陳利芳 程旭 肖凱 于浩 宋冬冰

沈陽(yáng)惠東管道控制有限公司

中石油昆侖燃氣有限公司遼寧分公司

管道泄漏檢測系統大致可以分為點(diǎn)類(lèi)型和線(xiàn)類(lèi)型兩種類(lèi)型。點(diǎn)類(lèi)型主要是通過(guò)對站場(chǎng)內的壓力、流量、音波等參數進(jìn)行分析，做出管道泄漏診斷與漏點(diǎn)定位。點(diǎn)類(lèi)型是目前國內泄漏監測系統主要的研究方向。線(xiàn)類(lèi)型主要是在管道沿線(xiàn)鋪設線(xiàn)纜，通過(guò)甄別管道安全運行和發(fā)生泄漏時(shí)線(xiàn)纜不同的信號，進(jìn)行管道泄漏診斷及漏點(diǎn)定位。線(xiàn)類(lèi)型的泄漏監測系統需要鋪設專(zhuān)用的線(xiàn)纜，工程量大、造價(jià)高、不便于維修，且由于管道沿線(xiàn)情況復雜導致誤報率高，尤其在已建管道上幾乎無(wú)法實(shí)現，因此在國內未得到普遍推廣應用。

1 正確認識泄漏監測系統

管道運輸作為石油輸送的生命線(xiàn)，因受到管道腐蝕、自然破壞、管道自身缺陷以及打孔盜油等因素影響，往往會(huì )造成管道泄漏，不僅造成資源浪費和環(huán)境污染，而且威脅到人民群眾生命財產(chǎn)安全，所以及時(shí)檢測出管道泄漏的發(fā)生，并快速準確的確定泄漏點(diǎn)的位置，對于減少損失、保障管道運輸安全有著(zhù)極其重要的意義。

但是，目前業(yè)界存在兩種不同認識，一種認為只要有了一套管道泄漏監測系統，安全生產(chǎn)就有了絕對的保證，從而對泄漏監測系統產(chǎn)生過(guò)分的依賴(lài)。另一種是由于管道泄漏監測系統存在誤報和漏報現象，導致對管道泄漏監測系統不信任。上述兩種認識都存在誤區，即把管道泄漏監測系統定位報警和實(shí)際管道泄漏看成是一對一的關(guān)系，只要管道發(fā)生泄漏，泄漏監測系統就必須報警；只要泄漏監測系統有報警提示，就一定是管道發(fā)生了泄漏，而管道泄漏監測系統的泄漏診斷是以工藝計算為基礎的，存在一定的誤差，加之現場(chǎng)信號存在各種干擾，這就使泄漏監測系統數據只能是一個(gè)近似的判斷，很難作到管道泄漏監測系統報警和實(shí)際發(fā)生泄漏完全對應。

2 與管道工藝操作參數的關(guān)系

目前國內大多數點(diǎn)類(lèi)型的管道泄漏監測 系統是以壓力波作為管道泄漏診斷與漏點(diǎn)定位的主要依據，管道發(fā)生泄漏時(shí)漏點(diǎn)上下游的壓力均會(huì )下降，通過(guò)識別壓力下降的“拐點(diǎn)”來(lái)確定。同時(shí)流量也是管道泄漏診斷與漏點(diǎn)定位的有效參量，管道發(fā)生泄漏時(shí)管道上游流量會(huì )增大、下游流量會(huì )減少，以此診斷管道是否發(fā)生了泄漏。

但管道正常運行過(guò)程中，運行調度人員通過(guò)對管道上各站內的工藝設備進(jìn)行控制操作，例如啟停泵、開(kāi)關(guān)閥、改變流程、分輸或注入等，以使管道壓力、流量等參數達到工藝生產(chǎn)的預期值，保持管道安全生產(chǎn)平穩運行。即無(wú)論是在管道發(fā)生泄漏還是管道正常運行時(shí)，通過(guò)工藝操作對管道上的壓力、流量等參數進(jìn)行調節是一種持續發(fā)生的常態(tài)。要使管道泄漏監測系統準確可靠，必須大量排除誤報。為此需要綜合考慮各種工藝操作，對壓力突然下降、流量突然變化等的原因進(jìn)行綜合的分析判斷，確定是什么原因導致參數的變化，是工藝的正常操作還是管道泄漏，因此必須將工藝操作參數納入泄漏診斷中進(jìn)行綜合的分析判斷。

3 系統數據來(lái)源

將各種工藝參數納入泄漏監測系統進(jìn)行綜合分析，能使泄漏診斷及漏點(diǎn)定位更為準確。要想將各種工藝運行參數讀取到泄漏監測系統有兩種方式，第一種方式是利用SCADA系統的數據，因其涵蓋了泄漏監測系統、泄漏診斷與漏點(diǎn)定位所需的所有數據。第二種方式是由獨立的泄漏監測系統數據采集設備，將工藝設備的狀態(tài)和參數，通過(guò)電纜從現場(chǎng)設備接入數據采集端口。針對第二種方式有兩種實(shí)施方法，一種是單獨敷設電纜，直接從設備端采集信號。這需要現場(chǎng)設備有兩個(gè)以上輸出端口，一個(gè)端口為SCADA系統所用，另一個(gè)端口為泄漏監測系統所用。如果沒(méi)有兩個(gè)端口則需要單獨增加一個(gè)檢測儀表（如壓力信號），這種方法實(shí)施的工作量大、難度大、費用高、對現場(chǎng)設備的要求高。另一種方法是從站控系統機柜分、轉接信號進(jìn)入泄漏監測系統數據采集設備，這種方法實(shí)施難度大，對施工技術(shù)手段和維護能力要求高，而且會(huì )導致站控系統和泄漏監測系統相互影響，其中一個(gè)系統出現故障會(huì )導致SCADA系統同時(shí)不能正常工作，嚴重影響安全生產(chǎn)。

綜上所述，要想將SCADA系統的各種工藝參數納入泄漏監測系統，進(jìn)行綜合分析判斷，泄漏監測系統的數據只能來(lái)源于SCADA系統。利用SCADA系統為管道泄漏監測系統采集數據雖然是個(gè)很好的方案，但也存在一些技術(shù)上的難題，比如SCADA系統的采樣周期較管道泄漏監測系統要求的采樣周期慢，直接從SCADA系統中讀取數據，不能滿(mǎn)足管道泄漏監測系統的要求，因此需要運用一些相關(guān)的技術(shù)，對SCADA系統的數據進(jìn)行處理后方能為管道泄漏監測系統使用。另外管道泄漏監測系統從SCADA系統中讀數，要保證不能影響原SCADA系統的正常運行，否則將失去意義。

4 系統使用與維護

泄漏監測系統使用和維護能力直接影響系統的應用效果。因此，應由專(zhuān)業(yè)人員或經(jīng)過(guò)培訓達到專(zhuān)業(yè)水準的人員進(jìn)行使用與維護。專(zhuān)業(yè)使用人員的主要工作內容包括，針對各種工藝狀況對壓力、流量數據進(jìn)行實(shí)時(shí)的在線(xiàn)分析，排除各種工藝正常操作引起的誤報，最終確定管道泄漏及漏點(diǎn)位置，保證泄漏監測系統有效的應用。維護內容包括對數據采集平臺進(jìn)行專(zhuān)業(yè)的維護，保證將符合泄漏診斷與漏點(diǎn)定位要求的有效數據，實(shí)時(shí)地傳輸給數據處理平臺；另一個(gè)是通過(guò)對泄漏監測系統運行中多種工藝狀況進(jìn)行在線(xiàn)分析，實(shí)時(shí)的調整泄漏監測系統的相關(guān)參數設 定，以便適應隨時(shí)變化的工況，并積累使用經(jīng)驗。

鑒于泄漏監測系統的專(zhuān)業(yè)性和重要性，泄漏監測系統使用與維護人員必須是集工藝運行、設備操作、自動(dòng)化技術(shù)、泄漏監測技術(shù)于一體的綜合型人員，且需要對泄漏監測系統進(jìn)行全天候的監控與維護。

5 與自動(dòng)化系統統籌兼顧

作為為工藝安全運行服務(wù)的自動(dòng)化系統，需要實(shí)時(shí)的調整管道運行的相關(guān)參數，當管道運行參數趨于變化狀態(tài)時(shí)，自動(dòng)化系統會(huì )快速的通過(guò)閥門(mén)的開(kāi)關(guān)調節、泵的轉速調節等相關(guān)操作調整管道參數使其趨于穩定。

管道發(fā)生泄漏后也將破壞工藝安全運行的原有穩定狀態(tài)，自動(dòng)化系統同樣會(huì )快速進(jìn)行相關(guān)的調節，使管道泄漏造成的壓力變化、流量變化等快速恢復到原始狀態(tài)，而這種調節恰恰是管道泄漏監測系統所不希望的。管道泄漏監測系統主要是捕捉管道泄漏時(shí)壓力和流量突變的波形，經(jīng)自動(dòng)化系統調節后，管道泄漏監測系統將很難捕捉這種管道泄漏的波形，從而容易產(chǎn)生漏報。這就形成了一對矛盾體，如何既能保證工藝安全運行保護系統正常運行，又能不影響管道泄漏監測系統對管道泄漏各參數波形的識別，如何兼顧矛盾的兩個(gè)方面，需要深入研究與思考，進(jìn)行統一考慮、綜合部署。

6 開(kāi)發(fā)獨立的數據采集平臺

數據采集平臺與泄漏診斷及漏點(diǎn)定位平臺是管道泄漏監測系統不可缺少的組成部分。數據采集平臺的主要功能是從現場(chǎng)采集符合管道泄漏監測系統要求的數據，并傳輸到泄漏診斷及漏點(diǎn)定位平臺，然后運用泄漏診斷及漏點(diǎn)定位的相關(guān)原理及方法，進(jìn)行泄漏診斷及漏點(diǎn)定位，并最終進(jìn)行報警提示。

現在業(yè)界的泄漏監測系統，均由同一個(gè)生產(chǎn)商完成數據采集與泄漏診斷及漏點(diǎn)定位功能。這就要求研發(fā)人員要精通數據采集、數據通訊、輸油管道工藝/水利計算、自動(dòng)化技術(shù)等，這種近乎苛刻的要求必然會(huì )限制研發(fā)工作的進(jìn)展，影響泄漏監測系統的根本性的突破。另外局限于泄漏監測系統數據采集平臺的技術(shù)現狀，各管道只能單獨設立泄漏監測系統，一個(gè)數據采集平臺只能為一個(gè)泄漏監測系統的泄漏診斷及漏點(diǎn)定位平臺服務(wù)，不便于維護，更不利于集中監管時(shí)的相互融合。為此，很有必要將泄漏監測系統的數據采集平臺與泄漏診斷及漏點(diǎn)定位平臺獨立開(kāi)來(lái)，分別進(jìn)行研究。這樣能使兩方面的專(zhuān)家將各自的優(yōu)勢更充分的發(fā)揮出來(lái)，提高工作效率及質(zhì)量，提升泄漏監測系統的研發(fā)水平。

目前中石油管道局正在研發(fā)一套基于當今SCADA系統的、獨立的、通用的、開(kāi)放的、泄漏監測系統數據采集平臺。該數據采集平臺采用通用規約，與泄漏診斷及漏點(diǎn)定位平臺進(jìn)行清晰的界面劃分，可為其他廠(chǎng)家的泄漏監測系統提供測漏理想數據，并可實(shí)現對多條管道的數據進(jìn)行專(zhuān)業(yè)性的集中管理與服務(wù)，便于維護和集中監管時(shí)的相互融合。該系統預計2015年9月份即可投入市場(chǎng)。◢

作者簡(jiǎn)介：陳利芳， 1982年生，2005年畢業(yè)于沈陽(yáng)工程學(xué)院工業(yè)電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，現主要從事管道自動(dòng)化與泄漏監測技術(shù)研究與管理工作。

2014年第6期（總第19期）