油氣管道運(yùn)輸中的工藝設(shè)備與自動(dòng)化控制研究

黃燁敏，余俊元

(廣東楠洋職業(yè)安全事務(wù)有限公司，廣東 汕頭 515041)

油氣管道的建設(shè)具有較強(qiáng)的距離與管徑，在運(yùn)輸距離上往往比較遠(yuǎn)，當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境可能比較遠(yuǎn)，環(huán)境可能比較惡劣，穩(wěn)定性比較低。油氣管道建筑主要安裝在脫水站、油水井、含油污水處理站、油庫(kù)工藝設(shè)備、采注計(jì)量站與接轉(zhuǎn)站等設(shè)備系統(tǒng)之中，通過(guò)管線的安裝來(lái)達(dá)到良好的運(yùn)輸目的，充分運(yùn)用目前先進(jìn)的工藝化設(shè)備，積極向國(guó)外先進(jìn)的管線安裝工藝方式學(xué)習(xí)，在完成設(shè)備的安裝后，還要求為自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行配備相應(yīng)的集輸人員與管理人員，促進(jìn)自動(dòng)化設(shè)備的良好運(yùn)行，并加強(qiáng)其后期有效的設(shè)備維護(hù)工作。管道自動(dòng)化設(shè)備的建設(shè)與發(fā)展是我國(guó)油氣事業(yè)發(fā)展的必然需求，也是我國(guó)日益增長(zhǎng)的能源發(fā)展的內(nèi)在需求。在目前科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的背景下，通信技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)都得到了快速的普及與發(fā)展，為管道自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行提供了多項(xiàng)技術(shù)，促進(jìn)了其性能發(fā)展的日益完善，降低了管道建設(shè)的成本，在很多地區(qū)油氣管道運(yùn)輸都采用了自動(dòng)化技術(shù)。

1 目前油氣管道運(yùn)輸中的工藝設(shè)備與自動(dòng)化控制

油氣管道的自動(dòng)化技術(shù)主要包括了泵、閥門、壓縮機(jī)與儀器儀表等設(shè)備，通過(guò)壓縮機(jī)與泵的使用達(dá)到最終的長(zhǎng)途距離輸送。在管道維修與應(yīng)急處理過(guò)程中要求將閥門關(guān)閉，完成之后再開通。要求對(duì)管道的具體運(yùn)行情況采用實(shí)時(shí)監(jiān)控方式，將其劃歸到計(jì)量站的工作范圍之內(nèi)。目前，油氣管道運(yùn)輸中的工藝設(shè)備與自動(dòng)化控制技術(shù)主要包括原油管道泄漏檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)、超聲波輸油管道泄漏檢測(cè)技術(shù)、管道泄漏檢測(cè)技術(shù)與負(fù)壓波法管道泄漏檢測(cè)技術(shù)，下文從這幾個(gè)方面進(jìn)行了相應(yīng)分析。

1.1 原油管道泄漏檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)

原油管道泄漏檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)充分運(yùn)用監(jiān)視控制系統(tǒng)即SCADA 進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，有效運(yùn)用自動(dòng)化管理技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)視控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行，促進(jìn)定位系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)與管道的泄露檢測(cè)工作，使得系統(tǒng)運(yùn)行能夠檢測(cè)到更加準(zhǔn)確的信號(hào)，并且捕捉到其中微小的一些變化，充分解決管道泄露自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)與監(jiān)視控制系統(tǒng)中的接口問(wèn)題。原油管道泄漏檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)運(yùn)行中涵蓋了七個(gè)模塊，分別是信息存檔、數(shù)據(jù)通信、參數(shù)設(shè)置、歷史數(shù)據(jù)分析、泄漏定位與程序退出等，有效提升了系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的準(zhǔn)確性和可靠性，避免在定位過(guò)程中出現(xiàn)泄露，最終提升信息定位的準(zhǔn)確性，提升準(zhǔn)確播報(bào)率。充分發(fā)揮兩個(gè)系統(tǒng)的作用，達(dá)到資源的有效整合。原油管道泄漏檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)在我國(guó)部分管道線建設(shè)中已經(jīng)得到了充分的運(yùn)用。

1.2 超聲波輸油管道泄漏檢測(cè)技術(shù)

目前，在原油管道泄漏檢測(cè)與超聲波微弱信號(hào)檢測(cè)過(guò)程中大量運(yùn)用了超聲波輸油管道泄漏檢測(cè)技術(shù)，在計(jì)算過(guò)程中運(yùn)用了聲場(chǎng)的計(jì)算方法與Duffing 方程的混沌特性以及間歇混沌現(xiàn)象，最終再次基礎(chǔ)上檢測(cè)微弱正弦信號(hào)。在最終完成后需要進(jìn)行大頻率的微弱信號(hào)檢測(cè)，采用的方式是混沌陣子陣列的檢測(cè)方法，之后進(jìn)行信號(hào)相位與信號(hào)幅度的檢測(cè)，主要采用的方式是鎖相分析，如此最終充分運(yùn)用多種檢測(cè)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)內(nèi)容的多發(fā)方面檢測(cè)。在進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)過(guò)程中，基于大量信息技術(shù)方式的運(yùn)用能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)信息的實(shí)時(shí)采集與實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，在最終的管道運(yùn)行與管道監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中起著重要的作用，能夠在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)管道的泄露情況，并且針對(duì)其中的一些突發(fā)情況對(duì)其進(jìn)行定位處理，并以警報(bào)的方式引起工作人員的注意。

1.3 管道泄漏檢測(cè)技術(shù)

管道泄漏檢測(cè)技術(shù)采用的是質(zhì)量平衡原理，能夠充分檢測(cè)出管道的動(dòng)態(tài)質(zhì)量變化，并且進(jìn)行了有效的泄漏檢測(cè)工作，最終以此加強(qiáng)泄露檢測(cè)的正確率。在管道質(zhì)量平衡關(guān)系檢測(cè)過(guò)程中，運(yùn)用流體一維瞬變流動(dòng)方程組能夠充分計(jì)算出管道中的殘余油。在最終實(shí)際傳輸特點(diǎn)的分析過(guò)程中，充分考慮原有的溫度分布特點(diǎn)，以此有效分析出管道原油的變化特征與性質(zhì)參數(shù)，由此最終使得瞬間流動(dòng)計(jì)算的數(shù)值更加標(biāo)準(zhǔn)化與系統(tǒng)化。

1.4 負(fù)壓波法管道泄漏檢測(cè)技術(shù)

負(fù)壓波法管道泄漏檢測(cè)技術(shù)在具體的運(yùn)用過(guò)程中充分考慮到了負(fù)壓的信號(hào)，能夠有效檢測(cè)并定位管道中的油量。運(yùn)用較少的管道模型即能夠達(dá)到這一目的，最終實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的定位，促進(jìn)各項(xiàng)工作的順利開展，在現(xiàn)代的檢測(cè)領(lǐng)域中得到了廣泛的運(yùn)用。充分運(yùn)用了目前快速發(fā)展的各項(xiàng)技術(shù)，以壓力傳感器的使用來(lái)達(dá)到數(shù)字信號(hào)的有效處理。

負(fù)壓波法管道泄漏檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)用過(guò)程中能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)距離的原油運(yùn)輸，并且在運(yùn)輸過(guò)程中具有極高的正確率，實(shí)現(xiàn)200m 左右的精準(zhǔn)定位，加強(qiáng)對(duì)內(nèi)部油使用的實(shí)時(shí)監(jiān)控，在具體的運(yùn)行過(guò)程中當(dāng)泄露了運(yùn)輸數(shù)量的1%比例之上時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出報(bào)警提醒，并且能夠播報(bào)出泄露地點(diǎn)的實(shí)際泄露數(shù)量與泄露的具體位置。我國(guó)部門油田管道在實(shí)際運(yùn)輸過(guò)程中已經(jīng)使用了這一技術(shù)。

2 油氣管道運(yùn)輸自動(dòng)化控制技術(shù)分析

我國(guó)油氣管道在自動(dòng)化控制技術(shù)的研究與應(yīng)用起步發(fā)展比較晚，與先進(jìn)國(guó)家的油氣運(yùn)輸相比，存在著較大的發(fā)展差距。隨著近年來(lái)油氣能源需求的大量提升，我國(guó)加大了對(duì)油氣管道運(yùn)輸?shù)某浞盅芯?，充分運(yùn)用了先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)與創(chuàng)新的工藝技術(shù)，充分采用了有效的自動(dòng)化控制技術(shù)。在油氣管道運(yùn)輸自動(dòng)化控制技術(shù)分析中應(yīng)當(dāng)運(yùn)用自動(dòng)化控制技術(shù)加強(qiáng)管道泄露的預(yù)防，運(yùn)用先進(jìn)的自動(dòng)化控制技術(shù)，充分運(yùn)用自動(dòng)化控制技術(shù)中的相關(guān)技術(shù)并加強(qiáng)全自動(dòng)控制，從多個(gè)角度促進(jìn)油氣管道運(yùn)輸自動(dòng)化控制技術(shù)的充分運(yùn)用。

2.1 運(yùn)用自動(dòng)化控制技術(shù)加強(qiáng)管道泄露的預(yù)防

首先在前提即加強(qiáng)管道的有效安裝工作，促進(jìn)施工工作的順利開展，使得工程施工按照既定的發(fā)展步伐進(jìn)行，從安裝上減少后期泄露工作的出現(xiàn)。在前期的準(zhǔn)備工作階段，充分研究管道施工的作業(yè)性質(zhì)、工藝操作的流程與施工操作的環(huán)境，結(jié)合以往的施工操作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行充分判斷分析，有效提升管道運(yùn)行過(guò)程中的安全性與可靠性，減少管道建成后可能產(chǎn)生的泄露現(xiàn)象。同時(shí)在施工的前期準(zhǔn)備階段，要求充分處理管道施工建設(shè)完成后可能出現(xiàn)的一些突發(fā)事件，并對(duì)此建立有效的檢修方式，使在管道的后期運(yùn)行過(guò)程中一旦發(fā)生泄露問(wèn)題能夠?qū)Υ瞬扇?zhēng)取的處理措施，從而最大程度地降低管道泄露可能造成的不良影響。

2.2 運(yùn)用先進(jìn)的自動(dòng)化控制技術(shù)

在目前管道運(yùn)輸過(guò)程中，充分運(yùn)用了有效的自動(dòng)化控制技術(shù)，在與信息技術(shù)進(jìn)行充分結(jié)合的前提下開發(fā)并運(yùn)用了管道模擬仿真軟件，將其與油氣管道自動(dòng)化控制技術(shù)SCADA 進(jìn)行了充分結(jié)合。同時(shí)在發(fā)展過(guò)程中，也有效運(yùn)用了自動(dòng)化控制系統(tǒng)與管道效率，在油氣管道的運(yùn)輸建設(shè)過(guò)程中充分采用了GPS 技術(shù)、RTU 技術(shù)、PLC 技術(shù)與GIS 技術(shù)等，將硬件設(shè)備與遙感技術(shù)進(jìn)行了結(jié)合使用，在具體的運(yùn)用過(guò)程中能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)管道現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)調(diào)查、管理與監(jiān)控，最終促進(jìn)管道運(yùn)輸過(guò)程中數(shù)據(jù)信息的完整性。降低了管道運(yùn)輸過(guò)程中的經(jīng)濟(jì)成本，有效提升了油氣運(yùn)輸過(guò)程中的生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)了良好的社會(huì)效益。

2.3 自動(dòng)化控制技術(shù)中的相關(guān)技術(shù)

在油氣管道運(yùn)輸?shù)淖詣?dòng)化控制過(guò)程中，需要解決一些相關(guān)的技術(shù)層面上的問(wèn)題，這也是自動(dòng)化控制的關(guān)鍵所在。我國(guó)在管道自動(dòng)化控制與發(fā)展層面上與國(guó)際上的先進(jìn)國(guó)家相比，存在著較大的發(fā)展差距。但是隨著我國(guó)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，這種發(fā)展差距也在逐漸縮小，我國(guó)在管道運(yùn)輸發(fā)展過(guò)程中面臨著管道建設(shè)比較少以及分布不均衡的問(wèn)題，因此應(yīng)當(dāng)充分加強(qiáng)我國(guó)油氣管道的充分建設(shè)工作，正確面對(duì)并積極處理目前油氣管道建設(shè)過(guò)程中遇到的各種問(wèn)題，運(yùn)用最新的自動(dòng)化控制與管理理念與軟件運(yùn)用理念，加強(qiáng)技術(shù)革新，在油氣運(yùn)輸?shù)恼w系統(tǒng)中充分運(yùn)用目前的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，積極探索出多種技術(shù)方式與技術(shù)實(shí)施措施，向國(guó)外先進(jìn)的管道運(yùn)輸方式學(xué)習(xí)。

2.4 加強(qiáng)全自動(dòng)控制

在油氣管道運(yùn)輸過(guò)程中應(yīng)當(dāng)積極采用最新的管道實(shí)施方式，建立綜合的全自動(dòng)控制方式，充分提升管道運(yùn)輸效率與現(xiàn)代管理水平，建立良好而全面的自動(dòng)化控制方式，加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)代最新技術(shù)的充分研究與運(yùn)用，在管道運(yùn)輸綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)中充分運(yùn)用了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、微波技術(shù)與衛(wèi)星技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)。

3 結(jié)語(yǔ)

目前，油氣管道運(yùn)輸過(guò)程中進(jìn)行良好的自動(dòng)化控制是必然的發(fā)展趨勢(shì)。隨著我國(guó)能源需求的大量提升，應(yīng)當(dāng)充分加強(qiáng)對(duì)油氣管道運(yùn)輸自動(dòng)化技術(shù)的充分研究，充分運(yùn)用先進(jìn)的油氣管道運(yùn)輸工藝與自動(dòng)化控制技術(shù)，在發(fā)展過(guò)程中充分運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與衛(wèi)星技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)，以此促進(jìn)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的充分發(fā)展，為經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供良好的能源支撐。