繆宏

北京百世通管道科技有限公司

有人認為，油氣管道從規劃、設計、安裝、到運營(yíng)，每個(gè)階段都是嚴格按照標準執行的，不大會(huì )出問(wèn)題。但是我國西南某管線(xiàn)，在一年時(shí)間里，同一區域連續兩次發(fā)生燃爆事故，說(shuō)明管道安全管理確實(shí)存在重大問(wèn)題，需要深刻反省。

1 山地管道安全管理要從實(shí)際出發(fā)

西南山地管道途經(jīng)崇山峻嶺，溝壑縱橫，環(huán)境氣候條件復雜，雨水充沛。地質(zhì)沉降、山體滑坡、暴雨沖刷、塌方等嚴重威脅管道安全，要將防范地質(zhì)災害破壞作為山地管道安全管理的重中之重。

改進(jìn)完善設計標準。在管材的選擇上，降低鋼管的含碳量，提高管道的壁厚，增加鋼管的柔性，以確保在設計的形變范圍內管道不開(kāi)裂、不折斷。如西南地區地質(zhì)不穩，特別是汶川地震以后，地質(zhì)構造情況已經(jīng)發(fā)生了巨大的變化。所以規劃管道路由時(shí)要加強勘查，設計時(shí)管道安全系數要提高，要按照實(shí)際情況考慮管道壽命周期內地質(zhì)災害概率。

嚴把管材生產(chǎn)運輸關(guān)。鋼管從生產(chǎn)到安裝現場(chǎng)，中間過(guò)程的質(zhì)量控制很重要，鋼管生產(chǎn)質(zhì)量如果參差不齊，不合格的鋼管被采用，運輸環(huán)節對管體和防腐層造成損壞，必將會(huì )導致管道發(fā)生失效事故。

科學(xué)施工非常關(guān)鍵。在西南山區地質(zhì)環(huán)境條件下，長(cháng)輸管線(xiàn)應按照S形走向敷設，避免長(cháng)距離管線(xiàn)應力集中；管線(xiàn)和大型定向鉆兩端的管道連接時(shí)，要設計過(guò)渡管段吸收應力，避免熱膨脹、應力集中導致接頭被頂壞、開(kāi)焊。管道該加固的地方要加固，防止被河水或者山洪沖蝕導致管道架空、裸露；該柔性安裝的地方要在管溝里鋪墊回填沙子，以便發(fā)生小幅度的地質(zhì)形變時(shí)管道在管溝里能夠自由調整位置，避免發(fā)生管道受力焊縫開(kāi)裂之類(lèi)的安全事故。

做好山地管道應急預案。安全才是最大的效益。企業(yè)要擺正安全和效益的關(guān)系，保證安全投入，在管道上下游增加截止閥、排空閥等安全裝置，以備不時(shí)之需。在管道經(jīng)過(guò)水系的關(guān)鍵位置預備攔油毛氈等物資，做好事故環(huán)保應急預案。

2 提升山地管道安全水平的技術(shù)路徑

管道安全監測包括以下三方面：一是管道自身的腐蝕穿孔泄漏、爆管；二是開(kāi)挖、人為破壞（打孔偷盜）等第三方行為；三是地質(zhì)災害（地震、地質(zhì)沉降、山體滑坡、泥石流等）。

長(cháng)期以來(lái)，由于受技術(shù)條件的制約，管道外部安全監測主要靠人工巡檢。但是，山地不比平原，讓工人常年累月不分春夏秋冬跋山涉水，非常危險。一旦管道發(fā)生事故，必將巡檢人員置于危險之中，而且人工巡檢不能實(shí)現時(shí)間與空間維度上的無(wú)盲區巡檢。目前一些管道采用了負壓波技術(shù)，但事實(shí)證明該技術(shù)未能給發(fā)生事故的管線(xiàn)提供預警，因此需要尋找更適合的新技術(shù)。

（1）準分布式管道泄漏爆管監測預警技術(shù)

安全監測的重點(diǎn)是在線(xiàn)運行、且超設計壽命周期運行的老舊管道。一條幾百上千公里的管線(xiàn)，可能只需要針對高后果區或者局部存在安全隱患的區域實(shí)施安全監測。源自軍工技術(shù)的準分布式光纖聲傳感技術(shù)在這種情況下具有先天優(yōu)勢，只需按照合適的間距 （幾百到幾千米）在管道沿線(xiàn)挖坑黏貼安裝傳感器（無(wú)需動(dòng)火、開(kāi)焊），如果沿途有通信光纜，可用富余的光纖連接傳感器，也可通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )把采集到的信號上傳至監控中心。無(wú)須沿著(zhù)管道全線(xiàn)開(kāi)挖敷設光纜，工程施工量較小、工期短，組網(wǎng)靈活方便，綜合性?xún)r(jià)比高。準分布式光纖聲傳感系統結構見(jiàn)圖 1。

傳感器負責對管道泄漏產(chǎn)生的聲信號進(jìn)行收集，上傳至信號預處理系統，由于管道泄漏產(chǎn)生的聲信號頻率低、聲源級小，傳感器一般采用相位干涉型光纖傳感器，該類(lèi)型傳感器探測靈敏度高、抗電磁干擾、耐腐蝕可靠性強，同時(shí)采用全光結構，針對易燃易爆物質(zhì)的輸送監測無(wú)安全隱患，便于大規�？辗趾筒ǚ质褂�，一套主機可監測100 km管道。

（2）管道第三方行為監測預警技術(shù)

光纖集傳感和傳輸功能于一身，解決了長(cháng)輸油氣管道開(kāi)挖、人為破壞（打孔偷盜）等第三方行為實(shí)時(shí)在線(xiàn)監測的難題。但是早期建設的管道沿途沒(méi)有敷設傳感光纜，甚至連通信光纜都沒(méi)有，即便敷設了通信光纜，光纜的纖芯數較少，而且多年下來(lái)光纖的損耗較高，就算有光纖可用，也因通信光纜離管道較遠，僅能監測第三方行為，不適合監測管道泄漏。因此，多數情況下分布式光纖傳感技術(shù)適用于新建管道的泄漏監測（圖 2）。

（3）分布式管道地質(zhì)災害監測技術(shù)

基于布里淵原理的分布式光纖應變監測技術(shù)，近兩年有了長(cháng)足的發(fā)展，實(shí)際工程測量精度≤5με。BOTDA采用布里淵光時(shí)域分析技術(shù)，系統連接兩根遠端環(huán)接的單模光纖作為分布式傳感器，實(shí)現對被監測對象的應變/溫度信號實(shí)時(shí)采集和分析處理。在BOTDA傳感系統中，配備了一個(gè)用于測量分布式應變和溫度的電光調制器。該技術(shù)基于布里淵散射原理（SBS），利用了光纖中的布里淵散射光頻率變化量（頻移量）與光纖軸向應變或環(huán)境溫度之間的線(xiàn)性關(guān)系來(lái)實(shí)現傳感（圖 3）。

分布式光纖應變監測技術(shù)可以實(shí)現長(cháng)距離大范圍的地質(zhì)災害監測預警，克服了傳統點(diǎn)式傳感器存在的布點(diǎn)少了會(huì )漏掉信號、布點(diǎn)多了成本太高、傳感器安裝困難、現場(chǎng)需要供電、維護困難等問(wèn)題，在地質(zhì)災害、橋梁隧道等監測預警方面有著(zhù)廣泛的應用。

3 結語(yǔ)

在實(shí)際工程中，應根據管線(xiàn)不同地理環(huán)境、不同安全等級要求，采用以上一種或幾種技術(shù)，有針對性的實(shí)施實(shí)時(shí)分布式安全監測和預警，真正讓管線(xiàn)智能化，提升山地管線(xiàn)的安全管理水平，提高企業(yè)經(jīng)濟效益的同時(shí)，保障員工和周?chē)�群眾的生命財產(chǎn)安全，增強企業(yè)凝聚力，創(chuàng )造更好的社會(huì )效益。

作者：繆宏，現任北京百世通管道科技有限公司董事長(cháng)，從事光通信行業(yè)25年，從事光傳感行業(yè)7年。