天然氣管道無線監控系統的研究

隨著我國工業的快速發展，對于能源的需求逐漸增加，石油資源的開采以及應用面臨著較大的困難，因此，注重對于天然氣能源的開發和使用，能夠進一步緩解我國能源短缺的問題。但是天然氣具備易燃易爆的特點，因此在開發運輸以及使用過程中，保障天然氣管道的質量是首要任務。

傳統的人工監測方式工作壓力大，監控細節不全，因此急需進行創新。本文即建立在天然氣管道無線監控角度展開分析，借助了實際的工程案例，分析了如何開展天然氣管道的無線監控研究，以進一步提升天然氣能源的運輸安全性和穩定性。

文 | 余雅瑩

當前我國天然氣運輸的主要方式是管道運輸，管道運輸具備較多的優點，但是由于管道運輸必須要在地下進行，因此地下多變的環境極有可能加速天然氣管道的性質變化，導致使用壽命降低。傳統常見的天然氣管道養護手段多以防腐為主，但是卻無法快速緩解管道變形的問題。一旦天然氣管道因為各種因素出現變形，極有可能會因為管內壓力泄漏導致爆炸事故，而檢測事故成因并進行及時的預防又是當前天然氣運輸管理中的難題，因此如若能利用無線控制系統進行管道監測，在事故發生時精準快速地關閉天然氣閥門，將能夠有效降低管道事故產生的影響。

1 天然氣管道監控系統執行機構分析

1.1 執行機構當前我國最常見的天然氣管道無線監控系統的執行機構分為氣動、電動以及氣液聯動三種形式。其中電動以及氣動結構通常應用在口徑較小的閥門上，而在天然氣主管道在進出站或者越站的過程中，其執行機構采用氣液聯動閥。執行機構所處的閥室通常分為手動和電動兩種形式，手動閥室大多數應用在無法提供穩定電壓的站場，利用球閥的氣液聯動執行機構來及時開關閥門。另外執行機構通常會配有電子破管，形成保護系統，當管線內部的壓力過高或者降壓速度較快的時候，電子破管能夠配合聯動閥門及時的關閉閥門，將管線內部的天然氣運輸終止，是十分常見的無線控制系統中的一部分。

1.2 執行機構常見的問題分析在天然氣管道的維護和檢修過程中，我們發現閥室的企業聯動執行機構也存在著部分穩定性方面的問題。首先，當天然氣管道出現質量問題的時候，傳統閥門關閉的方式較為單一，單純依靠電子破管保護系統對管線內部的壓力進行檢測，當檢測出異常壓力時自動的關閉閥門，這種途徑雖然具備一定的效率，但是方式單一,一旦遇到其他復雜情況時難以及時應對。其次，由于天然氣管道所處的環境多變，現場的條件有限，部分站場通常采用的是太陽能板以及蓄電池輔助的供電方法，這種方法本身并不存在問題，但是如果手動閥室不存在電源監控系統，該種供電方式的穩定性得不到保障，這將會導致閥室的監控穩定性不高。另外，當監控系統檢測到管道故障，并且及時關閥之后，由于不存在智能的故障檢測系統，會對事故的及時處理產生影響。例如，如果手動閥室中不存在RTU智能監控系統，無法及時定位故障發生的位置以及程度，信號傳輸功能受阻，這便導致中央控制中心無法及時獲取事故信息，需要進行人為檢測才能定位具體的關閥地點，這不僅會延誤檢修時間，也會進一步擴大事故所產生的影響。

2 天然氣管道無線監控系統的構建需求

為了保證本次論述的研究方案以及執行措施具備科學性和實用性，筆者借助了重慶氣礦、申倒線輸氣管道工程以及長壽天然氣管道工程的實際方案進行了分析，將無線監控系統的建設需求進行了歸納，并總結為以下幾個方面。

2.1 注重管道數據檢測管道完整性管理專業數據分為基礎數據和業務數據，具體內容包括：管道屬性數據(例如中心線數據、基礎數據等)、管道環境及人文數據(包括地理信息數據、建筑、穿跨越、衛星遙感圖像等)、管道建造數據(包括陰極保護系統數據、設施數據等)、管道運行數據、風險數據、失效管理數據、檢測數據、維修維護數據等。采集中分為管道中心線成果測量、屬性采集、動態數據采集三部分，并且要保證數據采集的及時性、準確性和完整性。

運營期采集：埋地管道中心線測量可采用管線探測儀確定其平面位置和埋深，并配合GPS測量管線點坐標，具備內檢測條件的可采用管道慣性測繪獲取管道中心線坐標。改線的中心線采集參考建設期要求。對釆用上述方法不能確定位置的管線，應釆用走訪調查、資料分析或開挖驗證的方法加以確定。

管道設備設施采集：其包括了管道設施測量應獲取管道沿線設備設施的位置和屬性信息；測量應包括但不限于以下要素：水工保護設施、陰極保護設施(陰保地床、陰保電纜、陰保電源、犧牲陽極、陰保通電點)、穿跨越、重要標識樁、場站(閥室)；對于由于建筑阻擋等原因難以測量的設施應結合設計資料，使用測距儀、皮尺等設備進行測量。對于定向鉆、隧道等無法測量部分，應對設施起點、終點進行測量，同時結合原始設計圖紙在內業完成無法測量部分管道中心線成圖。完整性管理動態數據釆集：以專業檢驗檢測機構和維修機構采集為主，主要包括管道檢測評價數據、陰極保護專項測試數據、維修數據、風險管理數據等；由基層單位自行組織實施的完整性管理工作涉及的數據宜由基層單位自行采集，包括但不限于管道運行數據、日常電位測試數據、緩蝕劑加注、高后果區信息、風險評價信息、第三方施工、失效搶修數據等，需采集的數據項詳見數據表單。

2.2 建立天然氣管道完整性試點工程將電磁渦流內檢測技術運用于小口徑低壓低流速管道上，并且進行了初步的試驗性工程，取得良好質量檢測數據，檢驗了該技術的運行條件，為下一步拓寬內檢測適用范圍奠定了基礎。首次將超聲導波技術應用于地面集輸系統埋地管道腐蝕與缺陷發展實時在線監測；重新確定了集輸系統(管道和場站)腐蝕單元劃分原則和區段歸類，提高了風險評價準確性，指導腐蝕監測點的布置并通過數字化實現腐蝕基礎數據及監測數據的數字化管理；建成了氣田地面集輸系統腐蝕監測數字化系統，實現了站場腐蝕狀況的跟蹤和評估。管道次聲波泄漏監測及外力破壞監測預警技術試點：通過次聲波泄漏監測，有效識別并及時警示和定位管道泄漏，可以解決無法有效控制和發現管道內腐蝕的管道安全管理問題。同時通過外力破壞監測預警，解決管道第三方破壞的預警和定位，為管道完整性管理提供有力的技術支撐并推廣應用。結 語綜上所述，天然氣已經成為當前我國社會發展所必須的重要能源之一，因此在天然氣運輸管理的過程中也要結合天然氣能源易燃易爆的特點，嚴密加強天然氣管道運輸質量，通過人工以及智能管道監測系統的結合，構建起全面完善的無線監控系統。無線監控系統通過數據的采集分析以及遠程操控，能夠實時監測管道運行的狀態和使用性能，分析事故的產生因素，及時對管道管理過程中的薄弱環節進行整改，這樣才能夠切實維護天然氣管道的運行效率，保障能源使用和運輸的安全、穩定需求。