數(shù)字化技術(shù)在天然氣長(zhǎng)輸管道中的應(yīng)用分析

康義平

中煤航測(cè)遙感集團(tuán)有限公司 陜西西安 710199

我國(guó)的科技領(lǐng)域正在高速的發(fā)展中，各個(gè)層面都有了前所未有的突破性進(jìn)展，隨著電子計(jì)算機(jī)、儀表自動(dòng)化技術(shù)、通信技術(shù)及信息技術(shù)的發(fā)展，目前已廣泛采用數(shù)字化技術(shù)來(lái)完成對(duì)天然氣管道建設(shè)、生產(chǎn)、輸送、自動(dòng)監(jiān)控等工作。

1 現(xiàn)代數(shù)字藝術(shù)簡(jiǎn)述

現(xiàn)代數(shù)字藝術(shù)是借鑒現(xiàn)代數(shù)字及信息技術(shù)的一種藝術(shù)表現(xiàn)形式，在構(gòu)造內(nèi)涵上，它融合了數(shù)字技術(shù)、元素設(shè)計(jì)以及互聯(lián)網(wǎng)傳播媒介，普遍具備獨(dú)立的審美價(jià)值，同時(shí)它又專指通過(guò)計(jì)算機(jī)程序處理的與藝術(shù)有關(guān)的平面、影音以及動(dòng)畫等藝術(shù)作品；在具體表現(xiàn)方式上它包含了數(shù)字影像、數(shù)字媒體、VR 虛擬現(xiàn)實(shí)以及AR 交互體驗(yàn)等內(nèi)容，是可以借鑒現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)進(jìn)行視覺(jué)表現(xiàn)的藝術(shù)表達(dá)方式?？傊?，數(shù)字藝術(shù)指的就是以數(shù)字科技的發(fā)展和全新傳媒技術(shù)為基礎(chǔ)，將人類思維和藝術(shù)感覺(jué)巧妙融合的一種藝術(shù)形式，數(shù)字藝術(shù)的作品是通過(guò)數(shù)字的手段實(shí)現(xiàn)的，其實(shí)現(xiàn)形式包括錄像、動(dòng)畫、攝影、圖片等內(nèi)容。

2 數(shù)字化技術(shù)在天然氣長(zhǎng)輸管道中的應(yīng)用

2.1 天然氣長(zhǎng)輸過(guò)程的數(shù)字化

在現(xiàn)階段的天然氣實(shí)際長(zhǎng)輸過(guò)程當(dāng)中，需要對(duì)其展開數(shù)字化處理，根據(jù)各個(gè)具體的輸送環(huán)節(jié)，加強(qiáng)實(shí)時(shí)性的管理以及檢測(cè)。只有這樣，才可以保證其長(zhǎng)輸?shù)淖詣?dòng)化水平與能力。在實(shí)際長(zhǎng)輸過(guò)程當(dāng)中，需要運(yùn)用SCADA 系統(tǒng)，在單氣井產(chǎn)出天然氣，之后通過(guò)氣站進(jìn)行分離處理作業(yè)，經(jīng)過(guò)壓縮設(shè)備將其輸送到相應(yīng)的管道當(dāng)中，在通過(guò)嘗試按斤的管道輸送之后，保證天然氣長(zhǎng)輸?shù)捻樌瓿?。?duì)于天然氣井場(chǎng)而言，需要安裝相應(yīng)的白控設(shè)備以及傳感設(shè)備，把現(xiàn)場(chǎng)的具體生產(chǎn)作業(yè)情況，經(jīng)過(guò)互聯(lián)網(wǎng)直接傳輸?shù)娇刂浦行漠?dāng)中，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性的監(jiān)測(cè)，對(duì)氣井實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)的情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)與控制。在井場(chǎng)上面應(yīng)該安裝相應(yīng)的裝置設(shè)備，對(duì)其生產(chǎn)天然氣的情況進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)節(jié)，更好的控制其輸送方面的壓力與復(fù)旦，避免天然氣形成相應(yīng)的水合物，防止對(duì)氣井實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)產(chǎn)生不良的影響。因此，在運(yùn)用數(shù)字化技術(shù)對(duì)天然氣長(zhǎng)輸過(guò)程進(jìn)行處理的時(shí)候，需要逐步提高其數(shù)字化水平[1]。

2.2 生產(chǎn)運(yùn)行

（1）運(yùn)行管理。實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字天然氣長(zhǎng)輸管道運(yùn)行過(guò)程中的溫度、壓力、流量、密度、介質(zhì)等基礎(chǔ)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，針對(duì)異常數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)報(bào)警統(tǒng)計(jì)功能；通過(guò)天然氣管道輸送天然氣計(jì)劃和工藝調(diào)整方案，自動(dòng)生成日常運(yùn)行統(tǒng)計(jì)臺(tái)賬、運(yùn)行日?qǐng)?bào)、運(yùn)行月報(bào)等分析報(bào)告，建立管道調(diào)度優(yōu)化和仿真模擬模型，實(shí)現(xiàn)全管網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)行與組網(wǎng)運(yùn)行等不同工況下的調(diào)度排產(chǎn)優(yōu)化和管線運(yùn)行模擬演練功能。

（2）管網(wǎng)調(diào)度優(yōu)化。以天然氣長(zhǎng)輸管網(wǎng)為基礎(chǔ)，在考慮管網(wǎng)的站場(chǎng)操作約束等約束的基礎(chǔ)上，綜合考慮滿足現(xiàn)場(chǎng)管網(wǎng)調(diào)度計(jì)劃所需的約束條件，探索出適用于天然氣長(zhǎng)輸管網(wǎng)的優(yōu)化算法，建設(shè)調(diào)度計(jì)劃自動(dòng)編制軟件，實(shí)現(xiàn)全管網(wǎng)調(diào)度計(jì)劃的快速編制。管理者通過(guò)輸入管網(wǎng)初始狀態(tài)、首站輸氣計(jì)劃及分輸站需求信息，系統(tǒng)可以自動(dòng)進(jìn)行計(jì)算，生成合適的批次調(diào)度計(jì)劃，優(yōu)化生產(chǎn)運(yùn)行。

（3）在管道工程和站場(chǎng)工程的施工階段，實(shí)施對(duì)施工過(guò)程數(shù)據(jù)采集和監(jiān)理檢查。在施工現(xiàn)場(chǎng)，可以對(duì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、圖紙進(jìn)行查詢查看，如果現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，可以提前將需要的數(shù)據(jù)、文檔進(jìn)行下載。在施工提交和上報(bào)施工數(shù)據(jù)階段，可以在線填報(bào)，也可以離線填寫，統(tǒng)一保存，待有網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候，統(tǒng)一上傳同步。施工數(shù)據(jù)采集除了可以上傳數(shù)據(jù)、文檔意外，還可上傳施工照片。

2.3 管道智能巡檢系統(tǒng)

數(shù)字天然氣管道正式投入運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，數(shù)字天然氣管道長(zhǎng)期放置在野外，并未安排相關(guān)人員對(duì)數(shù)字天然氣管道進(jìn)行看管，促使數(shù)字天然氣管道存在著諸多安全隱患，即包含人為因素、自然條件因素等多個(gè)方面。為了保證數(shù)字天然氣管道的安全、穩(wěn)定、高效的運(yùn)行，需定期對(duì)數(shù)字天然氣管道進(jìn)行維修檢查，將安全隱患予以排除。為了提升維修排查的工作效率，可以采用數(shù)字天然氣管道智能巡檢系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化管理、信息化管理。數(shù)字天然氣管道智能巡檢系統(tǒng)主要利用CPS 技術(shù)、GIS 技術(shù)以及計(jì)算機(jī)通信技術(shù)等多種數(shù)字技術(shù)構(gòu)建，通過(guò)對(duì)數(shù)字天然氣管道數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集管理，最大限度地保障了數(shù)字天然氣管道的安全運(yùn)行[2]。

2.4 泄漏測(cè)算

在線泄漏測(cè)算功能可根據(jù)從實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取的管道運(yùn)行參數(shù)和輸入的泄漏位置與模擬時(shí)間段，自動(dòng)測(cè)算該時(shí)段內(nèi)的泄漏累積量；也可以采用離線泄漏測(cè)算，通過(guò)EXCEL 表格導(dǎo)入離線運(yùn)行參數(shù)，根據(jù)離線參數(shù)，實(shí)現(xiàn)泄漏量的累計(jì)計(jì)算。同時(shí)系統(tǒng)在地圖中顯示泄漏位置，并以趨勢(shì)圖的形式顯示泄漏點(diǎn)的計(jì)算結(jié)果。泄漏量測(cè)算程序和孔徑預(yù)測(cè)程序拆分為兩個(gè)獨(dú)立模塊。在泄漏孔徑預(yù)測(cè)計(jì)算結(jié)束之后將孔徑預(yù)測(cè)結(jié)果予以顯示，可根據(jù)歷史數(shù)據(jù)對(duì)泄漏孔徑的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行修正，由操作人員決定采用泄漏孔徑預(yù)測(cè)值或是手動(dòng)輸入泄漏孔徑，繼而進(jìn)行下一步的泄漏量估算。

2.5 虛擬化技術(shù)的研究

對(duì)于天然氣管道建設(shè)方面，將繼續(xù)工程虛擬化技術(shù)的研究，進(jìn)行施工組織、施工過(guò)程模擬，虛擬裝卸，模擬吊裝，安全分析等虛擬化研究，并對(duì)建設(shè)過(guò)程中的施工數(shù)據(jù)、人機(jī)定位等信息進(jìn)行采集，掌控現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)度，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)安裝。針對(duì)運(yùn)維方面，在虛擬的數(shù)字化管道中，對(duì)天然氣管道設(shè)計(jì)及周邊環(huán)境進(jìn)行模擬，比如特殊工況的模擬，火災(zāi)、泄露等特殊場(chǎng)景模擬，可以用于人員的逃生培訓(xùn)，消防演練等，從而保證生產(chǎn)安全運(yùn)行。

3 結(jié)語(yǔ)

智能管道是天然氣長(zhǎng)輸管道項(xiàng)目的發(fā)展方向，對(duì)數(shù)字化天然氣管道研究意義深遠(yuǎn)，也是必經(jīng)之路。對(duì)項(xiàng)目工期，運(yùn)營(yíng)維護(hù)也產(chǎn)生不可替代的作用。