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管道研究

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油气管道安全预警系统应用实践

来源:辽宁盛永鑫自动化工程有限公司 作者:郑瑞 时间:2021-4-29 阅读:

郑瑞

辽宁盛永鑫自动化工程有限公司


摘要:针对油气管道因第三方损坏、打孔盗油盗气、阴极保护失效等造成的伤害,介绍了智能化在线监测预警系统的技术特点,探讨其实时报警和定位效果。经在某次高压管网安装应用,并进行“破坏性”监测验收,结果表明,系统可监测并预警第三方活动等因素对管道的潜在威胁,为同行提供有益参考。

关键词:油气管网;预警系统;第三方损坏;阴极保护


油气管道由于第三方施工、打孔盗油盗气、管道腐蚀、电流干扰等造成的伤害日益严重,如何利用新方法新技术,在管网泄漏之前对潜在风险进行准确定位及预警,采取有效措施保护管道安全就十分必要。据统计,我国油气管道事故率平均为3次/1000 km·a,远高于美国、欧洲的0.5次/1000 km·a和0.25次/1000 km·a,管道安全预警形势更为紧迫。

1  管道外部危害因素

(1)第三方施工作业。如2017年7月4日,吉林松原市道路改造过程中,在实施旋喷桩基坑支护施工时发生燃气管网严重泄漏事故,共造成 7人死亡,85人受伤,直接经济损失4419万元,给人民生命财产造成巨大损失。如今,国内城镇建设发展较快,不少油气管网随着城镇面积的不断扩大已处于城镇中心地带,面临着较大的第三方施工损坏风险。

(2)打孔盗油盗气行为。不法分子受利益驱使,疯狂偷盗油气,给管网输送带来巨大的安全风险和经济损失。如“兰成渝输油管道”曾发生最大的一起成品油打孔盗油事件,导致大量油气泄漏,迫使宝成铁路停运达7小时,兰成渝管道停输14小时,附近的108国道关闭10小时,直接经济损失高达数百万元。

(3)阴极保护潜在威胁。阴极保护技术是防止或抑制管道腐蚀、延长管道寿命的重要方法和手段。如山东济南济青高速公路华山出口以西2 km道路北侧中石化济南天然气管道爆燃事故,原因是阴极保护过保护电位在﹣1.7 V,管道表面析氢,致使高强度钢氢脆,在管道划伤处开裂,造成天然气泄漏,引发爆燃。阴极保护失效是管道安全潜在威胁因素。

2  安全预警系统应用

(1)应用流程。以第三方活动或施工作业为例,在管道上方安装智能数据信息采集站,采集管道周边土壤振动数据与阴保数据,现场通过GPS远程客户端传输到人工智能平台进行集成与分析、过滤与筛选,将筛选数据与数据库数据进行识别对比,出现异常发出预警提示。系统软件平台实时在线监测数据还包括金属管道的电流、电位、腐蚀数据,与已设定的数值进行对比,对异常信息提示预警与定位。详见图 1。



1 监测预警系统应用流程及功能


(2)设备安装。地上检测设备安装间距为1000 m左右(图 2设备1与设备2水平间距), 智能数据信息采集站(图 2设备1)埋设深度距地面不少于1 m,采集站桩底用水泥固定,地埋振波采集设备距地面0.35 m~0.45 m,采集站外观选用防腐、防水、防爆的标识性警示牌等(图 2下图为采集站设计图与智能采集设备站示意)。



2 设备安装平面图与智能采集站设计图


(3)预警功能。系统造价低,新旧管网无需大面积挖掘均可安装,每公里安装一个点位,监测距离无限制。无论有无施工作业,信息采集站持续进行工作,安装后正常展示界面,现场安装的信息采集站主要采集第三方信息与阴保数据。当发生第三方活动或施工作业时,信息采集站检测到管道上方与管道本体自身的异常信息,现场通过物联网远传技术传送到智能平台。平台接收到不同数据信息后进行识别,筛选后反馈到平台。图 3红色方框曲线临时出现峰谷值变化后恢复正常黑色方框直线段显示,表明此时有移动物体通过管网上方或安全范围内。若监控平台显示图 3红色方框持续性峰谷值曲线变化时,表明此时管网存在潜在威胁隐患,同时人工智能系统据此及时报警,并实时定位。



3 机械移动物体通过


信息采集站还兼有管网阴极保护在线监测功能,其与人工阴保检测结果对比见图 4。当自然环境、电力高压线、电气化铁路等设施对金属管道造成干扰后,管网阴保电势降低,智能监测平台数据会出现明显的曲线变化,表明该段存在安全隐患,采集站会定点报警。



4 人工检测与远传监测对比图


3  验收结果

安全预警系统安装在现役DN300 mm次高压管网周边绿化带内,安装间距为900 m左右。调试运行后,选取不同点位进行管道“破坏性”监测验收,选不同地理位置进行移动机械“破坏性”挖掘监测验收4次,选23处间断进行挖掘与临时通过监测验收。结果表明,系统每200 ms采集一次管网数据,每60 s将数据上传至云平台,可实现全天24 h不间断监控,系统误报率有效控制在低于8%,可监测第三方施工作业、盗油盗气、环境因素对管道造成的潜在威胁,显示施工作业活动范围预警提示,可满足管网监控需求。

4  结语

油气管道安全预警系统在管道受到第三方损坏或阴极保护威胁时发出预警信息,并准确定位,大大提升管道企业安全管理水平,以保障管道安全运行。目前,系统包含第三方施工挖掘破坏预警、管网模拟仿真技术、智能阴保远程监测等,能实现“一张网”管理系统平台全天候在线监测。未来,将实现透明化管理模式,达到预警监控、在线报警、风险预测、自检自改自报、全过程记录和评价,实现动态分析、实时掌控和防止漏报。

 


作者简介:郑瑞,高级工程师,辽宁盛永鑫自动化工程有限公司总经理,曾从事管道管理工作近10年,目前从事管道安全监管技术、管道完整性管理和管网模拟仿真技术研究工作。联系方式:15201515551, LNSYX705@163.com。

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