鄭瑞

遼寧盛永鑫自動(dòng)化工程有限公司

摘要：針對油氣管道因第三方損壞、打孔盜油盜氣、陰極保護失效等造成的傷害，介紹了智能化在線(xiàn)監測預警系統的技術(shù)特點(diǎn)，探討其實(shí)時(shí)報警和定位效果。經(jīng)在某次高壓管網(wǎng)安裝應用，并進(jìn)行“破壞性”監測驗收，結果表明，系統可監測并預警第三方活動(dòng)等因素對管道的潛在威脅，為同行提供有益參考。

關(guān)鍵詞：油氣管網(wǎng)；預警系統；第三方損壞；陰極保護

油氣管道由于第三方施工、打孔盜油盜氣、管道腐蝕、電流干擾等造成的傷害日益嚴重，如何利用新方法新技術(shù)，在管網(wǎng)泄漏之前對潛在風(fēng)險進(jìn)行準確定位及預警，采取有效措施保護管道安全就十分必要。據統計，我國油氣管道事故率平均為3次/1000 km·a，遠高于美國、歐洲的0.5次/1000 km·a和0.25次/1000 km·a，管道安全預警形勢更為緊迫。

1  管道外部危害因素

（1）第三方施工作業(yè)。如2017年7月4日，吉林松原市道路改造過(guò)程中，在實(shí)施旋噴樁基坑支護施工時(shí)發(fā)生燃氣管網(wǎng)嚴重泄漏事故，共造成 7人死亡，85人受傷，直接經(jīng)濟損失4419萬(wàn)元，給人民生命財產(chǎn)造成巨大損失。如今，國內城鎮建設發(fā)展較快，不少油氣管網(wǎng)隨著(zhù)城鎮面積的不斷擴大已處于城鎮中心地帶，面臨著(zhù)較大的第三方施工損壞風(fēng)險。

（2）打孔盜油盜氣行為。不法分子受利益驅使，瘋狂偷盜油氣，給管網(wǎng)輸送帶來(lái)巨大的安全風(fēng)險和經(jīng)濟損失。如“蘭成渝輸油管道”曾發(fā)生最大的一起成品油打孔盜油事件，導致大量油氣泄漏，迫使寶成鐵路停運達7小時(shí)，蘭成渝管道停輸14小時(shí)，附近的108國道關(guān)閉10小時(shí)，直接經(jīng)濟損失高達數百萬(wàn)元。

（3）陰極保護潛在威脅。陰極保護技術(shù)是防止或抑制管道腐蝕、延長(cháng)管道壽命的重要方法和手段。如山東濟南濟青高速公路華山出口以西2 km道路北側中石化濟南天然氣管道爆燃事故，原因是陰極保護過(guò)保護電位在﹣1.7 V，管道表面析氫，致使高強度鋼氫脆，在管道劃傷處開(kāi)裂，造成天然氣泄漏，引發(fā)爆燃。陰極保護失效是管道安全潛在威脅因素。

2  安全預警系統應用

（1）應用流程。以第三方活動(dòng)或施工作業(yè)為例，在管道上方安裝智能數據信息采集站，采集管道周邊土壤振動(dòng)數據與陰保數據，現場(chǎng)通過(guò)GPS遠程客戶(hù)端傳輸到人工智能平臺進(jìn)行集成與分析、過(guò)濾與篩選，將篩選數據與數據庫數據進(jìn)行識別對比，出現異常發(fā)出預警提示。系統軟件平臺實(shí)時(shí)在線(xiàn)監測數據還包括金屬管道的電流、電位、腐蝕數據，與已設定的數值進(jìn)行對比，對異常信息提示預警與定位。詳見(jiàn)圖 1。

圖 1 監測預警系統應用流程及功能

（2）設備安裝。地上檢測設備安裝間距為1000 m左右（圖 2設備1與設備2水平間距）， 智能數據信息采集站（圖 2設備1）埋設深度距地面不少于1 m，采集站樁底用水泥固定，地埋振波采集設備距地面0.35 m～0.45 m，采集站外觀(guān)選用防腐、防水、防爆的標識性警示牌等（圖 2下圖為采集站設計圖與智能采集設備站示意）。

圖 2 設備安裝平面圖與智能采集站設計圖

（3）預警功能。系統造價(jià)低，新舊管網(wǎng)無(wú)需大面積挖掘均可安裝，每公里安裝一個(gè)點(diǎn)位，監測距離無(wú)限制。無(wú)論有無(wú)施工作業(yè)，信息采集站持續進(jìn)行工作，安裝后正常展示界面，現場(chǎng)安裝的信息采集站主要采集第三方信息與陰保數據。當發(fā)生第三方活動(dòng)或施工作業(yè)時(shí)，信息采集站檢測到管道上方與管道本體自身的異常信息，現場(chǎng)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)遠傳技術(shù)傳送到智能平臺。平臺接收到不同數據信息后進(jìn)行識別，篩選后反饋到平臺。圖 3紅色方框曲線(xiàn)臨時(shí)出現峰谷值變化后恢復正常黑色方框直線(xiàn)段顯示，表明此時(shí)有移動(dòng)物體通過(guò)管網(wǎng)上方或安全范圍內。若監控平臺顯示圖 3紅色方框持續性峰谷值曲線(xiàn)變化時(shí)，表明此時(shí)管網(wǎng)存在潛在威脅隱患，同時(shí)人工智能系統據此及時(shí)報警，并實(shí)時(shí)定位。

圖 3 機械移動(dòng)物體通過(guò)

信息采集站還兼有管網(wǎng)陰極保護在線(xiàn)監測功能，其與人工陰保檢測結果對比見(jiàn)圖 4。當自然環(huán)境、電力高壓線(xiàn)、電氣化鐵路等設施對金屬管道造成干擾后，管網(wǎng)陰保電勢降低，智能監測平臺數據會(huì )出現明顯的曲線(xiàn)變化，表明該段存在安全隱患，采集站會(huì )定點(diǎn)報警。

圖 4 人工檢測與遠傳監測對比圖

3  驗收結果

安全預警系統安裝在現役DN300 mm次高壓管網(wǎng)周邊綠化帶內，安裝間距為900 m左右。調試運行后，選取不同點(diǎn)位進(jìn)行管道“破壞性”監測驗收，選不同地理位置進(jìn)行移動(dòng)機械“破壞性”挖掘監測驗收4次，選23處間斷進(jìn)行挖掘與臨時(shí)通過(guò)監測驗收。結果表明，系統每200 ms采集一次管網(wǎng)數據，每60 s將數據上傳至云平臺，可實(shí)現全天24 h不間斷監控，系統誤報率有效控制在低于8%，可監測第三方施工作業(yè)、盜油盜氣、環(huán)境因素對管道造成的潛在威脅，顯示施工作業(yè)活動(dòng)范圍預警提示，可滿(mǎn)足管網(wǎng)監控需求。

4  結語(yǔ)

油氣管道安全預警系統在管道受到第三方損壞或陰極保護威脅時(shí)發(fā)出預警信息，并準確定位，大大提升管道企業(yè)安全管理水平，以保障管道安全運行。目前，系統包含第三方施工挖掘破壞預警、管網(wǎng)模擬仿真技術(shù)、智能陰保遠程監測等，能實(shí)現“一張網(wǎng)”管理系統平臺全天候在線(xiàn)監測。未來(lái)，將實(shí)現透明化管理模式，達到預警監控、在線(xiàn)報警、風(fēng)險預測、自檢自改自報、全過(guò)程記錄和評價(jià)，實(shí)現動(dòng)態(tài)分析、實(shí)時(shí)掌控和防止漏報。

作者簡(jiǎn)介：鄭瑞，高級工程師，遼寧盛永鑫自動(dòng)化工程有限公司總經(jīng)理，曾從事管道管理工作近10年，目前從事管道安全監管技術(shù)、管道完整性管理和管網(wǎng)模擬仿真技術(shù)研究工作。聯(lián)系方式：15201515551， LNSYX705@163.com。