確保城市安全運行的精準(zhǔn)管理與深化應(yīng)用

彭磊

摘要：燃?xì)夤艿佬孤┪：O大，快速準(zhǔn)確地查找泄漏點對保障城市燃?xì)獍踩\行尤為重要。在分析燃?xì)夤艿佬孤┏Ｒ娫虻幕A(chǔ)上，介紹目前燃?xì)夤艿佬孤z測的幾種方法，展望北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在城鎮(zhèn)燃?xì)庑袠I(yè)深化應(yīng)用的前景。

關(guān)鍵詞：燃?xì)夤艿溃恍孤?；檢測；北斗定位

DOI：10.3969/j.issn.1674-7739.2018.06.020

燃?xì)夤艿朗浅鞘兄匾默F(xiàn)代化基礎(chǔ)設(shè)施之一，其安全運行涉及到千家萬戶的生命財產(chǎn)安全。早在2016年底，我國城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)總長度已達(dá)到69萬公里。隨著燃?xì)夤芫W(wǎng)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)張，燃?xì)夤艿兰霸O(shè)施因各種原因?qū)е碌男孤r有發(fā)生，若不能得到快速發(fā)現(xiàn)與有效處置，極易引發(fā)中毒、燃燒、爆炸等重大公共安全事故。加強(qiáng)管線巡檢，減少管網(wǎng)運營風(fēng)險，是提高城市燃?xì)庑袠I(yè)應(yīng)急搶修能力、保障城市燃?xì)獍踩\行的重要課題。

一、燃?xì)夤艿佬孤┑某Ｒ娫?/p>

燃?xì)夤艿佬孤┑脑驈?fù)雜多樣，從引發(fā)泄漏的起因分析，主要來自生產(chǎn)制造、安裝施工、運行使用等幾方面因素：

（一）生產(chǎn)制造

按照管道材質(zhì)，燃?xì)夤艿婪譃榻饘俸头墙饘賰纱箢悺饘俟懿亩?，在冶煉、熱軋、成型、焊縫過程中受材料、溫度、機(jī)械等相關(guān)因素影響，會產(chǎn)生氣孔、縮孔、脆性裂紋等鑄造缺陷。對非金屬管材而言，在加溫聚合、擠壓成型過程中受原料自身組成成份、品質(zhì)以及磨具、溫度、速度的作用，在外界環(huán)境的影響下，極有可能發(fā)生老化脆硬、破碎、爆裂等潛在的威脅。

（二）安裝施工

在鋼管的焊接過程中，如焊點不正出現(xiàn)咬邊、電流過小造成浮焊、電流過大出現(xiàn)弧坑或燒穿、焊接行進(jìn)不穩(wěn)定使焊縫表面粗糙或魚鱗紋不整齊等操作上的失誤，將導(dǎo)致焊件未焊透、氣孔、夾渣等。在聚乙烯管材熱熔、電熔焊接過程中，如預(yù)焊接表面處理不充分、焊接管段調(diào)節(jié)不當(dāng)、熔融物料未充分融合，將導(dǎo)致出現(xiàn)錯邊、裂縫、孔洞等。這樣就削弱了焊縫拉伸強(qiáng)度，又會促成應(yīng)力集中源的出現(xiàn)，造成安全隱患。

除此之外，法蘭密封是燃?xì)夤艿垒斔椭袕V泛應(yīng)用的一種密封結(jié)構(gòu)形式，依靠其連接螺栓所產(chǎn)生的預(yù)緊力，通過墊片達(dá)到足夠的工作密封比壓，以阻止被密封流體介質(zhì)的外泄。如密封墊片壓緊力不足、法蘭結(jié)合面上的粗糙度不恰當(dāng)、管道溫差變形、機(jī)械振動等都會引起密封墊片與法蘭面之間密合不嚴(yán)而發(fā)生泄漏。

（三）運行使用

燃?xì)夤艿涝谶\行過程中會受到外界因素的破壞，主要來自人為因素和自然環(huán)境的腐蝕兩方面。在人為因素方面，一是外界后續(xù)交叉施工造成燃?xì)夤艿赖钠茐?，由于未事先了解燃?xì)夤艿赖姆植记闆r，盲目進(jìn)行開挖使燃?xì)夤艿朗艿綋p壞，進(jìn)而引發(fā)突發(fā)事故。二是違章建筑占壓造成燃?xì)夤艿赖钠茐?，由于一些單位和個人在管道沿線及相關(guān)設(shè)施上擺攤設(shè)點或私搭亂蓋，造成燃?xì)夤艿罒o法檢查和日常維護(hù)保養(yǎng)，日積月累，燃?xì)夤艿啦豢爸刎?fù)引發(fā)事故。

自然環(huán)境的腐蝕是燃?xì)夤艿朗褂眠^程中常見的情況。這是由于金屬管道和其他介質(zhì)接觸產(chǎn)生電化學(xué)變化而引起的內(nèi)外壁腐蝕。內(nèi)壁腐蝕是由于輸送的燃?xì)庵泻辛蚧瘹?、二氧化碳、硫化物等直接和金屬反?yīng)引起化學(xué)腐蝕；而外壁是由于防腐層不嚴(yán)密或遭到外力破壞，土壤中化合物或外界具有腐蝕性的化學(xué)物質(zhì)滲透與金屬管道相互作用而引發(fā)電化學(xué)反應(yīng)，造成管道腐蝕。正是這種內(nèi)外夾擊性的腐蝕，使燃?xì)夤艿辣诤駵p薄或局部穿孔，導(dǎo)致燃?xì)庑孤?/p>

二、燃?xì)夤艿佬孤z測的方式

目前較為常用的燃?xì)庑孤z測方法有人工巡檢法、紅外線成像法、光纖檢漏法、漏磁通檢測法、超聲波檢測法等。

在當(dāng)前“互聯(lián)網(wǎng)+”的背景下，城市燃?xì)馄髽I(yè)以先進(jìn)的科技“武裝”企業(yè)，運用迅猛發(fā)展的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，為精準(zhǔn)的燃?xì)夤芫€位置信息提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持，正逐步實現(xiàn)其在燃?xì)庑袠I(yè)的深化應(yīng)用。

（一）人工巡檢法

這是目前國內(nèi)各城市燃?xì)夤境Ｓ玫囊环N泄漏檢測方法。由巡線人員手持燃?xì)鈾z漏儀或駕駛檢漏車，定期沿管道敷設(shè)路徑巡視，通過看、聞、聽等多種方式來判斷是否有燃?xì)庑孤?/p>

對于泥土地面，用可調(diào)節(jié)濃度大小的氣敏檢測儀直接在地面檢測，濃度最大點與管線定位一致點即為泄漏點。對于水泥瀝青地面，氣體泄漏后不能穿透漏點上方的地表，會沿著管道周圍的裂縫、空隙、疏松土壤竄流，造成探測到的泄漏點和實際泄漏點的位置偏移。若遇與裂縫相通的排水溝、電纜溝，距離偏移情況愈加嚴(yán)重，需進(jìn)一步采取鉆孔探漏等手段查找定位，人力、物力、時間耗費較大。

（二）紅外線成像法

當(dāng)管道發(fā)生泄漏時，泄漏點周圍的土壤溫度會發(fā)生變化。通過紅外線遙感攝像裝置可記錄燃?xì)夤艿乐車牡責(zé)彷椛湫?yīng)，再利用光譜分析即可檢測出泄漏位置。此種檢測方法雖可較精確地定位泄漏點，靈敏度也較高，但不適用于埋設(shè)較深的管道檢漏，且在周邊其他管線復(fù)雜的情況下易遭受干擾，故其應(yīng)用受到一定限制。

（三）光纖檢漏法

光纖檢漏法應(yīng)用了光纖的干涉原理，需沿燃?xì)夤艿啦⑴配佋O(shè)一條光纜，利用光纜中的3條光纖構(gòu)成分布式微振動傳感器，其中2條為測試光纖，用于測試管道沿途的振動信號，第3條用于信號傳輸。當(dāng)燃?xì)夤艿腊l(fā)生泄漏時，引起泄漏點附近的光纖產(chǎn)生應(yīng)力應(yīng)變，因此2條傳感光纖中傳播的相干光波分別產(chǎn)生相位變化。通過實時檢測干涉光信號的變化，可檢測出燃?xì)夤艿姥赝井a(chǎn)生的微振動信號。該方法所涉及的相應(yīng)設(shè)備價格較高，且光纜需與燃?xì)夤艿劳诜笤O(shè)，施工費用較大。

（四）漏磁通檢測法

漏磁通檢測法的基本原理建立在鐵磁材料的高磁導(dǎo)率這一特性上，鋼管腐蝕缺陷處的磁導(dǎo)率遠(yuǎn)小于鋼管的磁導(dǎo)率。鋼管在外加磁場作用下被磁化，當(dāng)鋼管中無缺陷時，磁力線絕大部分通過鋼管，磁力線分布均勻；當(dāng)鋼管內(nèi)部有缺陷時，磁力線發(fā)生彎曲，一部分磁力線泄漏出鋼管表面。通過檢測被磁化鋼管表面逸出的漏磁量，就可以判斷缺陷是否存在。該方法一般只限于管道表面和近表面的檢測。另外，小而深的管壁缺陷處的漏磁信號要比形狀平滑但很嚴(yán)重的缺陷處的信號大得多，特別是當(dāng)管材中混有雜質(zhì)時，還會得到虛假數(shù)據(jù)，所以往往需要進(jìn)一步校驗。

（五）超聲波檢測法

超聲波檢測法主要是利用超聲波的脈沖反射原理來測量管壁的厚度。檢測時探頭向管道內(nèi)壁發(fā)射超聲脈沖，探頭分別接收到管壁內(nèi)外表面的反射脈沖，兩次反射脈沖之間的間距反映了管壁的厚度。這種檢測方法簡單直接，對管道材料的敏感性小，不受管道雜質(zhì)的影響，能夠?qū)崿F(xiàn)對厚壁、大口徑管道進(jìn)行精確檢測，還能分辨管道的內(nèi)外壁腐蝕、管道的變形、應(yīng)力腐蝕破裂和管壁內(nèi)的缺陷等。該方法的不足之處就是超聲波在空氣中衰減很快，且對于有些粗晶粒的鑄件和焊縫，因易產(chǎn)生雜亂反射波而較難應(yīng)用。

（六）北斗定位檢測法

2014年8月，中國衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會與中國城市燃?xì)鈪f(xié)會在北京簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，共同推動北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在城鎮(zhèn)燃?xì)庑袠I(yè)的深化應(yīng)用，通過北斗精準(zhǔn)位置服務(wù)全面支持燃?xì)庑畔⒒w系的建設(shè)，充分提升我國城鎮(zhèn)燃?xì)馄髽I(yè)的地下管網(wǎng)安全管理水平。首座國家北斗精準(zhǔn)服務(wù)網(wǎng)示范站的建成，極大地推動了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在城鎮(zhèn)燃?xì)庑袠I(yè)的深化應(yīng)用。

基于北斗系統(tǒng)的5厘米高精度定位，定位精度比民用GPS高了近百倍，大大提高了工作效率。利用北斗定位技術(shù)之后，通過巡檢人員身上佩戴的儀器，可在時間與空間上了解燃?xì)夤艿赖难矙z狀況，軌跡清晰，位置準(zhǔn)確無漂移，巡檢管線的范圍、頻次及巡檢到位率等均一目了然。如今，巡檢人員只要手持一臺加裝了定位模塊的平板電腦，沿著管道線路就可以進(jìn)行常規(guī)化的巡視。

目前，上海燃?xì)饧瘓F(tuán)已在浦東部分地區(qū)進(jìn)行了試點工作，在燃?xì)夤芫€巡檢的信息化管理方面初步取得了良好效果，有望擴(kuò)大試點范圍。

結(jié)語

上海燃?xì)庥脩魯?shù)量已逾660萬戶，擁有城市燃?xì)飧?、中、低壓管網(wǎng)2萬余公里，其中天然氣日供應(yīng)量已達(dá)到3 280萬立方米。當(dāng)前經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷加快，城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，服務(wù)功能和作用日益突出，安全管理更是成為城市燃?xì)馄髽I(yè)的重中之重。

到2020年，北斗系統(tǒng)實現(xiàn)全球覆蓋以后，通過北斗精準(zhǔn)服務(wù)應(yīng)用于管網(wǎng)巡線系統(tǒng)、管網(wǎng)泄漏檢測系統(tǒng)、應(yīng)急指揮系統(tǒng)等各個環(huán)節(jié)，將大幅度強(qiáng)化燃?xì)夤芫W(wǎng)管理的精細(xì)度和深入度，有利于全面加強(qiáng)城市地下管線建設(shè)管理，保障城市安全運行，提高城市綜合承載力和城鎮(zhèn)化發(fā)展質(zhì)量。

責(zé)任編輯：王明洲