油氣管道光纖監(jiān)控技術發(fā)展現(xiàn)狀

  摘自《油氣管道監(jiān)測技術發(fā)展現(xiàn)狀》,作者中國電子科技集團公司第三十四研究所,李蘇。

  移動通信網——油氣管道狀態(tài)監(jiān)測是其安全運行的重要保障,目前國際上發(fā)展了包括非光纖型和基于光纖的多種監(jiān)測技術,分為視頻監(jiān)控、基于電的聲學傳感、水聽器技術、浮球、光纖傳感等類型。其中光纖傳感方法以其隱蔽性、經濟性和安全性而具有獨特的優(yōu)勢,具有較好的推廣應用前景。

  石油和天然氣輸運與國民經濟和人民生活息息相關,管道輸送相比道路運輸具有安全、便捷、經濟的特點,但管道可能由于外部擾動、腐蝕、管材和施工質量等原因發(fā)生失效事故,威脅國家經濟和人民生命財產安全。盡管在設計和施工方面,當前我國與國際水平基本相當,在管理方面,我國也開展的大量工作,但與發(fā)達國家相比,油氣管道的安全性仍有一定差距。有數(shù)據(jù)顯示,我國油氣管道事故率平均為 3 次/(1 000 km·年),遠高于美國的 0.5 次/(1 000 km·年)和歐洲的 0.26 次/(1 000 km·年)。據(jù)統(tǒng)計,我國油氣管道事故,多為人為因素所致,近些年來,第三方破壞對我國油氣管道事故的"貢獻率"高達 40%,隨后依次是腐蝕、管材質量、施工質量和突發(fā)性自然災害。為保障油氣管道輸運安全,需要對管道實施監(jiān)控,當管道發(fā)生泄漏和有外力實施破壞行為時能夠及時告警和預警。以下對當前較新或有代表性的管道監(jiān)測技術進行評述。

  1 光纖監(jiān)控方法

  1.1 Secure Pipe 產品性能及應用案例

  澳大利亞 FFT(Future Fiber Technology)公司的管道入侵探測產品 Secure Pipe 是基于 MZ 干涉儀技術,利用敷設在管道上方的光纜作為傳感器,探測和定位入侵,最大傳感距離 40 km。系統(tǒng)需要利用光纜中的三根光纖,其中兩根為傳感光纖,一根為引導光纖;也可利用現(xiàn)有光纜中的空閑光纖。FFT 的 CAMS(中央告警監(jiān)控系統(tǒng))所管理的探測系統(tǒng)數(shù)量不限,使用圖形界面、電子郵件或短消息提供告警。CAMS的 GUI(圖形用戶界面)屏幕可以基于衛(wèi)星照片、地圖或 CAD 圖像。

  2003 年,NYSEARCH(美國天然氣研發(fā)與演示組織)在新澤西沿一段 40 km 高壓天然氣管道布設了FFT Secure Pipe 監(jiān)測系統(tǒng),當不被許可的車輛或活動離管道太近時,其為運營者提供足夠的預警。要求系統(tǒng)在管道附近的道路交叉、鐵路線、居民區(qū)和商業(yè)區(qū)不發(fā)生誤報警。在布設后的兩年多時間里,管道沿線經歷了多種類型挖掘設備的多次作業(yè),系統(tǒng)沒有因這些挖掘設備作業(yè)而產生誤報警。但是,系統(tǒng)的敏感度較高,以至于許多報警源自管道巡視和其他駛過光纜的車輛。根據(jù) NYSEARCH 的技術總結報告(表 1),Secure Pipe 的定位精度優(yōu)于產品說明,在小于 10 m 范圍內,產品探測有效性與土壤類型相關,在軟質土壤中探測有效率只有 30%~60%。

表 1 Secure Pipe 對管道沿線不同類型挖掘設備作業(yè)的監(jiān)測結果


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