建设分布式管道状态实时监测系统的建议_安全运行

摘要

管道爆炸事故的发生，再次提醒我们管道安全管理问题形势严峻，必须尽快加强管道状态实时监测系统的建设，切实做到防患于未然。

今年以来，多地管道爆炸事故的发生，再次提醒我们管道安全管理问题形势严峻，必须尽快加强管道状态实时监测系统的建设，切实做到防患于未然。

1　影响管道安全的因素无所不在

按照管道完整性管理的理论，管道规划、设计、施工、运维以及外部环境都存在影响安全的因素。

（1）自然灾害：地震带、地质沉降、山体滑坡、暴雨冲刷、塌方。

（2）管道自身缺陷：老化、腐蚀、穿孔、磨损、焊缝开裂。管道老化，带病运行。

（3）设计和施工原因：执行标准低，偷工减料，缺乏质量监管。

（4）非法施工、占压管道、打孔偷盗等事件。

2　管道安全管理存在诸多短板

（1）条件的限制

管线距离长，部分阀室、场站和管道沿线没有电源，无法大量使用传统的电传感器；即使可以供电，海量的电源线、数据线、传感器、解调仪等设备的成本，安装、数据采集和处理都不是容易解决的问题。

（2）技术的制约

多数管道企业对场站、阀室等关键节点的流量、温度、压力、气体浓度等实施了在线监测。但缺乏监测管道自身实时状态的技术手段。传统人工巡检和无人机巡检各有局限性；部分管线采用定期通智能球方式，检测指标有限且没有实时性；或者采用负压波法测漏，因管径、输送介质不同等因素，监测效果难以满足要求。

（3）认识的局限

青岛“11·22”事故发生后，企业对管道安全的投入不可谓不大。但还是沿袭了重地上不重视地下、重面子不重视里子的建设投资习惯，建了很多高大上的管道完整性管理平台，热衷于大数据、云计算建设，却不愿意花钱建设采集管道实时运行状态数据的监测系统。没有传感器采集数据，管道状态实时数据从何而来，使完整性管理平台缺少数据支撑。目前管道实时监测技术发展日新月异，但很多单位还在大搞管道完整性数据分析模型。

（4）体制的缺陷

管道运营现有体制下，通信调度和管道安全分属不同的部门管理，但安全管理离不开数字化、信息化，管道运行状态的数据采集和信号传输也离不开通信。部门之间相互扯皮踢球的现象时有发生。从管道安全大局出发，相关部门的职能需要有机整合。

据了解，国内在线运行的超过12万公里长输油气管线，有效实时掌控管道自身安全状态的监测预警系统几乎空白，事故隐患不能及时发现，影响了管道完整性管理实施效果。

3　加快光纤传感技术研究应用

目前，光纤传感技术的发展一日千里。

（1）基于光纤拉曼散射原理（Stokes光信号对温度不敏感，Anti-Stokes光信号的强度对温度敏感）的光纤测温技术，已经成功用于分布式连续监测长距离的温度场分布，沿着管道敷设温度传感光纤，就可以监测管道泄漏和爆管。

（2）基于光纤OTDR原理开发出来的光纤振动探测器，可以用来监测管道第三方开挖破坏、打孔盗油盗气等。

（3）基于光纤布里渊散射原理开发的分布式光纤应变监测预警系统，可用于监测管道沿途的地质沉降、山体滑坡等地质灾害。

以上三种技术都可以对异常报警事件实施精确定位（光在光纤中的传播速度为20×104km/s）。光纤传感系统具有独特优势。

安全优势：传感用的光纤，由高纯度二氧化硅制成。光纤集传感与传输功能于一身。克服了管道沿途没有电源的困难，同时满足油气生产、储运环境的防爆要求。

技术优势：光纤传输速率高，带宽大，损耗低，满足了管道需要实现长距离连续分布式实时在线高精度监测的要求；光纤传感精度高，不但能实时监测管道的实时温度、振动、应变等数据，还能判断温度、振动、应变等异常事件发展的趋势，在各种自然、人为破坏事件发生之初，就能及时被发现并精确定位，以便第一时间采取应急预案。如果有人打孔盗油，也许孔还没有打好，安保人员就已赶到现场，抓个正着。

成本优势：分布式光纤传感技术，一根光纤就能替代成千上万的传统点式传感器，监测距离越长，性价比越高。

施工优势：光纤光缆纤细柔软，体积小，重量轻，施工方便快捷；解调仪在既有场站、阀室内安装；

维护优势：按照国家标准，光缆的使用寿命≥25年。通信光缆只要不被外力损坏，终身免维护。即使被损坏，光纤熔接也很简单、方便。

近年来，西气东输管线将光纤振动监测系统用于场站阀室的周界安防（图 1）；胜利油田海洋采油厂海-陆原油管道采用分布式光纤管道泄漏监测系统监测泄漏（图 2）；深圳某电厂采用分布式光纤测温系统监测热力管道的泄漏和保温效能；深圳水务集团采用分布式光纤测振、测应变系统监测大型引水管道的泄漏、爆管（图 3）；上海电力公司采用分布式光纤测振系统监测埋地高压电缆的防开挖破坏监测等。