油氣管道安全監(jiān)測(cè)技術(shù)分析

馬振軍

摘要：我國(guó)油氣管道建設(shè)進(jìn)入高峰期，中國(guó)地下正埋藏著長(zhǎng)達(dá)10萬(wàn)多公里的油氣管道，可以環(huán)繞地球兩周，單條油氣管道在地下穿越距離高達(dá)幾千公里，如何保證油氣管道的安全運(yùn)行問題越發(fā)嚴(yán)峻。文章首先簡(jiǎn)要介紹了油氣管道安全現(xiàn)狀，其次介紹了光纖傳感技術(shù)的特點(diǎn)，最后重點(diǎn)分析了光纖傳感技術(shù)在監(jiān)測(cè)油氣管道安全方面的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：油氣管道；安全監(jiān)測(cè)；光纖傳感

中圖分類號(hào)：TE973 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）14-0049-02

我國(guó)的能源來(lái)源分布比較集中，而能源消耗卻比較分散，從運(yùn)輸成本和安全性上對(duì)比分析，能源運(yùn)輸方式首選油氣管道。油氣管道被比喻為“地下長(zhǎng)城”，隨著我國(guó)能源需求量的增加，在未來(lái)幾年內(nèi)，我國(guó)的“地下長(zhǎng)城”主干線、支線增加的長(zhǎng)度將可能再繞地球一到兩周。每條油氣管道都有幾十萬(wàn)個(gè)管道焊口，如果任何一道焊口在環(huán)境敏感區(qū)或者人口稠密區(qū)出現(xiàn)泄露，就會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，會(huì)使管道上下游用戶“斷氣”，甚至造成人員傷亡事故。比如：2007年，沙特一條天然氣管道發(fā)生泄漏并引發(fā)特大火災(zāi)，造成至少28人死亡。

1 油氣管道安全現(xiàn)狀

影響油氣管道安全的因素有很多，如：管道腐蝕、自然災(zāi)害以及人為破壞等，油氣管道日常承載的輸送量大、壓力負(fù)荷高，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，管道焊縫只要存在絲毫問題，后果將不堪設(shè)想。尤其是大慶至撫順、撫順至鞍山等油氣管道是20世紀(jì)70年代建設(shè)投產(chǎn)的管道，運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，輸油量大，焊縫缺陷以及管道腐蝕老化，加之沿線的打孔盜油等行為，存在安全隱患較多，加大了泄漏風(fēng)險(xiǎn)。目前，新建的長(zhǎng)距離油氣管道，大多具有施工地質(zhì)條件惡劣、管線施工難度大、自然環(huán)境惡劣等特點(diǎn)，一旦遇見諸如洪水、泥石流滑坡、地震等自然災(zāi)害都有可能出現(xiàn)管道泄漏的可能，因此，新建管線的自身質(zhì)量以及能否長(zhǎng)時(shí)間安全運(yùn)營(yíng)是一個(gè)值得思考的問題。

近幾年，“打孔盜油”、“打孔盜氣”等人為破壞因素導(dǎo)致油氣管道事故頻發(fā)。2009年9月中旬，中石化魯皖成品油管道柴油泄漏，方圓百里的老百姓搶油，其原因就是盜油分子所致。2003年“12·19”蘭成渝輸油管道打孔盜油案中，噴發(fā)的油柱高達(dá)40余米，導(dǎo)致寶成鐵路停運(yùn)6小時(shí)，管線停輸近15小時(shí)。事后，主犯被處以死刑。

目前，很多管線鋪設(shè)好之后，地方隨即開建高速公路等基礎(chǔ)設(shè)施，直接導(dǎo)致管道與公路的交叉，增加了眾多安全隱患。

2 光纖傳感技術(shù)的特點(diǎn)

（1）抗電磁干擾，電絕緣，耐腐蝕：光纖傳感技術(shù)是將信息通過(guò)光波進(jìn)行傳輸，主要載體是具有電絕緣、耐腐蝕特征的光纖傳輸介質(zhì)。因此，該技術(shù)在信號(hào)傳播過(guò)程中不會(huì)受到任何的電磁干擾，也不會(huì)給外界的電磁場(chǎng)造成影響，非常安全可靠。這些特點(diǎn)使光纖傳感技術(shù)在惡劣環(huán)境中、油氣管道中、高壓高溫和強(qiáng)腐蝕環(huán)境中能進(jìn)行快速準(zhǔn)確地傳感信號(hào)。

（2）具有較高的靈敏度：長(zhǎng)光纖和光波干涉技術(shù)的靈敏度要比一般的傳感器高，實(shí)踐證明，在測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)、水聲、加速度、位移、溫度、磁場(chǎng)等物理量時(shí)，光纖傳感技術(shù)具有較高的靈敏度。

（3）具有較輕的質(zhì)量、較小的體積、容易變形的外觀：光纖在使用過(guò)程中給人的第一感覺是重量輕、體積小、方便纏繞。因此，外形各異、尺寸不同的各種光纖傳感器可以方便應(yīng)用于油氣管道的檢測(cè)。

（4）功能強(qiáng)大，測(cè)量的物理量多：目前已有性能不同的測(cè)量溫度、壓力、位移、速度、加速度、液面、流量、振動(dòng)、水聲、電流、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電壓、雜質(zhì)含量、液體濃度、核輻射等各種物理量、化學(xué)量的光纖傳感技術(shù)應(yīng)用于油氣管道中。

（5）利用該技術(shù)，投入成本較低，方便重復(fù)使用，便于成網(wǎng)。

3 光纖傳感技術(shù)在油氣管道安全監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

現(xiàn)階段，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比較，我國(guó)還具有比較落后的油氣管道監(jiān)測(cè)技術(shù)，大多管道以人工巡邏為主要的安檢方式。雖然自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)有所發(fā)展，但實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中卻表現(xiàn)出了靈敏度不高、穩(wěn)定性不好、定位不夠準(zhǔn)確、監(jiān)測(cè)誤差大、自動(dòng)化程度低等問題。光纖傳感技術(shù)是一個(gè)新興事物，是一種新型傳感器技術(shù)，它的應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)是光通信技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)。

油氣管道安全監(jiān)測(cè)技術(shù)采用的是光纖傳感技術(shù)，傳感原件和信號(hào)傳輸原件的材料基礎(chǔ)是普通通信光纜，當(dāng)光纖和油氣管道被外界作用遭到破壞以后，光纖會(huì)發(fā)生反應(yīng)，主要表現(xiàn)在長(zhǎng)度和纖芯折射率發(fā)生變化。光在傳感光纜中通過(guò)時(shí)，光信號(hào)的相位會(huì)有所變化，信號(hào)處理中心接到相位變化信息以后，系統(tǒng)會(huì)處理返回的傳感信息，從而根據(jù)光纖反應(yīng)來(lái)判斷故障發(fā)生點(diǎn)，進(jìn)而判斷事故的發(fā)生。

如圖2，光纖傳感技術(shù)在油氣管道實(shí)際應(yīng)用圖，體現(xiàn)出了適合油氣管道的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，具有很強(qiáng)的耐腐蝕性，可以埋藏在潮濕、水下等惡劣環(huán)境中；安裝方式靈活，可以緊貼油氣管道安裝，具有很強(qiáng)的隱蔽性；能夠精確顯示油氣泄露事故地點(diǎn)，儀器工作過(guò)程中僅僅是監(jiān)測(cè)終端需要耗電，其他不需要電能。

4 結(jié)語(yǔ)

油氣管道運(yùn)輸是目前我國(guó)油氣運(yùn)輸?shù)闹饕緩?，既?jīng)濟(jì)又高效，但由于油氣的高壓、易燃特性，對(duì)運(yùn)輸管道要求特別高，因?yàn)椋艿朗鹿室坏┌l(fā)生就會(huì)給社會(huì)造成巨大的環(huán)境污染和經(jīng)濟(jì)損失，危及人身安全。對(duì)油氣管道的安全監(jiān)測(cè)、油氣管道安全預(yù)警等技術(shù)始終是研究的重要課題，本文所講述的光纖傳感技術(shù)在油氣管道中的應(yīng)用實(shí)踐表明，該技術(shù)能夠?qū)艿朗鹿拾l(fā)生點(diǎn)進(jìn)行精確定位，具有很好的應(yīng)用前景。

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（責(zé)任編輯：周 瓊）