繆宏

北京百世通管道科技有限公司

今年7月以來(lái)，貴州、吉林接連發(fā)生了兩起管道爆炸事故，再次提醒我們管道安全管理問(wèn)題形勢嚴峻，必須盡快加強管道狀態(tài)實(shí)時(shí)監測系統的建設，切實(shí)做到防患于未然。

1  影響管道安全的因素無(wú)所不在

按照管道完整性管理的理論，管道規劃、設計、施工、運維以及外部環(huán)境都存在影響安全的因素。

（1）自然災害：地震帶、地質(zhì)沉降、山體滑坡、暴雨沖刷、塌方。

（2）管道自身缺陷：老化、腐蝕、穿孔、磨損、焊縫開(kāi)裂。管道老化，帶病運行。

（3）設計和施工原因：執行標準低，偷工減料，缺乏質(zhì)量監管。

（4）非法施工、占壓管道、打孔偷盜等事件。

2  管道安全管理存在諸多短板

（1）條件的限制

管線(xiàn)距離長(cháng)，部分閥室、場(chǎng)站和管道沿線(xiàn)沒(méi)有電源，無(wú)法大量使用傳統的電傳感器；即使可以供電，海量的電源線(xiàn)、數據線(xiàn)、傳感器、解調儀等設備的成本，安裝、數據采集和處理都不是容易解決的問(wèn)題。

（2）技術(shù)的制約

多數管道企業(yè)對場(chǎng)站、閥室等關(guān)鍵節點(diǎn)的流量、溫度、壓力、氣體濃度等實(shí)施了在線(xiàn)監測。但缺乏監測管道自身實(shí)時(shí)狀態(tài)的技術(shù)手段。傳統人工巡檢和無(wú)人機巡檢各有局限性；部分管線(xiàn)采用定期通智能球方式，檢測指標有限且沒(méi)有實(shí)時(shí)性；或者采用負壓波法測漏，因管徑、輸送介質(zhì)不同等因素，監測效果難以滿(mǎn)足要求。

（3）認識的局限

青島“11.22”事故發(fā)生后，企業(yè)對管道安全的投入不可謂不大。但還是沿襲了重地上不重視地下、重面子不重視里子的建設投資習慣，建了很多高大上的管道完整性管理平臺，熱衷于大數據、云計算建設，卻不愿意花錢(qián)建設采集管道實(shí)時(shí)運行狀態(tài)數據的監測系統。沒(méi)有傳感器采集數據，管道狀態(tài)實(shí)時(shí)數據從何而來(lái)，使完整性管理平臺缺少數據支撐。目前管道實(shí)時(shí)監測技術(shù)發(fā)展日新月異，但很多單位還在大搞管道完整性數據分析模型。

（4）體制的缺陷

根據管道運營(yíng)現有體制，通信調度和管道安全分屬不同的部門(mén)管理，但安全管理離不開(kāi)數字化、信息化，管道運行狀態(tài)的數據采集和信號傳輸也離不開(kāi)通信。部門(mén)之間相互扯皮踢球的現象時(shí)有發(fā)生。從管道安全大局出發(fā)，相關(guān)部門(mén)的職能需要有機整合。

據了解，國內在線(xiàn)運行的超過(guò)12萬(wàn)km長(cháng)輸油氣管線(xiàn)，有效實(shí)時(shí)掌控管道自身安全狀態(tài)的監測預警系統幾乎空白，事故隱患不能及時(shí)發(fā)現，影響了管道完整性管理實(shí)施效果。

3  加快光纖傳感技術(shù)研究應用

目前，光纖傳感技術(shù)的發(fā)展一日千里。

（1）基于光纖拉曼散射原理（Stokes光信號對溫度不敏感，Anti-Stokes光信號的強度對溫度敏感）的光纖測溫技術(shù)，已經(jīng)成功用于分布式連續監測長(cháng)距離的溫度場(chǎng)分布，沿著(zhù)管道敷設溫度傳感光纖，就可以監測管道泄漏和爆管。

（2）基于光纖OTDR原理開(kāi)發(fā)出來(lái)的光纖振動(dòng)探測器，可以用來(lái)監測管道第三方開(kāi)挖破壞、打孔盜油盜氣等。

（3）基于光纖布里淵散射原理開(kāi)發(fā)的分布式光纖應變監測預警系統，可用于監測管道沿途的地質(zhì)沉降、山體滑坡等地質(zhì)災害。

以上三種技術(shù)都可以對異常報警事件實(shí)施精確定位（光在光纖中的傳播速度為20×104km/s）。光纖傳感系統具有獨特優(yōu)勢。

安全優(yōu)勢：傳感用的光纖，由高純度二氧化硅制成。光纖集傳感與傳輸功能于一身�？朔�了管道沿途沒(méi)有電源的困難，同時(shí)滿(mǎn)足油氣生產(chǎn)、儲運環(huán)境的防爆要求。

技術(shù)優(yōu)勢：光纖傳輸速率高，帶寬大，損耗低，滿(mǎn)足了管道需要實(shí)現長(cháng)距離連續分布式實(shí)時(shí)在線(xiàn)高精度監測的要求；光纖傳感精度高，不但能實(shí)時(shí)監測管道的實(shí)時(shí)溫度、振動(dòng)、應變等數據，還能判斷溫度、振動(dòng)、應變等異常事件發(fā)展的趨勢，在各種自然、人為破壞事件發(fā)生之初，就能及時(shí)被發(fā)現并精確定位，以便第一時(shí)間采取應急預案。如果有人打孔盜油，也許孔還沒(méi)有打好，安保人員就已趕到現場(chǎng)，抓個(gè)正著(zhù)。

成本優(yōu)勢：分布式光纖傳感技術(shù)，一根光纖就能替代成千上萬(wàn)的傳統點(diǎn)式傳感器，監測距離越長(cháng)，性?xún)r(jià)比越高。

施工優(yōu)勢：光纖光纜纖細柔軟，體積小，重量輕，施工方便快捷；解調儀在既有場(chǎng)站、閥室內安裝；

⑤維護優(yōu)勢：按照國家標準，光纜的使用壽命≥25年。通信光纜只要不被外力損壞，終身免維護。即使被損壞，光纖熔接也很簡(jiǎn)單、方便。

近年來(lái)，西氣東輸管線(xiàn)將光纖振動(dòng)監測系統用于場(chǎng)站閥室的周界安防（圖 1）；勝利油田海洋采油廠(chǎng)海-陸原油管道采用分布式光纖管道泄漏監測系統監測泄漏（圖 2）；深圳某電廠(chǎng)采用分布式光纖測溫系統監測熱力管道的泄漏和保溫效能；深圳水務(wù)集團采用分布式光纖測振、測應變系統監測大型引水管道的泄漏、爆管（圖 3）；上海電力公司采用分布式光纖測振系統監測埋地高壓電纜的防開(kāi)挖破壞監測等。

圖 1  勝利油田管道開(kāi)挖破壞監測

圖 2  青東五海海管泄漏監測

圖 3  深圳北部水源管道泄漏爆管監測

4  幾點(diǎn)建議

（1）建議國家主管部門(mén)聯(lián)合行業(yè)協(xié)會(huì )和相關(guān)科研、生產(chǎn)、用戶(hù)單位，制定一套科學(xué)、先進(jìn)、安全、可靠的管道運行狀態(tài)實(shí)時(shí)監測和預警行業(yè)規范。

（2）建議管道運營(yíng)主管部門(mén)打破現有招投標體系的制約，不拘一格，把各種管道安全監測預警產(chǎn)品放到同一平臺，同臺競技，優(yōu)勝劣汰。只有形成公平、科學(xué)、先進(jìn)的競爭機制，才能真正找到滿(mǎn)足管道安全監測預警的新技術(shù)、新產(chǎn)品，并促進(jìn)管道安全監測預警技術(shù)不斷進(jìn)步。

作者：繆宏，男，1967年生，現任北京百世通管道科技有限公司董事長(cháng)，主要從事油氣行業(yè)管道監測預警和光纖傳感技術(shù)相關(guān)的工作。

《管道保護》2017年第5期（總第36期）