为监测预警技术

光纤集传感和传输功能于一身,解决了长输油气管道开挖、人为破坏(打孔偷盗)等第三方行为实时在线监测的难题。但是早期建设的管道沿途没有敷设传感光缆,甚至连通信光缆都没有,即便敷设了通信光缆,光缆的纤芯数较少,而且多年下来光纤的损耗较高,就算有光纤可用,也因通信光缆离管道较远,仅能监测第三方行为,不适合监测管道泄漏。因此,多数情况下分布式光纤传感技术适用于新建管道的泄漏监测(图 2)。

(3)分布式管道地质灾害监测技术

基于布里渊原理的分布式光纤应变监测技术,近两年有了长足的发展,实际工程测量精度≤5με。BOTDA采用布里渊光时域分析技术,系统连接两根远端环接的单模光纤作为分布式传感器,实现对被监测对象的应变/温度信号实时采集和分析处理。在BOTDA传感系统中,配备了一个用于测量分布式应变和温度的电光调制器。该技术基于布里渊散射原理(SBS),利用了光纤中的布里渊散射光频率变化量(频移量)与光纤轴向应变或环境温度之间的线性关系来实现传感(图 3)。

分布式光纤应变监测技术可以实现长距离大范围的地质灾害监测预警,克服了传统点式传感器存在的布点少了会漏掉信号、布点多了成本太高、传感器安装困难、现场需要供电、维护困难等问题,在地质灾害、桥梁隧道等监测预警方面有着广泛的应用。

3 结语

在实际工程中,应根据管线不同地理环境、不同安全等级要求,采用以上一种或几种技术,有针对性的实施实时分布式安全监测和预警,真正让管线智能化,提升山地管线的安全管理水平,提高企业经济效益的同时,保障员工和周围群众的生命财产安全,增强企业凝聚力,创造更好的社会效益。

 

作者:缪宏,现任北京百世通管道科技有限公司董事长,从事光通信行业25年,从事光传感行业7年。

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